JP4637013B2 - Vector quantizer - Google Patents

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Description

本発明は、ベクトル量子化装置に関し、特に、高速に特徴ベクトルを量子化でき、かつ良好な量子化結果を得ることができるベクトル量子化装置に関する。   The present invention relates to a vector quantization apparatus, and more particularly to a vector quantization apparatus capable of quantizing a feature vector at high speed and obtaining a good quantization result.

図８は、従来のベクトル量子化装置を示すブロック図である。ベクトル量子化装置10は、コードブック11、距離計算部12、バッファ13および比較器14を備える。   FIG. 8 is a block diagram showing a conventional vector quantization apparatus. The vector quantization apparatus 10 includes a code book 11, a distance calculation unit 12, a buffer 13, and a comparator 14.

コードブック10は、予め準備された多数の符号ベクトルを格納している。距離計算部12は、入力される特徴ベクトルとコードブック11に格納されている各符号ベクトルとの間の距離を計算する。バッファ13は、距離計算部12で計算された距離のうちの最小値を格納する。比較器14は、距離計算部12の出力する距離の値とバッファ13に記憶されている値とを比較し、距離計算部12の出力する距離の値の方が小さいときにはバッファ13の値をその値に更新する。   The code book 10 stores a large number of code vectors prepared in advance. The distance calculation unit 12 calculates the distance between the input feature vector and each code vector stored in the codebook 11. The buffer 13 stores the minimum value among the distances calculated by the distance calculation unit 12. The comparator 14 compares the distance value output from the distance calculation unit 12 with the value stored in the buffer 13, and when the distance value output from the distance calculation unit 12 is smaller, the value in the buffer 13 is Update to value.

なお、特徴ベクトルと符号ベクトルとの間の距離を計算するに先だって、バッファ13を空にしておくか、あるいは大きな値を格納しておく。これにより、特徴ベクトルと１つ目の符号ベクトルとの間の距離の値がバッファ13に格納され、以下、距離計算部12で計算される距離の値が小さくなるごとにバッファ13の値がその値に更新される。   Prior to calculating the distance between the feature vector and the code vector, the buffer 13 is left empty or a large value is stored. As a result, the value of the distance between the feature vector and the first code vector is stored in the buffer 13, and each time the distance value calculated by the distance calculation unit 12 becomes smaller, the value of the buffer 13 becomes smaller. Updated to value.

図９は、コードブック11に格納される符号ベクトルを示す。符号ベクトルXは、例えば(X０,X１,・・・,Xｓ,・・・,Xｎ)の要素を有する固定長のベクトルである。コードブック11は、多数の符号ベクトル0〜Nを(C００,C０１,・・・,C０ｓ,・・・,C０ｎ)〜(CＮ０,CＮ１,・・・,CＮｓ,・・・,CＮｎ)としてテーブル形式で格納しており、アドレスを所定量ずつインクリメントすることにより順に符号ベクトル0〜Nにアクセスすることができる。 FIG. 9 shows a code vector stored in the code book 11. The code vector X is a fixed-length vector having, for example, (X 0 , X 1 ,..., X s ,..., X n ). The code book 11 includes a plurality of code vectors 0 to N (C 00 , C 01 ,..., C 0s ,..., C 0n ) to (C N0 , C N1 ,..., C Ns ,. .., C Nn ) are stored in a table format, and the code vectors 0 to N can be accessed in order by incrementing the address by a predetermined amount.

距離計算部12は、入力される特徴ベクトルとコードブック12内の部号ベクトル0〜Nの各々との間の距離を計算する。この距離としては、例えば特徴ベクトルと符号ベクトルとの間のユークリッド距離が用いられる。   The distance calculation unit 12 calculates a distance between the input feature vector and each of the part number vectors 0 to N in the code book 12. As this distance, for example, the Euclidean distance between the feature vector and the code vector is used.

距離計算部12は、例えば、まず、特徴ベクトルと符号ベクトル0との間の距離を計算する。最初に、バッファ13に、それに格納し得る最も大きな値が格納されているものとし、比較器14が、距離計算部12の出力する距離の値の方がバッファ13の値より小さいと判定すると、バッファ13の値は、距離計算部12が出力する距離の値に更新される。   For example, the distance calculation unit 12 first calculates the distance between the feature vector and the code vector 0. First, it is assumed that the maximum value that can be stored in the buffer 13 is stored in the buffer 13, and the comparator 14 determines that the distance value output by the distance calculation unit 12 is smaller than the value in the buffer 13. The value in the buffer 13 is updated to the distance value output by the distance calculation unit 12.

次に、距離計算部12は、特徴ベクトルと次の符号ベクトル1との間の距離を計算する。比較器14は、距離計算部12の出力する距離の値とバッファ13の値とを比較し、バッファ13の値を小さい方の値に更新する。   Next, the distance calculation unit 12 calculates the distance between the feature vector and the next code vector 1. The comparator 14 compares the value of the distance output from the distance calculator 12 with the value of the buffer 13 and updates the value of the buffer 13 to the smaller value.

以下、同様に、特徴ベクトルと符号ベクトル2〜Nとの間で処理を繰り返す。ある特徴ベクトルとコードブック11に格納されている全ての符号ベクトル0〜Nとの間の距離の計算が終了した時点では、距離計算部12が出力した距離の最小値がバッファ13に格納されていることになる。比較器14は、バッファ13に格納されている値に対応する符号ベクトルのコードをベクトル量子化装置10の出力コードとして出力する。   Thereafter, similarly, the process is repeated between the feature vector and the code vectors 2 to N. When the calculation of the distance between a certain feature vector and all the code vectors 0 to N stored in the codebook 11 is completed, the minimum distance output by the distance calculation unit 12 is stored in the buffer 13. Will be. The comparator 14 outputs a code vector code corresponding to the value stored in the buffer 13 as an output code of the vector quantization apparatus 10.

特許文献１には、低次距離計算器と高次距離計算器を用いて階層的に距離計算することにより、少ない計算量でベクトル量子化ができるようにしたベクトル量子化装置が記載されている。
特開２００１−１７５２８６号公報 Patent Document 1 describes a vector quantization apparatus that can perform vector quantization with a small amount of calculation by hierarchically calculating distances using a low-order distance calculator and a high-order distance calculator. .
JP 2001-175286 A

しかしながら、従来のベクトル量子化装置では、特徴ベクトルの出力コードを決定するために、特徴ベクトルとコードブックに格納されている全ての符号ベクトルの各々の間の距離を計算する必要がある。したがって、計算量が多くなるという課題がある。特に、特徴ベクトルをリアルタイムで符号化しようとする場合には、計算量を少なくして高速化を図ることが必要である。もちろん、計算量を少なくしても、良好な量子化結果が得られることが望まれる。   However, in the conventional vector quantization apparatus, in order to determine the output code of the feature vector, it is necessary to calculate the distance between the feature vector and each of all the code vectors stored in the codebook. Therefore, there is a problem that the calculation amount increases. In particular, when a feature vector is to be encoded in real time, it is necessary to reduce the amount of calculation and increase the speed. Of course, it is desirable to obtain a good quantization result even if the amount of calculation is reduced.

特許文献１に記載されたベクトル量子化装置は、少ない計算量でベクトル量子化を可能とするものであるが、低次距離計算器において特徴ベクトルとコードブックに格納されている全ての符号ベクトルと間の距離を計算するという点では変わりがないので、この点からの計算量の削減はなされていない。   The vector quantization apparatus described in Patent Document 1 enables vector quantization with a small amount of calculation. However, in the low-order distance calculator, the feature vector and all the code vectors stored in the codebook Since there is no change in the point of calculating the distance between them, the amount of calculation from this point has not been reduced.

本発明の目的は、上記課題を解決し、特徴ベクトルとの間の距離を計算する符号ベクトルを限定することで高速のベクトル量子化を可能にし、かつ良好な量子化結果を得ることができるベクトル量子化装置を提供することにある。   An object of the present invention is a vector that solves the above-described problem and enables high-speed vector quantization by limiting the code vector for calculating the distance between the feature vector and obtaining a good quantization result. It is to provide a quantization device.

上記課題を解決するために、本発明は、量子化対象の特徴ベクトルを所定の符号ベクトルの集合のうちの最も距離の近い符号ベクトルと対応付けることにより量子化するベクトル量子化装置において、特徴ベクトル空間を複数に分割して形成された各部分領域を規定する部分領域情報を格納する部分領域情報格納手段と、特徴ベクトル空間上での各部分領域と各符号ベクトルの位置関係から求められた、前記各部分領域内の任意の点に位置する特徴ベクトルのベクトル量子化の際に選択されることのない符号ベクトルが除外された距離計算および比較すべき符号ベクトルの部分集合を、各部分領域に対して予め記憶する比較符号ベクトル記憶手段と、前記部分領域情報格納手段に格納されている部分領域情報を用いて、入力された特徴ベクトルが特徴ベクトル空間上のどの部分領域に属するかを判定する部分領域判定手段と、入力された特徴ベクトルと前記部分領域判定手段により判定された部分領域に対して前記比較符号ベクトル記憶手段で距離計算および比較すべきとされている符号ベクトルの部分集合の間の距離計算および比較を行う距離計算手段と、前記距離計算手段により算出された距離が最小値を示す符号ベクトルを量子化ベクトルとして出力する比較手段を備えた点に第１の特徴がある。 In order to solve the above-described problem, the present invention provides a feature vector space for quantizing a feature vector to be quantized by associating a feature vector to be quantized with a code vector having a closest distance from a set of predetermined code vectors. The partial area information storage means for storing partial area information for defining each partial area formed by dividing each of the above, and the positional relationship between each partial area and each code vector in the feature vector space, A distance calculation excluding code vectors that are not selected during vector quantization of feature vectors located at arbitrary points in each subregion, and a subset of code vectors to be compared are assigned to each subregion. a comparison code vector storing means for storing in advance Te, by using the partial area information stored in the partial area information storing means, input feature vectors A partial region determination unit for determining which partial region in the feature vector space belongs to, and a distance calculation by the comparison code vector storage unit for the input feature vector and the partial region determined by the partial region determination unit And distance calculation means for calculating and comparing the distance between the subsets of code vectors to be compared, and a code vector whose distance calculated by the distance calculation means has a minimum value is output as a quantization vector. The first feature is that a comparison means is provided.

また、本発明は、前記比較手段が、前記距離計算手段により算出された距離が最小値を示す符号ベクトルの識別符号を、該符号ベクトルに対応する符号として出力する点に第２の特徴がある。   Further, the present invention has a second feature in that the comparison means outputs an identification code of a code vector whose distance calculated by the distance calculation means has a minimum value as a code corresponding to the code vector. .

また、本発明は、前記比較符号ベクトル記憶手段で部分領域に対して記憶される符号ベクトルの部分集合が、比較符号ベクトル作成手段で作成されたものであり、前記比較符号ベクトル作成手段は、前記部分領域と全ての符号ベクトルの間の距離の最大値を算出する最大距離計算手段と、全ての符号ベクトルの中で前記最大距離計算手段により算出された距離の最大値が最小となる符号ベクトルおよび該符号ベクトルと前記部分領域の距離の最大値を求める第１の比較手段と、前記部分領域と全ての符号ベクトルの間の距離の最小値を算出する最小距離計算手段と、全ての符号ベクトルの中で前記最小距離計算手段により算出された距離の最小値が前記第１の比較手段で求められた最大値以下の符号ベクトルを選択する第２の比較手段を備え、前記第２の比較手段で選択された符号ベクトルを前記比較符号ベクトル記憶手段で部分領域に対して記憶される符号ベクトルの部分集合とする点に第３の特徴がある。   In the present invention, a subset of code vectors stored in the partial area by the comparison code vector storage unit is generated by the comparison code vector generation unit, and the comparison code vector generation unit includes the A maximum distance calculating means for calculating the maximum value of the distance between the partial region and all the code vectors, and a code vector in which the maximum value of the distance calculated by the maximum distance calculating means among all the code vectors is minimum; First comparison means for obtaining a maximum value of the distance between the code vector and the partial area; minimum distance calculation means for calculating a minimum value of the distance between the partial area and all the code vectors; Second comparison means for selecting a code vector having a minimum distance calculated by the minimum distance calculation means within a maximum value obtained by the first comparison means. There a third aspect of the subset of code vectors stored the code vector selected by said second comparing means for the partial region in the comparison code vector storage means.

また、本発明は、前記部分領域が、前記特徴ベクトル空間の各次元の上限と下限間を等分割することにより形成されたものである点に第４の特徴がある。   In addition, the present invention has a fourth feature in that the partial region is formed by equally dividing the upper limit and the lower limit of each dimension of the feature vector space.

また、本発明は、前記部分領域が、前記特徴ベクトル空間の各次元の上限と下限間を任意形態で分割することにより形成されたものである点に第５の特徴がある。   In addition, the present invention has a fifth feature in that the partial region is formed by dividing the upper and lower limits of each dimension of the feature vector space in an arbitrary form.

また、本発明は、入力された特徴ベクトルが前記特徴ベクトル空間の部分領域群外に位置するものである場合、該特徴ベクトルが該特徴ベクトルに最も近い部分領域に位置するものとして前記比較符号ベクトル記憶手段で距離計算および比較すべきとされている符号ベクトルの部分集合の間での距離計算および比較を行い、距離が最小値を示す符号ベクトルあるいはその識別符号を量子化ベクトルあるいはそれに対応する符号として出力する点に第６の特徴がある。   In the present invention, when the input feature vector is located outside the partial region group of the feature vector space, the comparison code vector is assumed to be located in the partial region closest to the feature vector. The distance calculation and comparison between the subsets of code vectors that should be calculated and compared in the storage means are performed, and the code vector indicating the minimum distance or the identification code thereof is converted into the quantized vector or the corresponding code. There is a sixth feature in that it is output as.

さらに、本発明は、入力された特徴ベクトルが前記特徴ベクトル空間の部分領域群外に位置するものである場合、全ての符号ベクトルの間での距離計算および比較を行い、距離が最小値を示す符号ベクトルあるいはその識別符号を量子化ベクトルあるいはそれに対応する符号として出力する点に第７の特徴がある。   Further, in the present invention, when the input feature vector is located outside the partial region group of the feature vector space, distance calculation and comparison are performed between all the code vectors, and the distance shows the minimum value. A seventh feature is that the code vector or its identification code is output as a quantization vector or a code corresponding thereto.

本発明では、特徴ベクトル空間を複数の部分領域に分割し、各部分領域内に位置する特徴ベクトルのベクトル量子化を行う際に距離計算および比較を行う符号ベクトルを限定するので、高速のベクトル量子化が可能となる。   In the present invention, the feature vector space is divided into a plurality of partial regions, and the vector vectors for distance calculation and comparison are limited when performing vector quantization of feature vectors located in each partial region. Can be realized.

しかも、符号ベクトルの除外は、ベクトル量子化の際に選択されることがない符号ベクトルを事前に判定して除外するものであるので、特徴ベクトルと全ての符号ベクトルの間で距離計算および比較する場合と同一の符号ベクトルが選択されることが保証される。   In addition, since the code vector is excluded in advance by determining and excluding code vectors that are not selected during vector quantization, distance calculation and comparison are performed between the feature vector and all code vectors. It is guaranteed that the same code vector as the case is selected.

したがって、符号化対象となる特徴ベクトルとコードブックの全ての符号ベクトルの間で距離計算および比較を行った場合と同一のベクトル量子化結果を少ない計算量で得ることができ、より処理能力の乏しい処理装置上でリアルタイムにベクトル量子化を行うことが可能になる。   Therefore, the same vector quantization result as when distance calculation and comparison is performed between the feature vector to be encoded and all code vectors of the codebook can be obtained with a small amount of calculation, and the processing capacity is poor. It becomes possible to perform vector quantization in real time on the processing device.

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明に係るベクトル量子化装置の実施形態を示すブロック図である。図１において、図８と同一あるいは同等部分には同じ符号を付してある。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a vector quantization apparatus according to the present invention. In FIG. 1, the same or equivalent parts as in FIG.

この実施形態のベクトル量子化装置10は、コードブック11、距離計算部12、バッファ13、比較器14、部分領域情報格納器15、部分領域判定部16および比較符号ベクトル格納器17を備える。   The vector quantization apparatus 10 of this embodiment includes a code book 11, a distance calculation unit 12, a buffer 13, a comparator 14, a partial region information storage 15, a partial region determination unit 16, and a comparative code vector storage 17.

コードブック10は、予め準備された多数の符号ベクトルを格納している。距離計算部12は、入力される特徴ベクトルと比較符号ベクトルの間の距離を算出する。比較符号ベクトルは、特徴ベクトルとの間で距離計算および比較を行うべき符号ベクトルであり、比較符号ベクトル格納器17に格納されている。   The code book 10 stores a large number of code vectors prepared in advance. The distance calculation unit 12 calculates the distance between the input feature vector and the comparison code vector. The comparison code vector is a code vector to be subjected to distance calculation and comparison with the feature vector, and is stored in the comparison code vector storage 17.

比較器14は、距離計算部12から送出される距離の値とバッファ13に記憶されている値を比較し、距離計算部12から送出される距離の値の方が小さいときにはバッファ13の値をその値に更新する。それにより、バッファ13は、距離計算部12で算出された、特徴ベクトルと比較符号ベクトルの間の距離のうちの最小値を格納することになる。   The comparator 14 compares the distance value sent from the distance calculation unit 12 with the value stored in the buffer 13, and when the distance value sent from the distance calculation unit 12 is smaller, the value in the buffer 13 is set. Update to that value. Thereby, the buffer 13 stores the minimum value of the distance between the feature vector and the comparison code vector calculated by the distance calculation unit 12.

部分領域情報格納器15は、特徴ベクトル空間を部分領域に分割する際の部分領域間の境界に関する情報を含む部分領域情報を格納している。部分領域判定部16は、部分領域情報格納器15に格納されている部分領域情報を用いて、入力された特徴ベクトルがどの部分領域に位置するかを判定する。比較符号ベクトル格納器17は、部分領域に対応して、特徴ベクトルの間で距離計算および比較を行うべき符号ベクトル(比較符号ベクトル)を予め格納している。   The partial area information storage 15 stores partial area information including information on boundaries between partial areas when the feature vector space is divided into partial areas. The partial region determination unit 16 uses the partial region information stored in the partial region information storage 15 to determine in which partial region the input feature vector is located. The comparison code vector storage 17 stores in advance code vectors (comparison code vectors) to be subjected to distance calculation and comparison between feature vectors corresponding to the partial areas.

図２は、部分領域情報格納器15が格納している部分領域情報の説明図である。ここでは、2次元の特徴ベクトル(x,y)のベクトル量子化を行う場合に特徴ベクトル空間を部分領域に分割する場合の例を示している。本例では、特徴ベクトルの特徴量xについてはminx〜maxxの間を7つの区間0〜6に等分割し、特徴量yについてはminy〜maxyの間を4つの区間0〜3に等分割している。   FIG. 2 is an explanatory diagram of the partial area information stored in the partial area information storage 15. Here, an example is shown in which the feature vector space is divided into partial regions when vector quantization of a two-dimensional feature vector (x, y) is performed. In this example, the feature vector feature quantity x is equally divided between minx and maxx into seven sections 0 to 6, and the feature quantity y is divided into four sections 0 to 3 equally between miny and maxy. ing.

この場合、部分領域情報としては、minx、maxx、miny、maxy、x方向の分割数、y方向の分割数、各部分領域のx方向の幅dx、y方向の幅dy、各部分領域の頂点の位置などを用いることができる。   In this case, the partial area information includes minx, maxx, miny, maxy, the number of divisions in the x direction, the number of divisions in the y direction, the width dx in the x direction of each partial area, the width dy in the y direction, and the vertex of each partial area Can be used.

部分領域判定部16は、この部分領域情報を用いて、入力された特徴ベクトル(x,y)がどの部分領域内に位置するかを判定する。特徴ベクトル(x,y)が属する部分領域のx方向のインデックスindexx、y方向のインデックスindexyは、下記式で算出できる。なお、int(x)は、xを超えない範囲での最大の整数値を表す。
indexx＝int((x−minx)/dx)
indexy＝int((y−miny)/dy) The partial region determination unit 16 uses this partial region information to determine in which partial region the input feature vector (x, y) is located. The index indexx in the x direction and the index indexy in the y direction of the partial region to which the feature vector (x, y) belongs can be calculated by the following equations. Note that int (x) represents the maximum integer value within a range not exceeding x.
indexx = int ((x−minx) / dx)
indexy = int ((y−miny) / dy)

図３は、比較符号ベクトル格納器17が各部分領域に対応して格納している比較符号ベクトルを示す説明図である。ここでは、特徴ベクトル空間が分割された部分領域R(0,0)〜R(M,N)と符号ベクトル(x1,y1)〜(xL,yL)が対応付けられている。例えば、入力された特徴ベクトル(x,y)が部分領域R(0,0)に属するものである場合、該特徴ベクトル(x,y)は符号ベクトル(x1,x1),(x2,x2)および(x4,y4)との間で距離計算および比較すべきであり、入力された特徴ベクトル(x,y)が部分領域R(0,1)に属するものである場合、該特徴ベクトル(x,y)は符号ベクトルおよび(x3,y3)との間で距離計算および比較すべきであることを示している。比較符号ベクトル格納器17に格納する比較符号ベクトルの作成については後述する。   FIG. 3 is an explanatory diagram showing the comparison code vectors stored in the comparison code vector storage 17 corresponding to each partial area. Here, partial regions R (0,0) to R (M, N) into which the feature vector space is divided are associated with code vectors (x1, y1) to (xL, yL). For example, when the input feature vector (x, y) belongs to the partial region R (0, 0), the feature vector (x, y) is a code vector (x1, x1), (x2, x2) And (x4, y4) should be calculated and compared, and if the input feature vector (x, y) belongs to the subregion R (0,1), the feature vector (x , y) indicates that the distance should be calculated and compared between the code vector and (x3, y3). The creation of the comparison code vector stored in the comparison code vector storage 17 will be described later.

距離計算部12は、入力された特徴ベクトルと符号ベクトルの間の距離を算出する。ただし、ここで距離計算の対象とする符号ベクトルは、比較符号ベクトル格納器17で、特徴ベクトルの間で距離計算および比較を行うべきとされている比較符号ベクトルのみである。   The distance calculation unit 12 calculates the distance between the input feature vector and the code vector. However, the code vector which is the object of distance calculation here is only the comparison code vector for which distance calculation and comparison should be performed between the feature vectors in the comparison code vector storage 17.

比較器14は、距離計算部12から送出される距離の値とバッファ13の値とを比較し、バッファ13の値を小さい方の値に更新する。これにより、バッファ13には特徴ベクトルと比較符号ベクトルの間の距離の最小値が格納されることになる。比較器14は、この距離の最小値を与えた符号ベクトルのコード(識別符号)を出力コードとして出力する。   The comparator 14 compares the distance value sent from the distance calculation unit 12 with the value in the buffer 13 and updates the value in the buffer 13 to a smaller value. As a result, the buffer 13 stores the minimum value of the distance between the feature vector and the comparison code vector. The comparator 14 outputs the code (identification code) of the code vector giving the minimum value of the distance as an output code.

次に、比較符号ベクトル格納器17に格納する比較符号ベクトルの作成について説明する。図４は、比較符号ベクトル作成装置の構成例を示すブロック図である。図４において、図１と同一あるいは同等部分には同じ符号を付してある。   Next, creation of a comparison code vector stored in the comparison code vector storage 17 will be described. FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration example of the comparison code vector creation device. In FIG. 4, the same or equivalent parts as in FIG.

この構成例の比較符号ベクトル作成装置20は、コードブック11、部分領域情報格納器15、最大距離計算器21、比較器22、バッファ23、最小距離計算器24、バッファ25、比較器26および比較ベクトル格納器17を備える。   The comparison code vector creation device 20 of this configuration example includes a code book 11, a partial area information storage 15, a maximum distance calculator 21, a comparator 22, a buffer 23, a minimum distance calculator 24, a buffer 25, a comparator 26, and a comparison. A vector store 17 is provided.

まず、最大距離計算器21における処理を説明する。最大距離計算器21は、各符号ベクトルについて、符号ベクトルと各部分領域の間の距離の最大値を算出する。図５は、この最大距離算出処理の説明図であり、ここでは、2次元の特徴ベクトル(x,y)の場合を例として、符号ベクトルi,jと部分領域(a,b)の間の距離の最大値を算出する処理を示している。   First, processing in the maximum distance calculator 21 will be described. The maximum distance calculator 21 calculates the maximum value of the distance between the code vector and each partial region for each code vector. FIG. 5 is an explanatory diagram of this maximum distance calculation process. Here, taking the case of a two-dimensional feature vector (x, y) as an example, it is between the code vector i, j and the partial region (a, b). The process which calculates the maximum value of distance is shown.

符号ベクトルiと部分領域(a,b)の間の距離の最大値maxd(i)は、符号ベクトルiと部分領域(a,b)の頂点A,B,C,Dの間の距離の最大値として算出される。これにより算出された距離の最大値は、比較器22に送出される。同様に符号ベクトルjなど、コードブック11に格納されている全ての符号ベクトルについて部分領域(a,b)の間の距離の最大値が算出され、比較器22に送出される。   The maximum distance maxd (i) between the code vector i and the partial area (a, b) is the maximum distance between the code vector i and the vertices A, B, C, D of the partial area (a, b). Calculated as a value. The maximum value of the distance calculated in this way is sent to the comparator 22. Similarly, the maximum value of the distance between the partial areas (a, b) is calculated for all the code vectors stored in the code book 11 such as the code vector j, and is sent to the comparator 22.

バッファ23は、最大距離計算器21での距離計算に先だって、空にされ、あるいは大きな値を格納している。比較器22は、最大距離計算器21から送出された距離の最大値をバッファ23に格納されている値と比較し、最大距離計算器21から送出された距離の最大値の方が小さいときにはバッファ23の値をその値に更新する。   The buffer 23 is emptied or stores a large value prior to the distance calculation by the maximum distance calculator 21. The comparator 22 compares the maximum distance value sent from the maximum distance calculator 21 with the value stored in the buffer 23. When the maximum distance value sent from the maximum distance calculator 21 is smaller, the buffer 22 Update the value of 23 to that value.

全ての符号ベクトルについて部分領域(a,b)の間の距離の最大値が算出された時点で、それまでに算出された距離の最大値のうちの最小値Rがバッファ23に格納されることになる。   When the maximum value of the distance between the partial areas (a, b) is calculated for all the code vectors, the minimum value R of the maximum distance values calculated so far is stored in the buffer 23. become.

次に、最小距離計算器24における処理を説明する。最小距離計算器24は、各符号ベクトルについて、符号ベクトルと各部分領域の間の距離の最小値を算出する。図６は、この最小距離算出処理の説明図であり、ここでは、2次元の特徴ベクトル(x,y)の場合を例として、符号ベクトルi,jと部分領域(a,b)の間の距離の最小値を算出する処理を示している。   Next, processing in the minimum distance calculator 24 will be described. The minimum distance calculator 24 calculates the minimum value of the distance between the code vector and each partial region for each code vector. FIG. 6 is an explanatory diagram of this minimum distance calculation process. Here, taking the case of a two-dimensional feature vector (x, y) as an example, it is between the code vector i, j and the partial region (a, b). The process which calculates the minimum value of distance is shown.

符号ベクトルiと部分領域(a,b)の間の距離の最小値mind(i)は、符号ベクトルiと部分領域(a,b)の頂点A,B,C,Dの間の距離、および符号ベクトルiと部分領域(a,b)と他の領域の境界となる線分との間の距離のうちの最小値として算出される。これにより算出された距離の最小値は、比較器25に送出される。同様に符号ベクトルjなど、コードブック11に格納されている全ての符号ベクトルについて部分領域(a,b)の間の距離の最小値が算出され、比較器25に送出される。   The minimum distance mind (i) between the code vector i and the partial area (a, b) is the distance between the code vector i and the vertices A, B, C, D of the partial area (a, b), and It is calculated as the minimum value of the distances between the code vector i, the partial area (a, b), and the line segment that is the boundary of the other area. The minimum value of the distance calculated in this way is sent to the comparator 25. Similarly, the minimum value of the distance between the partial areas (a, b) is calculated for all the code vectors stored in the code book 11 such as the code vector j, and is sent to the comparator 25.

比較器25は、最小距離計算器24から送出された距離の最小値をバッファ23に格納されている値と比較し、バッファ23に格納されている値以下の最小値を示す符号ベクトルを、部分領域(a,b)に属する特徴ベクトルのベクトル量子化を行う際に、該特徴ベクトルの間で距離計算および比較を行う必要がある比較符号ベクトルとして比較符号ベクトル格納器17に格納する。   The comparator 25 compares the minimum value of the distance sent from the minimum distance calculator 24 with the value stored in the buffer 23, and generates a code vector indicating the minimum value less than or equal to the value stored in the buffer 23. When vector quantization of feature vectors belonging to the region (a, b) is performed, a comparison code vector that needs to be calculated and compared between the feature vectors is stored in the comparison code vector storage 17.

同様の処理を特徴ベクトル空間の全ての部分領域について行い、各部分領域に属する特徴ベクトルのベクトル量子化を行う際に、該特徴ベクトルとの間で距離計算および比較を行う必要がある比較符号ベクトルとして比較符号ベクトル格納器17に格納する。   The same process is performed for all partial regions of the feature vector space, and when performing vector quantization of the feature vectors belonging to each partial region, a comparison code vector that needs to be calculated and compared with the feature vectors Is stored in the comparison code vector storage 17.

特徴ベクトル空間の部分領域(a,b)に属する特徴ベクトルをベクトル量子化する際に、上記のようにして作成された比較符号ベクトルだけを用いれば十分であるのは、以下の理由による。   The reason why it is sufficient to use only the comparison code vector created as described above when vector quantizing the feature vector belonging to the partial region (a, b) of the feature vector space is as follows.

部分領域(a,b)内に位置する特徴ベクトルと符号ベクトルiの間の距離は、最小距離計算器24で算出された距離の最小値mind(i)より必ず大きな値となる。一方、最大距離計算器21で算出される距離の最大値を最小値Rとする符号ベクトルと部分領域(a,b)に属する特徴ベクトルの間の距離は、最大でRである。   The distance between the feature vector located in the partial area (a, b) and the code vector i is always larger than the minimum distance mind (i) calculated by the minimum distance calculator 24. On the other hand, the distance between the code vector having the maximum distance calculated by the maximum distance calculator 21 as the minimum value R and the feature vector belonging to the partial region (a, b) is R at the maximum.

部分領域(a,b)内に位置する特徴ベクトルをベクトル量子化する上で、mind(i)が最小値Rより大きな値R１となる符号ベクトルについては、最大距離計算器21で算出される距離の最大値を最小値Rとする符号ベクトルと特徴ベクトルの間の距離R２が必ず小さくなる(R２＜R＜R１)ので、特徴ベクトルとの間の距離計算および比較は不要であり、その対象から予め除外しておくことが可能である。 When vector quantization is performed on the feature vector located in the partial region (a, b), a code vector in which mind (i) has a value R 1 greater than the minimum value R is calculated by the maximum distance calculator 21. Since the distance R 2 between the sign vector and the feature vector whose maximum value is the minimum value R is always small (R 2 <R <R 1 ), distance calculation and comparison with the feature vector is unnecessary. , It can be excluded from the target in advance.

ここでの距離計算および比較対象の符号ベクトルの除外は、ベクトル量子化の際に選択されることがない符号ベクトルを事前に判定して除外するものであるので、特徴ベクトルと全ての符号ベクトルの間で距離計算および比較する場合と同一の符号ベクトルが選択されることが保証される。   Since the calculation of the distance and the exclusion of the code vector to be compared here are performed by preliminarily determining and excluding a code vector that is not selected during vector quantization, the feature vector and all code vectors are excluded. It is ensured that the same code vector is selected as for the distance calculation and comparison between them.

したがって、符号化対象となる特徴ベクトルとコードブックの全ての符号ベクトルの間で距離計算および比較を行った場合と同一のベクトル量子化結果を少ない計算量で得ることができ、より処理能力の乏しい処理装置上でリアルタイムにベクトル量子化を行うことが可能になる。   Therefore, the same vector quantization result as when distance calculation and comparison is performed between the feature vector to be encoded and all code vectors of the codebook can be obtained with a small amount of calculation, and the processing capacity is poor. It becomes possible to perform vector quantization in real time on the processing device.

以上、実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されず、種々に変形可能である。例えば、上記実施形態では、特徴パラメータの次元数を2とし、特徴ベクトル空間を升目状に分割することで部分領域を形成するものとしたが、本発明は、次元数が3以上のパラメータをもつ特徴ベクトルのベクトル量子化にも適用でき、特徴ベクトル空間は、等分割でない升目状や他の形態で分割されてもよい。   Although the embodiments have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments and can be variously modified. For example, in the above-described embodiment, the dimension number of the feature parameter is set to 2, and the feature vector space is divided into grids to form the partial region. However, the present invention has a parameter having a dimension number of 3 or more. The present invention can also be applied to vector quantization of feature vectors, and the feature vector space may be divided in a grid shape or other forms that are not equally divided.

また、比較符号ベクトル格納器には、特徴ベクトルとの間で距離計算および比較する符号ベクトルそのものを格納しておく必要はなく、そのインデックスでも構わない。その場合には、該インデックスを元にコードブックから対応する符号ベクトルを取り出し、該符号ベクトルと特徴ベクトルの間で距離計算および比較を行う。   Further, the comparison code vector storage need not store the code vector itself for calculating and comparing the distance with the feature vector, and may be an index thereof. In that case, a corresponding code vector is extracted from the code book based on the index, and distance calculation and comparison are performed between the code vector and the feature vector.

また、図７に示されるように、特徴ベクトル空間の部分領域外に属する特徴ベクトルが入力された場合には、特徴ベクトルの位置に近い位置の部分領域に該特徴ベクトルが属するものと仮定し、上記と同様に、距離計算および比較を行う必要がある比較符号ベクトルのみを比較対象に限定してベクトル量子化することができる。この場合、特徴ベクトルの位置に近い位置の部分領域としては、最も近い位置の部分領域を選定すればよく、あるいは最も近い位置から複数の部分領域を選定してもよい。   Further, as shown in FIG. 7, when a feature vector belonging to outside the partial region of the feature vector space is input, it is assumed that the feature vector belongs to a partial region at a position close to the position of the feature vector, Similarly to the above, only the comparison code vector that needs to be distance-calculated and compared can be limited to the comparison target and vector quantization can be performed. In this case, as the partial region close to the feature vector position, the closest partial region may be selected, or a plurality of partial regions may be selected from the closest position.

また、特徴ベクトル空間の部分領域外に属する特徴ベクトルが入力された場合には、全ての符号ベクトルの間で距離算出および比較を行い、距離が最小値となる符号ベクトルのコードを出力することでベクトル量子化することもできる。   In addition, when a feature vector that is outside the partial region of the feature vector space is input, distance calculation and comparison are performed between all the code vectors, and a code of the code vector having the minimum distance is output. Vector quantization can also be performed.

本発明に係るベクトル量子化装置の実施形態を示すブロック図である。It is a block diagram which shows embodiment of the vector quantization apparatus which concerns on this invention. 部分領域情報格納器が格納している部分領域情報の説明図である。It is explanatory drawing of the partial area information which the partial area information storage has stored. 比較符号ベクトル格納器が各部分領域に対応して格納している比較符号ベクトルを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the comparison code vector which the comparison code vector storage has stored corresponding to each partial area. 比較符号ベクトル作成装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of a comparison code vector production apparatus. 最大距離計算器における処理の説明図である。It is explanatory drawing of the process in a maximum distance calculator. 最小距離計算器における処理の説明図である。It is explanatory drawing of the process in the minimum distance calculator. 特徴ベクトル空間の部分領域外の特徴ベクトルのベクトル量子化の説明図である。It is explanatory drawing of the vector quantization of the feature vector outside the partial area | region of the feature vector space. 従来のベクトル量子化装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the conventional vector quantization apparatus. コードブックに格納される符号ベクトルを示す図である。It is a figure which shows the code vector stored in a code book.

符号の説明Explanation of symbols

10・・・ベクトル量子化装置、11・・・コードブック、12・・・距離計算部、13,23,25・・・バッファ、14,22,26・・・比較器、15・・・部分領域情報格納器、16・・・部分領域判定部、17・・・比較符号ベクトル格納器、20・・・比較符号ベクトル作成装置、21・・・最大距離計算器、24・・・最小距離計算器 10 ... vector quantizer, 11 ... codebook, 12 ... distance calculator, 13,23,25 ... buffer, 14,22,26 ... comparator, 15 ... part Area information storage unit, 16 ... partial area determination unit, 17 ... comparative code vector storage unit, 20 ... comparative code vector creation device, 21 ... maximum distance calculator, 24 ... minimum distance calculation vessel

Claims (7)

量子化対象の特徴ベクトルを所定の符号ベクトルの集合のうちの最も距離の近い符号ベクトルと対応付けることにより量子化するベクトル量子化装置において、
特徴ベクトル空間を複数に分割して形成された各部分領域を規定する部分領域情報を格納する部分領域情報格納手段と、
特徴ベクトル空間上での各部分領域と各符号ベクトルの位置関係から求められた、前記各部分領域内の任意の点に位置する特徴ベクトルのベクトル量子化の際に選択されることのない符号ベクトルが除外された距離計算および比較すべき符号ベクトルの部分集合を、各部分領域に対して予め記憶する比較符号ベクトル記憶手段と、
前記部分領域情報格納手段に格納されている部分領域情報を用いて、入力された特徴ベクトルが特徴ベクトル空間上のどの部分領域に属するかを判定する部分領域判定手段と、
入力された特徴ベクトルと前記部分領域判定手段により判定された部分領域に対して前記比較符号ベクトル記憶手段で距離計算および比較すべきとされている符号ベクトルの部分集合の間の距離計算および比較を行う距離計算手段と、
前記距離計算手段により算出された距離が最小値を示す符号ベクトルを量子化ベクトルとして出力する比較手段を備えたことを特徴とするベクトル量子化装置。 In a vector quantization apparatus for performing quantization by associating a feature vector to be quantized with a code vector having a closest distance from a set of predetermined code vectors,
Partial area information storage means for storing partial area information defining each partial area formed by dividing the feature vector space into a plurality of parts,
A code vector that is not selected during vector quantization of a feature vector located at an arbitrary point in each partial area, obtained from the positional relationship between each partial area and each code vector in the feature vector space a comparison code vector storage means but that a subset of the code vector to be distance calculation and comparison are excluded in advance stored for each partial region,
Using the partial area information stored in the partial area information storage means, a partial area determination means for determining which partial area on the feature vector space the input feature vector belongs to;
Distance calculation and comparison between a subset of code vectors to be calculated and compared by the comparison code vector storage means for the input feature vector and the partial area determined by the partial area determination means A distance calculation means to perform;
A vector quantization apparatus comprising: a comparison unit that outputs a code vector having a minimum distance calculated by the distance calculation unit as a quantization vector. 前記比較手段は、前記距離計算手段により算出された距離が最小値を示す符号ベクトルの識別符号を、該符号ベクトルに対応する符号として出力することを特徴とする請求項１に記載のベクトル量子化装置。   2. The vector quantization according to claim 1, wherein the comparison unit outputs an identification code of a code vector whose distance calculated by the distance calculation unit has a minimum value as a code corresponding to the code vector. apparatus. 前記比較符号ベクトル記憶手段で部分領域に対して記憶される符号ベクトルの部分集合は、比較符号ベクトル作成手段で作成されたものであり、
前記比較符号ベクトル作成手段は、
前記部分領域と全ての符号ベクトルの間の距離の最大値を算出する最大距離計算手段と、
全ての符号ベクトルの中で前記最大距離計算手段により算出された距離の最大値が最小となる符号ベクトルおよび該符号ベクトルと前記部分領域の距離の最大値を求める第１の比較手段と、
前記部分領域と全ての符号ベクトルの間の距離の最小値を算出する最小距離計算手段と、
全ての符号ベクトルの中で前記最小距離計算手段により算出された距離の最小値が前記第１の比較手段で求められた最大値以下の符号ベクトルを選択する第２の比較手段を備え、
前記第２の比較手段で選択された符号ベクトルを前記比較符号ベクトル記憶手段で部分領域に対して記憶される符号ベクトルの部分集合とすることを特徴とする請求項１または２に記載のベクトル量子化装置。 The subset of code vectors stored for the partial area by the comparison code vector storage means is created by the comparison code vector creation means,
The comparison code vector creating means includes:
Maximum distance calculating means for calculating the maximum value of the distance between the partial region and all code vectors;
A code vector in which the maximum value of the distance calculated by the maximum distance calculation means among all the code vectors is minimum, and a first comparison means for obtaining a maximum value of the distance between the code vector and the partial region;
Minimum distance calculating means for calculating a minimum value of the distance between the partial region and all code vectors;
Second comparing means for selecting a code vector having a minimum distance calculated by the minimum distance calculating means among all the code vectors being equal to or less than the maximum value obtained by the first comparing means;
3. The vector quantum according to claim 1, wherein the code vector selected by the second comparison unit is a subset of the code vector stored in the partial area by the comparison code vector storage unit. Device. 前記部分領域は、前記特徴ベクトル空間の各次元の上限と下限間を等分割することにより形成されたものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のベクトル量子化装置。   4. The vector quantization apparatus according to claim 1, wherein the partial region is formed by equally dividing an upper limit and a lower limit of each dimension of the feature vector space. 前記部分領域は、前記特徴ベクトル空間の各次元の上限と下限間を任意形態で分割することにより形成されたものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のベクトル量子化装置。   4. The vector quantization according to claim 1, wherein the partial region is formed by dividing an upper limit and a lower limit of each dimension of the feature vector space in an arbitrary form. apparatus. 入力された特徴ベクトルが前記特徴ベクトル空間の部分領域群外に位置するものである場合、該特徴ベクトルが該特徴ベクトルに最も近い部分領域に位置するものとして前記比較符号ベクトル記憶手段で距離計算および比較すべきとされている符号ベクトルの部分集合の間での距離計算および比較を行い、距離が最小値を示す符号ベクトルあるいはその識別符号を量子化ベクトルあるいはそれに対応する符号として出力することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のベクトル量子化装置。   If the input feature vector is located outside the partial region group of the feature vector space, the comparison code vector storage means calculates the distance and determines that the feature vector is located in the partial region closest to the feature vector. Calculate and compare distances between subsets of code vectors that are supposed to be compared, and output the code vector whose distance is the minimum or its identification code as a quantized vector or its corresponding code The vector quantization apparatus according to any one of claims 1 to 5. 入力された特徴ベクトルが前記特徴ベクトル空間の部分領域群外に位置するものである場合、全ての符号ベクトルの間での距離計算および比較を行い、距離が最小値を示す符号ベクトルあるいはその識別符号を量子化ベクトルあるいはそれに対応する符号として出力することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のベクトル量子化装置。   When the input feature vector is located outside the partial region group of the feature vector space, distance calculation and comparison are performed among all code vectors, and the code vector whose distance is the minimum value or its identification code 6. The vector quantization apparatus according to claim 1, wherein the vector quantization apparatus outputs a vector as a quantization vector or a code corresponding thereto.
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