Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JPH0262992B2 - - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JPH0262992B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0262992B2
JPH0262992B2 JP56092501A JP9250181A JPH0262992B2 JP H0262992 B2 JPH0262992 B2 JP H0262992B2 JP 56092501 A JP56092501 A JP 56092501A JP 9250181 A JP9250181 A JP 9250181A JP H0262992 B2 JPH0262992 B2 JP H0262992B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
image signal
signal
prediction
bits
error code
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP56092501A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS57207480A (en
Inventor
Shoji Mizuno
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
Priority to JP56092501A priority Critical patent/JPS57207480A/en
Publication of JPS57207480A publication Critical patent/JPS57207480A/en
Publication of JPH0262992B2 publication Critical patent/JPH0262992B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N1/00Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
    • H04N1/41Bandwidth or redundancy reduction

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Reduction Or Emphasis Of Bandwidth Of Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

本発明は画像信号を高能率に圧縮符号化する画
像信号符号化装置に関する。 従来の画像信号符号化装置の代表的なものに
DPCM符号化装置がある。これは入力ずみの画
像信号S(これを以後参照画像信号と呼ぶ)を用
いて現在入力中の画像信号X(これを以後現画像
信号と呼ぶ)の予測信号X^を定め、その予測誤差
符号eをXとX^の差分 eD=X−X^ (1) によつて定め、eDが0周辺の小さな値に集中する
傾向のあることを利用して圧縮符号化するもので
ある。(1)式によつて定めた予測誤差符号eDを以下
では差分予測誤差符号を呼ぶことにする。差分予
測誤差符号eDは予測誤差符号eの定め方の一例で
あることを示すため添字Dを付けた。Xに対しS
をたとえば第1図の3画素a,b,cに選んだ場
合についてこれをもう少し詳しく説明する。第1
図で点線は主走査線を示し、これに沿つて左から
右へ画像は走査される。そして右端に到達すると
その一つ下の主走査線に沿つてその左端から走査
が続けられる。画像信号は走査順に符号化装置に
入力される。X^をS=(a,b,c)によつて定
める方法は種々考えられるが、 X^=K1a+K2b+K3c (2) のように入力ずみの画像信号Sに属する画像信号
a,b,cの線形結合で定めることが多い。K1
K2,K3は予測係数と呼ばれる定数で、eDが0周
辺の小さな値に集中するように定められる。たと
えばeDの2乗平均値 <e2 DAV=<(X−X^)2AV= <(X−K2a−K2b−K3c)2AV (3) を小さくするように定められる。このようにして
定められたeDは第2図のような0集中型の確率分
布PD(eD)に従う。ただし画像信号は0から7の
8値とした。このとき(1)式よりeDは−7から7の
15値である。eDはこの0集中性を用いて圧縮符号
化される。すなわち高い発生確率を有する絶対値
の小さなeDに対しては短い符号が、低い発生確率
を有する絶対値の大きなeDに対しては長い符号が
割合てられる。第3図にこの符号FD(eD)の符号
長LD)の一例を示す。 eDの発生確率分布はより詳しく考えるとSによ
つて異なり、各SごとにPD|s)なる発生確率
分布であると考えられる。ここでPD(eD|s)は
条件SのもとでのeDの発生確率分布で、Sごとに
異なる分布である。先に説明した第2図のPD(eD
はPD(eD|s)をSについて平均したもの PD(eD)= 〓S PD(eD|s)P(S) (4) である。ここでP(S)は参照画像信号Sの発生
確率であり、 〓S はすべてのSについての総和を意
味する。(4)は各SについてのPD(eD|s)をSの
発生確率で重みを付けて平均したものがPD(eD
であることを示す。具体例を上げて、PD(eD|s)
とPD(eD)の違いについて説明しよう。以下の説
明ではすべて、Sは第1図のa,b,c3画素から
なり、画像信号は0〜7の8値(3ビツト/画
素)とする。仮に予測係数K1、K2、K3は0.7、
0.2、0.1に選んだとしよう。Sが S1=(6,6,5) (5) のとき、予測信号X^は、 X^=0.7×6+0.2×6+0.1×5=6 (6) である。ただし小数点以下は四捨五入した。以下
の計算も同様である。Xは0から7の8値 0X7 (7) である。 これと(1)式より −X^eD7−X^ である。 Xと同様X^も0から7の8値ゆえ 0X^7 (9) である。(8)式と(9)式より −7eD7 (10) である。eDは−7から7の15通りの値をとり得
る。しかしX^の値がわかれば(8)式よりeDの値は−
X^から7−X^の8通りに制限される。たとえばS
=S1のとき(6)式よりX^=6ゆえ −6eD1 (11) である。同様にして参照画像信号Sが S2=(0,1,2)S3=(4,4,4),S4
(3,4,5)のときの予測信号X^及び予測誤差
符号eDの範囲の求めた値を第1表に示す。S1のと
きと同じく予測係数K1,K2,K3は0.7,0.2,0.1
とした第1表のX0からX7及びMについては後で
説明する。S=S1〜S4についてPD((eD|s)の一
例を第4図〜第7図に示す。PD(eD)(第2図参
照)とPD(eD|s)(第4図〜第7図参照)とでは
形が大部分異なる。以下でPD(eD)とPD(eD|s)
を比較する。まず最大値を与えるeDを比較してみ
よう。PD(eD)とPD(eD|s)はともにeD=0で最
大である。この点については両者は同じである。
次にeDの発生する範囲(第1図参照)を比較して
みよう。PD(eD)ではeDは−7から7の15通りの
値をとり得る。これに対しPD(eD|s)ではeD
−X^−X^+7の8通り((8)式参照)の値のみとり
得る。次に左右対称性について比較してみよう。
PD(eD)は一般にeD=0中心として左右対称であ
る。すなわち、 PD(eD)=PD(−eD) (12) である。これに対しPD(eD|s)では一般に(12)式
は成立しない。すなわち PD(eD|s)≠PD(−eD|s) (13)
The present invention relates to an image signal encoding device that compresses and encodes an image signal with high efficiency. Typical of conventional image signal encoding devices
There is a DPCM encoding device. This uses the input image signal S (hereinafter referred to as the reference image signal) to determine the prediction signal X^ of the currently input image signal X (hereinafter referred to as the current image signal), and its prediction error code e is determined by the difference between X and X^, e D =X-X^ (1), and compression encoding is performed by taking advantage of the fact that e D tends to concentrate on small values around 0. The prediction error code e D determined by equation (1) will be referred to as a differential prediction error code below. The subscript D is added to the differential prediction error code e D to indicate that it is an example of how to determine the prediction error code e. S for X
For example, the case where three pixels a, b, and c in FIG. 1 are selected will be explained in more detail. 1st
In the figure, the dotted line indicates the main scanning line, along which the image is scanned from left to right. When the right end is reached, scanning continues from the left end along the main scanning line one line below. Image signals are input to the encoding device in scanning order. There are various ways to determine X^ by S = ( a , b , c), but the image signal a belonging to the input image signal S is , b, and c. K1 ,
K 2 and K 3 are constants called prediction coefficients, and are determined so that e D concentrates on small values around 0. For example, reduce the root mean square value of e D <e 2 DAV = <(X−X^) 2AV = <(X−K 2 a−K 2 b−K 3 c) 2AV (3) It is determined that e D determined in this way follows a zero-concentrated probability distribution P D (e D ) as shown in FIG. However, the image signal had eight values from 0 to 7. At this time, from equation (1), e D is between -7 and 7.
15 values. eD is compressed and encoded using this zero concentration. That is, a short code is assigned to an e D with a small absolute value and a high probability of occurrence, and a long code is assigned to an e D with a large absolute value and a low probability of occurrence. FIG. 3 shows an example of the code length L D of this code F D (e D ). When considered in more detail, the occurrence probability distribution of e D differs depending on S, and is considered to be an occurrence probability distribution of P D |s) for each S. Here, P D (eD|s) is the occurrence probability distribution of e D under condition S, and is a different distribution for each S. P D (e D ) in Figure 2 explained earlier
is the average of P D (e D |s) over S, P D (e D )= 〓 S P D (e D |s) P(S) (4). Here, P(S) is the probability of occurrence of the reference image signal S, and 〓 S means the sum of all S. (4) is the average of P D (e D |s) for each S, weighted by the probability of occurrence of S, which is P D (e D ).
. Give a concrete example, P D (e D | s)
Let me explain the difference between and P D (e D ). In all the following explanations, it is assumed that S consists of the three pixels a, b, and c shown in FIG. 1, and the image signal has eight values from 0 to 7 (3 bits/pixel). If the prediction coefficients K 1 , K 2 , K 3 are 0.7,
Let's say you choose 0.2 and 0.1. When S is S 1 =(6,6,5) (5), the predicted signal X^ is X^=0.7×6+0.2×6+0.1×5=6 (6). However, numbers below the decimal point were rounded off. The calculations below are also similar. X is an 8-value 0X7 (7) from 0 to 7. From this and equation (1), −X^e D 7−X^. Like X, X^ also has 8 values from 0 to 7, so it is 0X^7 (9). From equations (8) and (9), -7e D 7 (10). e D can take on 15 values from -7 to 7. However, if the value of X^ is known, the value of e D is −
It is limited to 8 ways from X^ to 7-X^. For example, S
When = S 1 , from equation (6), X^ = 6, so -6e D 1 (11). Similarly, the reference image signal S is S 2 = (0, 1, 2) S 3 = (4, 4, 4), S 4 =
Table 1 shows the values determined for the range of the prediction signal X^ and the prediction error code e D when (3, 4, 5). As with S 1 , the prediction coefficients K 1 , K 2 , K 3 are 0.7, 0.2, 0.1
X 0 to X 7 and M in Table 1 will be explained later. Examples of P D ((e D | s) for S=S 1 to S 4 are shown in Figs. 4 to 7. P D (e D ) (see Fig. 2) and P D (e D | s) ) (see Figures 4 to 7) are mostly different in shape. Below, P D (e D ) and P D (e D | s)
Compare. First, let's compare e D , which gives the maximum value. Both P D (e D ) and P D (e D |s) are maximum at e D =0. In this respect, both are the same.
Next, let's compare the range in which e D occurs (see Figure 1). In P D (e D ), e D can take 15 values from -7 to 7. On the other hand, in P D (e D |s), e D can take only eight values of −X^−X^+7 (see equation (8)). Next, let's compare the left and right symmetry.
P D (e D ) is generally symmetrical about e D =0. That is, P D (e D )=P D (−e D ) (12). On the other hand, in general, equation (12) does not hold for P D (e D |s). That is, P D (e D | s)≠P D (−e D | s) (13)

【表】 である。(13)式についてS=S1〜S4に対し詳し
く説明しよう。簡単のためe=±1について特に
詳しく説明する。 S=S1のとき: a,bはX^=6に等しい。これからはXがX^よ
り大きくなる傾向が強いか、小さくなる傾向が強
いかわからない。C=5はX^=6より小さい。こ
れからXはX^より小さくなる傾向があると考えら
れる。それゆえeは+1より−1になる確率が高
いであろう。すなわち PD(−1|S1)>PD(+1|S1) (14) であろう。 S=S2のとき: X^=0であるからeD=0〜7でeD=−1になり
得ない。eDが大きくなるほどPD(eD|s2)は小さ
くなろう。すなわち PD(0|S2)>PD(1|S2)>PD(2|S2)>……>
PD(7|S2)(15) であろう。 S=S3のとき: a,b,cはすべてX^=4に等しい。これから
XがX^より大きくなる傾向と小さくなる傾向は等
しいであろうと考えられる。すなわち PD(+1|S3)=PD(−1|S3) (16) であろう。 S=S4のとき: aのみX^=3に等しく、b,cはX^より大き
い。これからXはX^より大きくなる傾向が強いと
考えられる。それゆえeDは−1より+1になる確
率が高いであろう。すなわち PD(+1|S4)=PD(−1|S4) (17) であろう。 PD(eD|S)はこのようにSによつていろいろ
な形に変化するが、PD(eD|S)をSについて平
均化((4)式参照)した)PD(eD)は第1図のごと
く左右対照な0集中型の分布になる。 従来のDPCM符号化ではeDは発生確率分布PD
(eD)に従うと考え、第3図のような符号長LD
(eD)を有する符号FD(eD)を用いてeDを符号化し
ている。符号FD(eD)ではPD(eD)=PD(−eD)((12)
式参照)に対応してほとんどのeDに対し LD(eD)=LD(−eD) (18) が成立する。(第3図ではeD=6に対してのみ成
立しない)また符号FD(eD)では、 |e′D|eD|ならば PD(e′D)PD(eD) (19) に対応して |e′D|eD|ならば LD(e′D)LD(eD) (20) である。またeD=−7〜7に対応してFD(eD)は
15通りの符号を有する。ところがすでに詳しく説
明したようにeDの条件付発生確率PD(eD|s)は
Sによつて大分異なる。それゆえ符号FD(eD)は
PD(eD)にマツチするが、PD(eD|s)にマツチし
ない。たとえば、一般にPD(eD|s)≠PD(−eD
s)((13)式参照)であるのにLD(eD)=LD(−eD
((18)式参照)であるのは、おかしい。各Sごと
に考えてみれば、eDは8通りの値((8)式参照)し
かとらないのに、常にeD=−7〜7の15通りの符
号FD(eD)を用意するのは無駄である。このよう
にどんなSに対応するeDに対しても一律に符号FD
(eD)で符号化するのは効率がよくない。従来の
DPCM符号化ではeDの発生確率分布はPD(eD)で
あるとしてeDを符号化しており、SによつてeD
発生確率分布が大きく変化することを全く考慮に
入れていない。それゆえSによつて第3図で与え
られる符号の長さLD(eD)が適切でない場合がし
ばしばあり、圧縮率の低い欠点がある。従来の
DPCM符号化装置では予測誤差符号eとして差
分予測誤差符号eD((1)式参照)を用いるが、これ
と異なるeの定め方もある。たとえば予測誤差符
号eとして各SにおけるXの発生しやすさの順位
を示す予測順位誤差符号eJを用いる(昭和55年、
電子通信学会通信部門全国大会、S7−7、水野
他”中間調画像信号のエントロピー符号化”)こ
とができる。これはあるSにおけるXの条件付発
生確率P(X|S)の大きさが P(X0|S)P(X1|S)P(X2|S)……P
(X7|S)(21) のとき、予測誤差符号eを次に示す予測順位誤差
符号eJとするものである。 X=Xi→eJ=i(i=0〜7) (22) ただし(Xi>XJ)P(Xi|S)=P(Xj|S)の
ときi<jとする。eJは予測誤差符号eの定め方
の一例であることを示すために添字Jを付けた。
予測誤差符号eJは0から7の8通りの値をとり、
その各Sにおける条件付発生確率PJ(eJ|S)は
(21),(22)式より PJ(O|S)PJ(1|S)PJ(2|S)……PJ
(7|S)(23) であり、eJについて単調減少である。予測誤差符
号eDの条件付発生確率PD(eD|s)がS=S1〜S4
に関し第4図〜第7図に示すごとくのとき、これ
に対応するPJ(eJ|s)は第8図から第11図に
示すごとくになる。また(21)式のX0〜X7は第
1表に示すごとくになる。PJ(eJ|s)は常にeJ
ついて単調減少であるので、すべて右下りの形を
した分布になる。それゆえPJ(eJ|s)をSにつ
いて平均して得られるPJ(eJ) PJ(eJ)= 〓S P(S)PJ(eJ|s) (24) もやはり右下りの分布になり、PJ(eJ)とPJ(eJ
s)の形は似かよつたものになる。ただし(24)
式で 〓S はSについての総和を意味する。したがつ
て確率分布PJ(eJ)にマツチするよう符号FJ(eJ
を設計し、各SにおけるeJ(PJ(eJ|s)の発生確
率分布に従う)をその符号FJ(eJ)によつて一律
に符号化しても効率はよい。以上の理由により予
測誤差符号eとして予測順位誤差符号eJを用いる
と従来のDPCM符号化装置より効率がよい。し
かし、eJを発生するためには各S、各XごとにeJ
をデータとして記憶しておく予測符号化ROMが
必要である。参照画像信号が第1図の3画素a,
b,c画像信号のレベル数が8値のとき、予測誤
差符号発生ROMは9ビツトのSと3ビツトのX
合せて12ビツトをアドレス信号として入力し3ビ
ツトのeJをデータ信号として出力する。この予測
誤差符号発生ROMは画像信号レベル数及び参照
画像信号数が増加するほど大きな容量になる。た
とえば画像信号レベル数が256値(8bit/画素)、
参照画像信号数が5のとき、アドレスは8×6=
48ビツトであり、データは8ビツトである。この
ような大容量のROMは現在の技術レベルは莫大
な物理的サイズになる。予測誤差符号eとして予
測順位誤差符号eJを用いればDPCM符号化装置よ
り効率よく符号化できるが、このように大容量の
予測誤差符号発生ROMが必要になる欠点があ
る。 本発明の目的は、大容量のROMを用いないで
DPCM符号化装置より高い圧縮率を有する画像
信号符号化装置を提供することにある。 本発明によれば、すでに入力ずみの画像信号S
を用いて現在入力中の多値画像信号Xの予測信号
X^を発生する手段と、X^にもとづきXのとり得る
信号値を発生確率が大きいと考えられる順に並べ
その中における実際のXの順位を示す符号eを発
生する手段と、eを圧縮符号化する手段を有する
画像信号符号化装置が得られる。 更に本発明によれば、すでに入力ずみの画像信
号Sを用いて現在入力中の多値画像信号Xの予測
信号X^を発生する手段と、XとSの距離を計算し
その距離にもとづきXはX^より大きくなるか小さ
くなるかその傾向を示すモード信号Mを発生する
手段と、X^とMにもとづきXのとり得る信号値を
発生確率が大きいと考えられる順に並べその中に
おける実際のXの順位を示す符号eを発生する手
段と、eを圧縮符号化する手段を有する画像信号
符号化装置が得られる。 本発明によれば効率よく画像信号を符号化する
ことができる。 以下図面を用いて本発明を詳しく説明する。 画像信号は0から7(3ビツト/画素)で参照
画像信号Sが第1図の3画素a,b,cからなる
場合を例に上げて説明する。まず第1の発明につ
いて説明する。第12図は第1の発明における第
1の実施例に対する符号化装置のブロツク図の一
例である。第12図において画像信号(3ビツ
ト/画素)は3(l+2)ビツトのシフトレジス
タ1に順次入力される。ここでlは一主走線当り
の画素数であり、シフトレジスタ1には1ライン
+2画素の画像信号が貯えられる。シフトレジス
タ1には現在入力されたばかりの画素がX、その
直前に入力されたものがa、(l−1)画素前に
入力されたものがc、l画素すなわち1ライン前
に入力されたものがbである。予測信号発生器2
はシフトレジスタ1より参照画像信号S=(a,
b,c)を入力し、たとえば(2)式のようにa,
b,cの線形演算でXの予測信号X^を作成し出力
する。予測誤差符号発生器3は、予測信号発生器
2よりX^を入力し、X^にもとづきXのとり得る信
号値を発生確率が大きいと考えられる順に並べ、
その中における実際のXの順位を示す符号eを出
力する。eは圧縮符号器4によつて符号F(e)に圧
縮符号化される。第12図のブロツク図の各部を
図面を用いてさらに詳しく説明しよう。 第12図の予測信号発生器2の構成は種々考え
られるがその一例を第13図と第14図に示す。
第13図の予測信号発生器は(2)式に対応した線形
予測信号発生器である。第13図では乗算器5,
6,7によつてa,b,cに予測係数K1,K2
K3が乗ぜられ、その乗算結果の総和が加算器8
によつて計算され、X^として出力される。第14
図の予測信号発生器は、各参照画像信号S=(a,
b,c)ごとに予測信号X^をROMに記載してお
く方法を用いる。第13図のようにa,b,cの
線形演算でX^を定める方法は簡便であるのでよく
用いられるが、その結果得られるX^は各Sごとに
考えると必ずしも最適のものではない。以下その
理由を考えてみよう。予測係数K1,K2,K3はた
とえば(3)式による2乗平均予測誤差が最小になる
ように定められる。(3)式は詳しくは次のように考
えることができる。 <e2 D>=AV=<(X−X^)2>AV= 〓SX P(X,S)(X−X^)2=X^ 〓S P(S)P(X|S)(X−X^)2 = 〓S P(S){ XS P(X|S)(X−X^)2}= 〓S P(S){ 〓X P(X|S)(X−K1a−K2b−K3c)2} (25) ここでP(S)は参照画像信号Sの発生確率、
P(X1|S)は参照画像信号がSのとき現画像信
号がXになる条件付確率である。また 〓S は参照画
像信号Sについての総和を意味し、 〓X は注目画像
信号X(0〜7)についての総和を意味する。(3)
式すなわち(25)式ではすべてのSに渡つての平
均2乗予測誤差を考えている。ところで各Sごと
の平均2乗予測誤差<e2 S>AVはこれとは異なり、 <e2 DS>AV=<(XS−X^S2AV= 〓X P(X|S)(X-X^)2= 〓X P(X|S)(X−K1sa−K2sb−K3sc)2 (26) で与えられる。(26)式でeD、X,X^,K1,K2
K3に付けられた添字Sは特に参照画像信号がS
のときのe,X,X^,K1,K2,K3であることを
示す。<e2 S>AVが最小になるように各Sごとに予
測係数K1s,K2s,K3sを定めれば、すべてのSに
ついての平均2乗予測誤差は、 <e2 D>AV= 〓S P(S)<e2 SAV (27) で与えられる。明らかに(27)式の<e2 DAV
(25)式の<e2 DAVより小さくなる。しかし(25)
式では予測係数K1,K2,K3がSにかかわらず一
定であつたが、(27)式では各Sごとに異なる予
測係数K1S,K2S,K3Sを与える必要がある。すな
わち各Sごとに予測係数K1,K2,K3を記憶して
おく必要がある。これは結局各Sごとに予測信号
X^を記憶して用意しておくことと同じである。そ
して多くの場合、(26)式の<e2 DSAVを最小にす
るX^Sは各Sにおいて最も高い確率で発生するX
と同じである。第14図にこの方法による予測信
号発生器の構成を示す。第14図でROM9は参
照画像信号S=(a,b,c)をアドレス信号
(9ビツト)として入力し、該当するアドレスの
メモリの内容を予測信号X^(3ビツト)として出
力する。第14図の予測信号発生器はROMを必
要とするが、以上詳しく説明したように第13図
の予測信号発生器より予測適中率が高い。以上で
第12図の予測信号発生器2に関する説明を終了
する。 次に第12図の予測誤差符号発生器3の説明に
入る。第15図から第17図に第12図の予測誤
差符号発生器3の一例を示す。 まず第15図の予測誤差符号発生器について説
明する。第15図でROM10は、アドレス信号
(6ビツト)として0から7の8値の現画像信号
X(3ビツト)と予測信号X^(3ビツト)を入力
し、データ信号(3ビツト)として0から7の8
値の予測誤差符号eA(3ビツト)を出力する。eA
は予測誤差符号eの定め方の一例であることを示
すため添字Aを付けた。ROM10の内容の一例
を第2表に示す。X(3ビツト)はアドレスの上
3ビツトを、X^はアドレスの下3ビツトを指定す
る。各X^ごとにXのとり得る値を発生しやすいと
考えられる順に順位付けする時、その順位を示す
符号がeAである。第2表ではXは絶対値|X−X^
|が小さいほど発生しやすく、|X−X^|が等し
い場合にはX^より大きいXが小さいものがより発
生しやすいと考える。 次に第16図の予測誤差符号発生器について説
明する。第16図は第15図はほとんど同じであ
る。ただROM11の内容がROM10と少し異
なる。第3表にROM11の内容の一例を示す。
X(3ビツト)はアドレスの上3ビツトをX^(3ビ
ツト)はアドレスの下3ビツトを指定する。第3
表では第2表と同じくXは絶対値|X−X^|が小
さいほぼ発生しやすいと考えるが、|X−X^|が
等しい場合には第2表とは逆にX^より小さいXの
方が発生しやすいと考える。このようにXの発生
しやすさを考えるとき、Xの発生しやすさの順位
を示す信号がeBである。eBは予測誤差符号eの定
め方の一例であることを示すため添字Bを付け
た。 次に第17図の予測誤差符号発生器について説
明する。第17図でROM12のアドレスが7ビ
ツトである点が、第15図、第16図と異なる。
これはX^を4ビツトで表現しているためである。
[Table] Let us explain equation (13) in detail for S=S 1 to S 4 . For the sake of simplicity, e=±1 will be explained in detail. When S=S 1 : a, b are equal to X^=6. From now on, it is unclear whether there is a strong tendency for X to become larger than X^ or a strong tendency for it to become smaller. C=5 is less than X^=6. From this it can be thought that X tends to be smaller than X^. Therefore, e will be more likely to be -1 than +1. That is, P D (−1|S 1 )>P D (+1|S 1 ) (14). When S=S 2 : Since X^=0, e D =0 to 7 and e D cannot be -1. The larger e D becomes, the smaller P D (e D | s 2 ) will become. That is, P D (0 | S 2 )> P D (1 | S 2 )> P D (2 | S 2 )>...>
It would be P D (7 | S 2 ) (15). When S=S 3 : a, b, c are all equal to X^=4. From this, it can be considered that the tendency for X to become larger than X^ is equal to the tendency for X to become smaller. That is, P D (+1|S 3 )=P D (−1|S 3 ) (16). When S=S 4 : Only a is equal to X^=3, and b and c are larger than X^. From now on, it is thought that there is a strong tendency for X to become larger than X^. Therefore, e D will be more likely to be +1 than -1. That is, P D (+1|S 4 )=P D (−1|S 4 ) (17). In this way, P D (e D | S) changes in various forms depending on S, but when P D (e D | S) is averaged over S (see equation (4)), P D (e D ) has a symmetric zero-concentrated distribution as shown in Figure 1. In conventional DPCM encoding, e D is the occurrence probability distribution P D
(e D ), the code length L D as shown in Figure 3 is
e D is encoded using a code F D (e D ) having (e D ). For the code F D (e D ), P D (e D )=P D (−e D ) ((12)
(see formula), L D (e D )=L D (−e D ) (18) holds true for most e D . (In Fig. 3, this does not hold only for e D = 6.) Also, for the sign F D (e D ), if |e′D | e D |, then P D (e′ D )P D (e D ) ( 19) If |e′D|e D |, then L D (e′ D )L D (e D ) (20). Also, corresponding to e D = -7 to 7, F D (e D ) is
It has 15 different codes. However, as already explained in detail, the conditional probability of occurrence of e D P D (e D |s) varies greatly depending on S. Therefore the sign F D (e D ) is
matches P D (e D ) but not P D (e D |s). For example, in general P D (e D | s)≠P D (−e D |
s) (see equation (13)), but L D (e D )=L D (−e D )
(See equation (18)) is strange. If we consider each S, we always prepare 15 codes F D (e D ) from e D = -7 to 7, even though e D takes only eight values (see equation (8)). There is no point in doing so. In this way, for any e D corresponding to any S, the sign F D
(e D ) encoding is not efficient. Traditional
In DPCM encoding , e D is encoded assuming that the probability distribution of e D is P D (e D ), and it does not take into account at all that the probability distribution of e D changes greatly depending on S. . Therefore, the code length L D (e D ) given by S in FIG. 3 is often not appropriate, resulting in a disadvantage of low compression ratio. Traditional
The DPCM encoding device uses a differential prediction error code e D (see equation (1)) as the prediction error code e, but there is also a different way of determining e. For example, as the prediction error code e, a prediction rank error code e J indicating the ranking of the likelihood of occurrence of X in each S is used (1981,
IEICE Communications Division National Conference, S7-7, Mizuno et al. "Entropy Coding of Halftone Image Signals"). This means that the conditional probability of occurrence P(X|S) of X at a certain S is P(X 0 |S)P(X 1 |S)P( X2 |S)...
When (X 7 |S) (21), the prediction error code e is set as the prediction rank error code e J shown below. X=X i →e J =i (i=0 to 7) (22) However, when (X i >X J )P(X i |S)=P(X j |S), i<j. A subscript J is added to indicate that e J is an example of how to determine the prediction error code e.
The prediction error code e J takes eight values from 0 to 7,
The conditional probability of occurrence P J (e J | S) for each S is calculated from equations (21) and (22) as P J (O | S) P J (1 | S) P J (2 | S)...P J
(7|S)(23) and is monotonically decreasing with respect to e J. The conditional probability of occurrence P D (e D | s) of the prediction error code e D is S = S 1 ~ S 4
Regarding the case shown in FIGS. 4 to 7, the corresponding P J (e J |s) becomes as shown in FIGS. 8 to 11. Furthermore, X 0 to X 7 in equation (21) are as shown in Table 1. Since P J (e J |s) is always monotonically decreasing with respect to e J , all distributions are downward-sloping. Therefore, by averaging P J (e J | s) over S, we get P J (e J ) P J (e J ) = 〓 S P(S) P J (e J | s) (24) Again The distribution is downward to the right, and P J (e J ) and P J (e J |
The shape of s) will be similar. However (24)
In the formula, 〓 S means the sum of S. Therefore, the code F J (e J ) is set to match the probability distribution P J (e J ).
It is efficient to design the following and uniformly encode e J (following the occurrence probability distribution of P J (e J |s)) in each S using its code F J (e J ). For the above reasons, using the prediction rank error code e J as the prediction error code e is more efficient than the conventional DPCM encoding apparatus. However, in order to generate e J, for each S and each X, e J
A predictive encoding ROM is required to store the data as data. The reference image signals are 3 pixels a,
When the number of levels of the b and c image signals is 8, the prediction error code generation ROM has 9 bits of S and 3 bits of
A total of 12 bits are input as an address signal, and 3 bits eJ are output as a data signal. The capacity of this prediction error code generation ROM increases as the number of image signal levels and the number of reference image signals increases. For example, if the number of image signal levels is 256 values (8 bits/pixel),
When the number of reference image signals is 5, the address is 8×6=
It is 48 bits, and the data is 8 bits. Such a large capacity ROM would have an enormous physical size given the current technology level. If the prediction rank error code e J is used as the prediction error code e, encoding can be performed more efficiently than the DPCM encoding device, but there is a drawback that a large capacity prediction error code generation ROM is required. The purpose of the present invention is to
An object of the present invention is to provide an image signal encoding device having a higher compression rate than a DPCM encoding device. According to the present invention, the already input image signal S
A predicted signal of the multivalued image signal X currently being input using
A means for generating X^; a means for generating a code e indicating the actual rank of X in the order of the possible signal values of X based on X^; and a compression code for e. An image signal encoding device having a means for encoding is obtained. Further, according to the present invention, there is provided a means for generating a prediction signal X^ of a multivalued image signal X that is currently being input using an image signal S that has already been input, and a means for calculating the distance between X and S and based on the distance. A means for generating a mode signal M indicating a tendency to become larger or smaller than X^, and a method for arranging the possible signal values of X based on An image signal encoding device having means for generating a code e indicating the order of X and means for compressing and encoding e is obtained. According to the present invention, image signals can be encoded efficiently. The present invention will be explained in detail below using the drawings. The image signal is 0 to 7 (3 bits/pixel), and the case where the reference image signal S consists of three pixels a, b, and c in FIG. 1 will be described as an example. First, the first invention will be explained. FIG. 12 is an example of a block diagram of an encoding device according to the first embodiment of the first invention. In FIG. 12, an image signal (3 bits/pixel) is sequentially input to a 3(l+2) bit shift register 1. Here, l is the number of pixels per main scanning line, and the shift register 1 stores image signals of 1 line + 2 pixels. In shift register 1, the pixel that has just been input is X, the one that was input just before is a, the one that was input (l-1) pixels ago is c, and the one that was input one line ago is l pixels, that is, the one that was input one line ago. is b. Prediction signal generator 2
is the reference image signal S=(a,
b, c), and input a, for example as in equation (2).
A predicted signal X^ of X is created and output by linear calculation of b and c. The prediction error code generator 3 inputs X^ from the prediction signal generator 2, and arranges the possible signal values of X based on X^ in the order of the probability of occurrence.
A code e indicating the actual rank of X among them is output. e is compressed and encoded by the compression encoder 4 into a code F(e). Each part of the block diagram of FIG. 12 will be explained in more detail using the drawings. Various configurations are possible for the predicted signal generator 2 shown in FIG. 12, examples of which are shown in FIGS. 13 and 14.
The predicted signal generator in FIG. 13 is a linear predicted signal generator corresponding to equation (2). In Fig. 13, the multiplier 5,
6 and 7, the prediction coefficients K 1 , K 2 ,
K 3 is multiplied, and the sum of the multiplication results is sent to the adder 8.
is calculated by and output as X^. 14th
The predicted signal generator shown in the figure generates each reference image signal S=(a,
A method is used in which the prediction signal X^ is recorded in the ROM for each of b and c). The method of determining X^ by linear operation of a, b, and c as shown in Fig. 13 is often used because it is simple, but the resulting X^ is not necessarily optimal when considered for each S. Let's consider the reasons below. The prediction coefficients K 1 , K 2 , and K 3 are determined, for example, so that the root mean square prediction error obtained by equation (3) is minimized. Equation (3) can be considered in detail as follows. <e 2 D >=A V =<(X-X^) 2 >A V = 〓 SX P(X,S)(X-X^) 2 =X^ 〓 S P(S)P(X | S ) ( X -X^) 2 = 〓 S P(S) { (X−K 1 a−K 2 b−K 3 c) 2 } (25) Here, P(S) is the probability of occurrence of the reference image signal S,
P(X 1 |S) is the conditional probability that the current image signal becomes X when the reference image signal is S. Further, 〓 S means the sum of the reference image signal S, and 〓 X means the sum of the target image signal X (0 to 7). (3)
In equation (25), the mean square prediction error over all S is considered. By the way, the mean square prediction error <e 2 S > A V for each S is different from this, and is expressed as <e 2 DS > A V =<(X S −X^ S ) 2 A V = 〓 X P(X| S)(XX^) 2 = 〓 X P(X|S)(X-K 1s a-K 2s b-K 3s c) 2 (26) is given. In equation (26), e D , X, X^, K 1 , K 2 ,
The subscript S added to K3 means that the reference image signal is S.
It shows that e, X, X^, K 1 , K 2 , K 3 when . If the prediction coefficients K 1s , K 2s , K 3s are determined for each S so that < e 2 S >A V is minimized, the mean square prediction error for all S is <e 2 D >A V = 〓 S P (S) < e 2 S > AV (27). Obviously, <e 2 D > AV in equation (27) is smaller than <e 2 D > AV in equation (25). But (25)
In the formula, the prediction coefficients K 1 , K 2 , and K 3 were constant regardless of S, but in the formula (27), it is necessary to give different prediction coefficients K 1S , K 2S , and K 3S for each S. That is, it is necessary to store prediction coefficients K 1 , K 2 , and K 3 for each S. This ends up being a predicted signal for each S.
It is the same as memorizing and preparing X^. In many cases, the X^ S that minimizes <e 2 DS > AV in equation (26) is the X that occurs with the highest probability in each S.
is the same as FIG. 14 shows the configuration of a predicted signal generator using this method. In FIG. 14, the ROM 9 receives the reference image signal S=(a, b, c) as an address signal (9 bits) and outputs the contents of the memory at the corresponding address as a prediction signal X' (3 bits). Although the predicted signal generator shown in FIG. 14 requires a ROM, it has a higher prediction accuracy than the predicted signal generator shown in FIG. 13, as explained in detail above. This concludes the explanation regarding the predicted signal generator 2 in FIG. 12. Next, the prediction error code generator 3 shown in FIG. 12 will be explained. An example of the prediction error code generator 3 of FIG. 12 is shown in FIGS. 15 to 17. First, the prediction error code generator shown in FIG. 15 will be explained. In Fig. 15, the ROM 10 inputs the current image signal X (3 bits) of 8 values from 0 to 7 as an address signal (6 bits) and the prediction signal X^ (3 bits), and inputs 0 as a data signal (3 bits). from 7 to 8
The prediction error code e A (3 bits) of the value is output. e A
A subscript A is added to indicate that this is an example of how to determine the prediction error code e. An example of the contents of the ROM 10 is shown in Table 2. X (3 bits) specifies the upper 3 bits of the address, and X^ specifies the lower 3 bits of the address. When ranking the possible values of X for each X^ in the order of likelihood of occurrence, the code indicating the ranking is e A. In Table 2, X is the absolute value |X−X^
It is considered that the smaller | is, the more likely it is to occur, and when |X - X^| is equal, the smaller X is larger than X^, the more likely it is to occur. Next, the prediction error code generator shown in FIG. 16 will be explained. FIG. 16 is almost the same as FIG. 15. However, the contents of ROM11 are slightly different from ROM10. Table 3 shows an example of the contents of the ROM 11.
X (3 bits) specifies the upper 3 bits of the address, and X^ (3 bits) specifies the lower 3 bits of the address. Third
In the table, as in Table 2, it is assumed that the absolute value of I think this is more likely to occur. When considering how likely X is to occur in this way, e B is a signal that indicates the ranking of how likely X is to occur. A subscript B is added to e B to indicate that it is an example of how to determine the prediction error code e. Next, the prediction error code generator shown in FIG. 17 will be explained. The difference from FIGS. 15 and 16 is that the address of the ROM 12 in FIG. 17 is 7 bits.
This is because X^ is expressed in 4 bits.

【表】【table】

【表】【table】

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 すでに入力ずみの画像信号Sを用いて現在入
力中の多値画像信号Xの予測信号X^を発生する手
段と、前記予測信号X^のみにもとづき前記画像信
号Xのとり得る信号値を|X−X^|が小さい順に
並べその中における実際の前記画像信号Xの順位
を示す符号eを発生する手段と、前記符号eを圧
縮符号化する手段を有することを特徴とする画像
信号符号化装置。 2 すでに入力ずみの画像信号Sを用いて現在入
力中の多値画像信号Xの予測信号X^を発生する手
段と、画像信号Xと画像信号Sの距離を計算しそ
の距離にもとづき画像信号Sは予測信号X^より大
きくなるか小さくなるかその傾向を示すモード信
号Mを発生する手段と、画像信号Xのとり得る信
号値を|X−X^|が小さい順に並べ|X−X^|が
等しいときにはモード信号Mにもとづき、発生し
やすいほうを先に並べその中における実際の画像
Xの順位を示す符号eを発生する手段と、符号e
を圧縮符号化する手段を有することを特徴とする
画像信号符号化装置。
[Claims] 1. Means for generating a prediction signal X^ of a multivalued image signal X currently being input using an already input image signal S; It is characterized by having means for arranging possible signal values in descending order of |X-X^| and generating a code e indicating the actual rank of the image signal X therein, and means for compressing and encoding the code e. An image signal encoding device. 2 Means for generating a prediction signal X^ of the currently input multivalued image signal X using the already inputted image signal S, and means for calculating the distance between the image signal X and the image signal S and generating the image signal S based on the distance. Means for generating a mode signal M indicating whether the image signal X becomes larger or smaller than the predicted signal X^, and the possible signal values of the image signal X arranged in descending order of |X-X^| means for arranging the one that is more likely to occur first based on the mode signal M when
An image signal encoding device comprising means for compressing and encoding an image signal.
JP56092501A 1981-06-16 1981-06-16 Encoder for picture signal Granted JPS57207480A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56092501A JPS57207480A (en) 1981-06-16 1981-06-16 Encoder for picture signal

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP56092501A JPS57207480A (en) 1981-06-16 1981-06-16 Encoder for picture signal

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS57207480A JPS57207480A (en) 1982-12-20
JPH0262992B2 true JPH0262992B2 (en) 1990-12-27

Family

ID=14056049

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP56092501A Granted JPS57207480A (en) 1981-06-16 1981-06-16 Encoder for picture signal

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS57207480A (en)

Also Published As

Publication number Publication date
JPS57207480A (en) 1982-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4369463A (en) Gray scale image data compression with code words a function of image history
US6549676B1 (en) Encoding device
EP1034505B1 (en) System and method for fixed-rate block-based image compression with inferred pixel values
US6658146B1 (en) Fixed-rate block-based image compression with inferred pixel values
US5680129A (en) System and method for lossless image compression
RU2125765C1 (en) Symbol compression method and device, statistical coder (options)
JP3017380B2 (en) Data compression method and apparatus, and data decompression method and apparatus
US6535642B1 (en) Approximate string matching system and process for lossless data compression
US6683978B1 (en) Fixed-rate block-based image compression with inferred pixel values
US7026960B2 (en) Method and apparatus for encoding and decoding key data
JP4522199B2 (en) Image encoding apparatus, image processing apparatus, control method therefor, computer program, and computer-readable storage medium
WO1980001976A1 (en) Method and apparatus for video signal encoding with motion compensation
KR0167092B1 (en) Method and apparatus for statistically encoding digital data
US20060262982A1 (en) Image encoding apparatus and method, computer program, and computer-readable storage medium
EP0283798A2 (en) Compression and decompression of column-interlaced, row-interlaced graylevel digital images
KR100239307B1 (en) Contour image encoder
JPH0262992B2 (en)
AU606816B2 (en) Method for encoding/transmitting images
JPH104551A (en) Image processing apparatus and method, and storage medium storing the method
KR0169662B1 (en) PTS vector quantization encoder with multiple code books
JP2808110B2 (en) Digital image data compression method
JPS6352812B2 (en)
CN121012932A (en) Symbol hiding methods, devices, electronic devices, storage media, and program products
JPS60162391A (en) Sequence approximate vector quantizer
JP2783221B2 (en) Decryption method