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JPH0324102B2 - - Google Patents
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JPH0324102B2 - - Google Patents

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JPH0324102B2
JPH0324102B2 JP7774185A JP7774185A JPH0324102B2 JP H0324102 B2 JPH0324102 B2 JP H0324102B2 JP 7774185 A JP7774185 A JP 7774185A JP 7774185 A JP7774185 A JP 7774185A JP H0324102 B2 JPH0324102 B2 JP H0324102B2
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Japan
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vector
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JP7774185A
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Inventor
Atsumichi Murakami
Atsushi Ito
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPH0324102B2 publication Critical patent/JPH0324102B2/ja
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    • G06T9/00Image coding
    • G06T9/008Vector quantisation

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Abstract

PURPOSE:To obtain simultaneously an optimum output vector and an amplitude factor without approximation by a simple arithmetic by applying inner product operation in the form of product sum after an inter-block means value is separated in a mean value separation circuit so as to detect a maximum value. CONSTITUTION:The mean value separation circuit 12 applies the arithmetic of equation to an inter-frame difference vector 113 being an input signal to obtain an input vector X*115. The set of an output vector yi optimized by using the normalized vector subjected to mean value separation and normalization is written in a code book ROM 16 by a conventional method. The inner product between the output vector 116 and the input vector X*115 is obtained by an inner product operation circuit 14 and a maximum inner product among obtained N sets is detected by a maximum inner product detection circuit 15. Simultaneously, the maximum inner product is outputted to a movement detection circuit 13 as an amplitude factor sigma*.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、画像信号に対し、連続する画面間
の相関を利用し、ベクトル量子化方式を用いて高
能率符号化を行うフレーム間適応ベクトル量子化
符号化装置に関するものである。 〔従来の技術〕 第2図は従来のフレーム間適応ベクトル量子化
装置の符号化部の構成例を示すブロツク図であ
り、図において、1はA/D変換器、2はA/D
変換されたラスター形式のデイジタル画像信号を
m画素×nライン(m,nは整数)ずつブロツク
化するラスター1ブロツク走査変換回路、3はこ
のブロツク化されたブロツクデータをベクトル量
子化により高能率符号化するベクトル量子化符号
化器、4は高能率符号化されたデータを蓄え、一
定の速度で伝送路に送出する送信データバツフ
ア、5は送信データバツフアに蓄積されたデータ
量に応じてベクトル量子化符号化器における動き
検出のしきい値を制御する動き検出制御回路、6
はベクトル量子化符号化器より供給される符号化
データを復号し、ブロツクデータを再生するベク
トル量子化復号化器、7は可変遅延回路、8はフ
レームメモリである。 また、第3図は従来のフレーム間適応ベクトル
量子化符号化装置の復号化部の構成例を示すブロ
ツク図であり、9は伝送路より供給される符号化
データを受信し蓄えたのち、復号動作に応じた速
度で符号化データを出力する受信データバツフ
ア、10は復号再生されたブロツクデータをラス
ター形式のデータに変換するブロツク/ラスター
走査変換回路、11はD/A変換器である。 次に第2図、第3図を用いて符号化復号化動作
について説明する。 入力画像信号10は画面の左から右へ、かつ上
方から下方へラスター走査されるアナログ信号で
ある。このラスター形式のアナログ信号をA/D
変換器1によりデイジタル信号10に変換したの
ち、ラスター/ブロツク走査変換回路2において
ラスター形式のデイジタル信号をm画素×nライ
ン(m,nは整数)毎にブロツク化し、さらにブ
ロツク内の画素サンプルを1次元の配列に並べて
ベクトルデータ103を得る。前記ベクトルデ
ータ103と、フレームメモリ8内の同一位置
ブロツクに基づく前フレームベクトルデータ
04との差分信号がフレーム間差分ベクトルε
05としてベクトル量子化符号化器3に入力され
る。ベクトル量子化符号化器3は、フレーム間差
分ベクトルε105に対して平均値分離正規化処
理を施して、得られた平均値と振幅係数、および
しきい値106とを用いて動き検出を行い、動き
に基づく有効ブロツクのベクトルのみをベクトル
量子化したのち、有効/無効ブロツク情報、平均
値、振幅係数、ベクトル量子化インデツクス情報
を各々可変長符号化等を用いて符号化し、符号化
データ107を出力する。送信データバツフア4
は、符号化データ107を蓄え、所定の伝送速度
に従つて一定の速度で伝送路に送出するととも
に、データの蓄積量108を算出し、動き検出制
御回路5に供給する。動き検出制御回路5はデー
タ蓄積量108の増減に応じて動き検出用のしき
い値106を制御する。 また、ベクトル量子化符号化器3より出力され
る符号化データは、ベクトル量子化復号化器6に
おいて符号化の逆処理に従つて復号され、フレー
ム間差分再生ベクトルε^109が再生される。得
られたフレーム間差分再生ベクトルε^109と、
可変遅延回路7によつて所定時間だけ遅延された
前フレームベクトルデータ104とを加算し、
再生ベクトルデータ110を復元し、フレーム
メモリの該当位置のブロツクデータを更新する。
以上の過程を次式に示す。 ε ε^ε+〓^(〓^はベクトル量子化符号化に
おける演算誤差を表す) S^ε^ S^・Z-f(Z-fは1フレーム遅延を表す) 一方、受信データバツフア9において受信、速
度変換された符号化データ107はベクトル量子
化復号化器6によつて復号され、フレーム間差分
再生ベクトルε109が再生される。フレーム間
差分再生ベクトルε109と可変遅延回路7を通
つた前フレームベクトルデータ104とを加算
し符号化部の処理と同様にして作生ベクトルデー
110を復元する。 すなわち、ベクトル演算として S^=P+ε^=S+〓^ を実行する。前記再生ベクトルデータ110は
ブロツク/ラスター走査変換回路10においてラ
スター形式のデータ111に変換され、D/A変
換器11によつてD/A変換され、アナログ再生
画像信号112を得る。 次にベクトル量子化符号化器とベクトル量子化
復号化器の構成および動作について詳細に説明す
る。第5図に従来のベクトル量子化符号化器の構
成例を示す。図において19は平均値分離正規化
回路、13は動き検出回路、23は歪演算回路、
20は最小歪検出回路、16はコードラツク
ROM、17はアドレスカウンタ、18はインデ
ツクスラツチである。ベクトル量子化符号化器の
動作について説明する。 入力信号であるフレーム間差分ベクトルε11
3に対し、平均値分離正規化回路19において以
下の演算を行い、正規化ベクトルに変換する。 すなわち、ε=〔ε1,ε2,……,εK〕(k=m×
n) のブロツク内平均値をm、振幅係数をσとする
と、 m=1/kkj=1 εj(j=1,2,…,k) σ=〔kj=1 (εj−m)21/2 σの近似式として、σ=kj=1 |εj−m|, σ=maxjεj−minjεj等を用いることもできる。 xj=(εj−m)/σ =〔x1,x2,……,xk〕 として平均値m,振幅係数σ,正規化ベクトル
を得る。 得られた平均値m114および振幅係数σ11
8は動き検出回路13に入力され、しきい値T0
T1106との比較により以下の条件に従て有
効/無効ブロツク判定、すなわち動き検出処理を
行い、ブロツク識別情報ν121を出力する。 {m<T0かつσ<T1;ν=0(無効ブロツク) {m>T0またはσ>T1;ν=1(有効ブロツ
ク) ブロツク識別情報νは各ブロツク毎に伝送され
る。νが1のときのみ、以下の処理を行う。 正規化ベクトル122は、歪演算回路14に
送出され、以下のベクトル量子化処理を施され
る。 まず、正規化ベクトルの統計的性質に基づく
クラスタリング手法等を用いて生成した複数個の
出力ベクトルyi116(i=1,2,…,N)の
セツトをコードブツクROM16に書き込んでお
く。正規化ベクトル115が歪演算回路14に
入力された時点でアドレスカウンタ17はi=
1,2,…,Nまで順次カウントアツプして出力
ベクトルのコードブツクROM16からアドレス
情報iに対応する出力ベクトルyi116をy1
y2,…,yNの順に読み出す。次に正規化ベクトル
xと順次読み出されるN個の出力ベクトルyiとの
歪d(,y1)117を歪演算回路23において
順次算出する。歪演算は次式に従つて実行され
る。 d(yi)=〔kj=1 (xj−yij)21/2 (j=1,2,…k) または近似式として d(yi)=kj=1 |xj−yij| d(yi)=maxj|xj−yij| を用いることもできる。 最小歪検出回路20では、上記の演算によつて
求められたN個の歪のうちの最小歪を検出し、そ
のときアドレスカウンタが指示するコードブツク
ROM内の出力ベクトルアドレス情報iをインデ
ツクスラツチ18において取り込み、出力ベクト
ルインデツクスi120として送出する。 上記の過程で得られたブロツク内平均値m11
4、振幅係数122、ブロツク識別情報ν12
1、出力ベクトルインデツクスi120がベクト
ル量子化符号化情報107として適当な符号語に
変換され、出力される。このとき、νが0なら
ば、他の情報の符号語は出力されない。 次に第4図に示すベクトル量子化復号化器につ
いて説明する。 図中、21は振幅係数乗算器、22は平均値加
算器である。 受信データバツフア9より送出されるベクトル
量子化符号化情報107のうち、まずブロツク識
別情報ν121が復号される。νが1すなわち有
効ブロツクであるとき、復号された出力ベクトル
インデツクスi120がインデツクスラツチ19
に取り込まれる。そして、ベクトル量子化符号化
器のコードブツクROMと同一の内容を書き込ま
れているコードブツクROM20において、上記
インデツクスi120が指示するアドレスの出力
ベクトルyi119を読み出す。この出力ベクトル
yiに対し、振幅係数乗算器21において振幅係数
σ118を乗じ、平均値加算器22において平均
値m114を加えることにより、フレーム間差分
再生ベクトルε109を復号する。すなわち、次
の処理を実行する。 ε=〔ε1,ε2,…,εk〕 εj=σ・yij+m(j=1,2,…,k) このとき、ν=0すなわち無効ブロツクに対して
は、m=0,σ=0としてεを復号再生する。 ε^=〔0,0,…,0〕 〔発明が解決しようとする問題点〕 従来のフレーム間適応ベクトル量子化符号化装
置は以上のように構成されているので、正規化の
ためのσの演算およびベクトル量子化歪演算にお
いて二乗和(Σ(a−b)2)の演算を多数回行う
必要があり、装置の回路規模が増大する。またこ
れらの演算を近似式により実行した場合、演算誤
差のために画質が劣化するなどの問題点があつ
た。 この発明は上記のような問題点を解消するため
になされたもので、正規化のためのσの演算とベ
クトル量子化歪演算を1つの積和演算回路(Σ,
ab)のみを用いて実行するとともに、近似式を
使用しないので近似演算誤差によつて生じる画質
の劣化を改善できるフレーム間適応ベクトル量子
化符号化装置を得ることを目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 この発明に係るフレーム間適応ベクトル量子化
符号化装置は、ブロツク内平均値を分離する平均
値分離回路と歪演算を行なう積和演算回路と最小
歪検出回路において最小歪となる出力ベクトルと
振幅係数を同時に求める最小歪検出回路を設ける
ことにより演算が簡略化されるようにしたもので
ある。 〔作 用〕 平均値分離回路においてブロツク内平均値を分
離したのち、内積演算を積和の形式で行い、その
最大値を検出することにより最適出力ベクトルと
振幅係数とが同時に求められる。 〔発明の実施例〕 第1図はこの発明の一実施例を示すベクトル量
子化符号化器の構成ブロツク図である。13,1
6,17,18は従来のものと全く同一のもので
ある。また、この発明の効果が達成されるための
フレーム間適応ベクトル量子化符号化復号化装置
の構成およびベクトル量子化復号化器の構成は従
来のものと同一のものでよい。 第1図において、12はフレーム間差分ベクト
ルのブロツク内平均値を求め、平均値分離する平
均値分離回路、14は平均値分離された入力ベク
トルとコードブツクROMから読出される出力ベ
クトルとの内積を求める内積演算回路、15は複
数個の出力ベクトルに対して得られる入出力ベク
トル間の内積の最大値を求めることにより最適出
力ベクトルを検出し、ベクトル量子化復号化時の
振幅係数を決定する最大内積那出回路、13は得
られた平均値と振幅係数、およびしきい値を用い
て動き検出を行い有効無効ブロツク識別情報を出
力する動き検出回路である。 次に動作について説明する。入力信号であるフ
レーム間差分ベクトルε113に対し、平均値分
離回路12により以下の演算を行い、入力ベクト
*に変換する。ε=〔ε1,ε2,…,εk〕のブロ
ツク内平均値をmとすると、 m=1/kkj=1 εj (j=1,2,……,k) x*j=εj−m x*=〔x* 1,x* 2,…,x*k〕 を実行して平均値m、入力ベクトル *を得る。 得られた入力ベクトル *と従来の手法で平均
値分離正規化された正規化ベクトルを用いてクラ
スタリング等により最適化した出力ベクトルyi
16(i=1,2,…,N)のセツトを書き込ま
れているコードブツクROM16内の出力ベクト
ルとの内積を内積演算回路14において求める。
内積F(x,yi)は次式に従つて求められる。 F(yi)=kj=1 (xj,yij) (j=1,2,…,k) 得られたN個の内積に対し、最大となるものを
最大内積検出回路15で検出し、同時にそのとき
の最大内積を振幅係数σ*として動き検出回路1
3に出力する。 ここで最大内積を与える出力ベ
クトルインデツクスを0、入出力ベクトルを2次
元ベクトル(k=2)としたとき、y0が最適出力
ベクトルとなり、かつ最大内積が振幅係数として
得られることを第6図を用いて説明する。 まず、iは平均値分離正規化されたものであ
るから、 |i|=1 である。そして、iのなす角をθとしたと
き、 F(i)=kj=1 xj・yij =|||i|cosθ||・
cosθ と表されるので、θ=0のときiが同一方
向のベクトルとなり、2次元平面内での距離が最
小となる。cosθの条件として−1cos1であ
るから、θ=0のときcosθ=1となりF(
i)は最大値をとる。したがつて(F(i)
が最大となるy0が最適出力ベクトルとして得られ
る。さらに F( 0)=|x|| 0|cosθ =σ*|y0| =σ* であるから、maxF( 0)を振幅係数σ*とし
て用いることができる。 得られた振幅係数σ*は、従来の方式と同様に
ベクトル量子化符号化器における動き検出回路、
ベクトル量子化復号化器における振幅係数乗算器
で用いられる。 なお、上記実施例では、内積演
算回路において入出力ベクトル間の内積をN個全
てについて求めたのち最大のものを検出する全探
索手法を用いた場合を示したが、出力ベクトルを
木構造に配列しておき、各枝における2つの出力
ベクトルとの内積演算を行い、上位の階層から下
位の階層へ向つて2つの内積うちの大きい方のベ
クトルを選択していくような木探索手法を用いて
もよい。 〔発明の効果〕 以上のように、この発明によれば平均値分離回
路においてブロツク内平均値を分離したのち、内
積演算を積和の形式で行い、その最大値を検出す
ることにより最適出力ベクトルと振幅係数を同時
に求めるように構成したので、演算の簡略化がで
き装置における回路規模が小さくなり、また内積
演算に近似式を用いる必要がないので、動き検
出、最適出力ベクトルの検出の精度が高くなり、
再生画質が改善される効果がある。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention provides an inter-frame adaptive vector that performs high-efficiency encoding of an image signal using a vector quantization method by utilizing the correlation between consecutive screens. The present invention relates to a quantization encoding device. [Prior Art] FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of an encoding section of a conventional interframe adaptive vector quantization device. In the figure, 1 is an A/D converter, and 2 is an A/D converter.
A raster 1-block scanning conversion circuit converts the converted raster-format digital image signal into blocks of m pixels x n lines (m and n are integers), and 3 converts the block data into high-efficiency codes by vector quantization. A vector quantization encoder 4 stores highly efficiently encoded data and sends it out to the transmission path at a constant speed. motion detection control circuit for controlling motion detection threshold in the encoder, 6
A vector quantization decoder decodes encoded data supplied from the vector quantization encoder and reproduces block data, 7 is a variable delay circuit, and 8 is a frame memory. Further, FIG. 3 is a block diagram showing an example of the configuration of a decoding section of a conventional interframe adaptive vector quantization encoding device. A receiving data buffer outputs encoded data at a speed corresponding to the operation; 10 is a block/raster scanning conversion circuit that converts decoded and reproduced block data into raster format data; and 11 is a D/A converter. Next, the encoding/decoding operation will be explained using FIGS. 2 and 3. The input image signal 10 is an analog signal that is raster scanned from left to right and from top to bottom of the screen. This raster format analog signal is A/D
After being converted into a digital signal 10 by the converter 1, the raster format digital signal is converted into a block by m pixels x n lines (m and n are integers) in the raster/block scanning conversion circuit 2, and further the pixel samples within the block are Vector data S103 is obtained by arranging them in a one-dimensional array. Previous frame vector data P 1 based on the vector data S 103 and blocks at the same position in the frame memory 8
04 is the inter-frame difference vector ε 1
05 to the vector quantization encoder 3. The vector quantization encoder 3 performs mean value separation normalization processing on the interframe difference vector ε 105, and performs motion estimation using the obtained mean value, amplitude coefficient, and threshold value 106. After vector quantizing only the vectors of effective blocks based on motion, the valid/invalid block information, average value, amplitude coefficient, and vector quantization index information are each encoded using variable length encoding, etc., and encoded data 107 is generated. Output. Transmission data buffer 4
stores encoded data 107 and sends it out to the transmission path at a constant speed according to a predetermined transmission speed, calculates the amount of accumulated data 108, and supplies it to the motion detection control circuit 5. The motion detection control circuit 5 controls a motion detection threshold 106 in accordance with an increase or decrease in the data storage amount 108. Further, the encoded data output from the vector quantization encoder 3 is decoded by the vector quantization decoder 6 according to the inverse encoding process, and an inter-frame difference reproduction vector ε^ 109 is reproduced. The obtained inter-frame difference reproduction vector ε^ 109,
Adding the previous frame vector data P104 delayed by a predetermined time by the variable delay circuit 7,
The reproduced vector data S110 is restored and the block data at the corresponding position in the frame memory is updated.
The above process is shown in the following equation. ε = SP ε^ = ε +〓^ (〓^ represents the calculation error in vector quantization encoding) S^ = P + ε^ P = S^・Z -f (Z -f is one frame delay On the other hand, the encoded data 107 received and speed-converted by the reception data buffer 9 is decoded by the vector quantization decoder 6, and an inter-frame difference reproduction vector ε 109 is reproduced. The inter-frame difference reproduced vector ε 109 and the previous frame vector data P 104 passed through the variable delay circuit 7 are added together to restore the generated vector data S 110 in the same manner as the processing of the encoder. That is, S^ =P+ ε^ =S+〓^ is executed as a vector operation. The reproduced vector data S 110 is converted into raster format data 111 in the block/raster scan conversion circuit 10, and D/A converted by the D/A converter 11 to obtain an analog reproduced image signal 112. Next, the configuration and operation of the vector quantization encoder and vector quantization decoder will be explained in detail. FIG. 5 shows an example of the configuration of a conventional vector quantization encoder. In the figure, 19 is an average value separation normalization circuit, 13 is a motion detection circuit, 23 is a distortion calculation circuit,
20 is the minimum distortion detection circuit, 16 is the code rack
ROM, 17 is an address counter, and 18 is an index latch. The operation of the vector quantization encoder will be explained. Inter-frame difference vector ε 11 which is the input signal
3, the following calculations are performed in the mean value separation and normalization circuit 19 to convert it into a normalized vector x . That is, ε = [ε 1 , ε 2 , ..., ε K ] (k = m×
Let m be the intra-block average value of n) and σ be the amplitude coefficient, then m=1/k kj=1 εj (j=1, 2,...,k) σ=[ kj=1 (εj− m) 2 ] 1/2 As an approximate expression for σ, σ= kj=1 |εj−m|, σ=max j εj−min j εj, etc. can also be used. xj = (εj - m)/σ x = [x 1 , x 2 , ..., xk] where average value m, amplitude coefficient σ, and normalized vector x
get. Obtained average value m114 and amplitude coefficient σ11
8 is input to the motion detection circuit 13, and the threshold value T 0 ,
By comparison with T 1 106, valid/invalid block determination, ie, motion detection processing, is performed according to the following conditions, and block identification information ν121 is output. {m<T 0 and σ<T 1 ; ν=0 (invalid block) {m>T 0 or σ>T 1 ; ν=1 (valid block) Block identification information ν is transmitted for each block. The following processing is performed only when ν is 1. The normalized vector x 122 is sent to the distortion calculation circuit 14 and subjected to the following vector quantization process. First, a set of a plurality of output vectors yi 116 (i=1, 2, . . . , N) generated using a clustering method based on the statistical properties of the normalized vector x is written into the codebook ROM 16. At the time when the normalized vector x 115 is input to the distortion calculation circuit 14, the address counter 17 is
1 , 2, .
Read out in the order of y 2 , ..., y N. Next , the distortion calculation circuit 23 sequentially calculates distortions d( x , y 1 ) 117 between the normalized vector x and the N output vectors yi that are sequentially read out. The distortion calculation is performed according to the following equation. d( x , yi )=[ kj=1 (xj− yi j) 2 ] 1/2 (j=1, 2,...k) or as an approximate expression d( x , yi )= kj=1 |xj− yi j| d( x , yi )=max j |xj−yij| can also be used. The minimum distortion detection circuit 20 detects the minimum distortion among the N distortions obtained by the above calculation, and at that time detects the codebook indicated by the address counter.
Output vector address information i in the ROM is taken in by the index latch 18 and sent out as an output vector index i120. Intra-block average value m11 obtained in the above process
4, amplitude coefficient 122, block identification information ν12
1. The output vector index i 120 is converted into an appropriate code word as vector quantization encoded information 107 and output. At this time, if ν is 0, no code word of other information is output. Next, the vector quantization decoder shown in FIG. 4 will be explained. In the figure, 21 is an amplitude coefficient multiplier, and 22 is an average value adder. Of the vector quantization encoded information 107 sent from the reception data buffer 9, the block identification information ν121 is first decoded. When ν is 1, that is, a valid block, the decoded output vector index i 120 is applied to the index latch 19.
be taken in. Then, the output vector yi 119 at the address indicated by the index i 120 is read out from the codebook ROM 20 in which the same contents as the codebook ROM of the vector quantization encoder are written. This output vector
By multiplying yi by an amplitude coefficient σ118 in an amplitude coefficient multiplier 21 and adding an average value m114 in an average value adder 22, an inter-frame difference reproduction vector ε 109 is decoded. That is, the following process is executed. ε = [ε 1 , ε 2 , ..., εk] εj = σ・yij + m (j = 1, 2, ..., k) At this time, for ν = 0, that is, for an invalid block, m = 0, σ = 0 ε is decoded and reproduced as ε. ε^ = [0, 0,..., 0] [Problem to be solved by the invention] Since the conventional inter-frame adaptive vector quantization coding device is configured as described above, σ for normalization It is necessary to perform the calculation of the sum of squares (Σ(ab) 2 ) many times in the calculation and the vector quantization distortion calculation, which increases the circuit scale of the device. Furthermore, when these calculations are performed using approximate expressions, there are problems such as deterioration of image quality due to calculation errors. This invention was made to solve the above-mentioned problems, and the calculation of σ for normalization and the vector quantization distortion calculation are performed in one product-sum calculation circuit (Σ,
It is an object of the present invention to provide an inter-frame adaptive vector quantization coding device that can perform the processing using only the ab) and improve image quality deterioration caused by approximation calculation errors since it does not use approximation formulas. [Means for Solving the Problems] The inter-frame adaptive vector quantization coding device according to the present invention includes an average value separation circuit that separates intra-block average values, a product-sum calculation circuit that performs distortion calculations, and a minimum distortion detection circuit. The calculation is simplified by providing a minimum distortion detection circuit that simultaneously determines the output vector and amplitude coefficient that result in the minimum distortion. [Operation] After the intra-block average values are separated in the average value separation circuit, the inner product calculation is performed in the form of a sum of products, and the maximum value thereof is detected, thereby obtaining the optimum output vector and the amplitude coefficient at the same time. [Embodiment of the Invention] FIG. 1 is a block diagram of a vector quantization encoder showing an embodiment of the present invention. 13,1
6, 17, and 18 are exactly the same as the conventional ones. Further, the configuration of the interframe adaptive vector quantization encoding/decoding device and the configuration of the vector quantization decoder for achieving the effects of the present invention may be the same as those of the conventional ones. In FIG. 1, numeral 12 is an average value separation circuit that calculates the intra-block average value of the inter-frame difference vector and separates the average value, and 14 is an inner product of the average value-separated input vector and the output vector read from the codebook ROM. The inner product calculation circuit 15 detects the optimal output vector by finding the maximum value of the inner product between input and output vectors obtained for a plurality of output vectors, and determines the amplitude coefficient during vector quantization and decoding. A maximum inner product calculation circuit 13 is a motion detection circuit that performs motion detection using the obtained average value, amplitude coefficient, and threshold value and outputs valid and invalid block identification information. Next, the operation will be explained. The inter-frame difference vector ε 113, which is an input signal, is subjected to the following calculations by the average value separation circuit 12 and converted into an input vector x * . If the intra-block average value of ε = [ε 1 , ε 2 ,..., εk] is m, then m=1/k kj=1 εj (j=1, 2,..., k) x * j= Execute εj−m x * = [x * 1 , x * 2 , ..., x * k] to obtain the average value m and the input vector x * . Output vector yi 1 optimized by clustering etc. using the obtained input vector x * and the normalized vector normalized by mean value separation using the conventional method
Inner product calculation circuit 14 calculates the inner product with the output vector in codebook ROM 16 in which the set of 16 (i=1, 2, . . . , N) is written.
The inner product F(x, yi) is obtained according to the following equation. F( x , yi )= kj=1 (xj, yij) (j=1, 2,...,k) Among the N inner products obtained, the maximum inner product is detected by the maximum inner product detection circuit 15. At the same time, the motion detection circuit 1 uses the maximum inner product at that time as the amplitude coefficient σ * .
Output to 3. Here, when the output vector index giving the maximum inner product is 0 and the input/output vector is a two-dimensional vector (k = 2), y 0 becomes the optimal output vector and the maximum inner product can be obtained as the amplitude coefficient. This will be explained using figures. First, since y i has been normalized by mean value separation, | y i |=1. Then, when the angle between x and y i is θ, F ( x , y i) = kj=1 xj・yij = | x | | y i | cosθ | x |
Since it is expressed as cos θ, when θ=0, x and y i become vectors in the same direction, and the distance within the two-dimensional plane becomes the minimum. Since the condition for cosθ is -1cos1, when θ=0, cosθ=1 and F( x , y
i) takes the maximum value. Therefore (F( x , yi )
The optimal output vector is y 0 for which y is the maximum. Further, since F( x , y 0 )=|x|| y 0 |cosθ=σ * |y 0 |=σ * , maxF( x , y 0 ) can be used as the amplitude coefficient σ * . The obtained amplitude coefficient σ * is calculated by the motion detection circuit in the vector quantization encoder as in the conventional method,
Used in the amplitude coefficient multiplier in the vector quantization decoder. In addition, in the above embodiment, a case is shown in which a full search method is used in which the inner product between input and output vectors is found for all N items in the inner product calculation circuit and the maximum one is detected. However, the output vectors may be arranged in a tree structure. Then, we use a tree search method that calculates the inner product with the two output vectors at each branch and selects the larger vector of the two inner products from the upper layer to the lower layer. Good too. [Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, after the average value within a block is separated in the average value separation circuit, the inner product operation is performed in the form of sum of products, and the maximum value is detected to obtain the optimal output vector. Since the structure is configured to calculate the amplitude coefficient and amplitude coefficient simultaneously, calculations can be simplified and the circuit scale of the device can be reduced.Also, since there is no need to use an approximation formula for inner product calculation, the accuracy of motion detection and optimal output vector detection can be improved. get high,
This has the effect of improving playback image quality.

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

第1図はこの発明の一実施例によるベクトル量
子化符号化器の構成を示すブロツク図、第2図は
この発明の一実施例または従来のフレーム間適応
ベクトル量子化符号化装置の符号化部の構成を示
すブロツク図、第3図はこの発明の一実施例また
は従来のフレーム間適応ベクトル量子化符号化装
置の復号化部の構成を示すブロツク図、第4図は
この発明の一実施例または従来のベクトル量子化
復号化器の構成を示すブロツク図、第5図は従来
のベクトル量子化符号化器の構成を示すブロツク
図、第6図はこの発明の一実施例によるベクトル
量子化符号化器の動作説明のための説明図であ
る。 図中、1はA/D変換器、2はラスター/ブロ
ツク走査変換回路、3はベクトル量子化符号化
器、4は送信データバツフア、5は動き検出制御
回路、6はベクトル量子化復号化器、7は可変遅
延回路、8はフレームメモリ、9は受信データバ
ツフア、10はラスター/ブロツク走査変換回
路、11はD/A変換器、12は平均値分離回
路、13は動き検出回路、14は内積演算回路、
15は最大内積検出回路、16はコードブツク
ROM、17はアドレスカウンタ、18はインデ
ツクスラツチ、19は平均値分離正規化回路、2
0は最小歪検出回路、21は振幅係数乗算器、2
2は平均値加算器、23は歪演算回路である。図
中、同一符号は同一または相当部分を示す。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a vector quantization encoder according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an encoding section of an embodiment of the present invention or a conventional interframe adaptive vector quantization encoder. FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a decoding section of an embodiment of the present invention or a conventional interframe adaptive vector quantization coding device, and FIG. 4 is an embodiment of the present invention. 5 is a block diagram showing the configuration of a conventional vector quantization encoder, and FIG. 6 is a vector quantization code according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the operation of the converter. In the figure, 1 is an A/D converter, 2 is a raster/block scan conversion circuit, 3 is a vector quantization encoder, 4 is a transmission data buffer, 5 is a motion detection control circuit, 6 is a vector quantization decoder, 7 is a variable delay circuit, 8 is a frame memory, 9 is a received data buffer, 10 is a raster/block scan conversion circuit, 11 is a D/A converter, 12 is an average value separation circuit, 13 is a motion detection circuit, and 14 is an inner product calculation. circuit,
15 is the maximum inner product detection circuit, 16 is the codebook
ROM, 17 is an address counter, 18 is an index latch, 19 is an average value separation normalization circuit, 2
0 is the minimum distortion detection circuit, 21 is the amplitude coefficient multiplier, 2
2 is an average value adder, and 23 is a distortion calculation circuit. In the drawings, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 画像信号を常時少くとも1フレーム分記憶す
るフレームメモリと、入力信号系列をK個(Kは
整数)毎にまとめてブロツク化した最新の画像信
号系列が入力されたとき少くとも1フレーム以上
前の画面上で該ブロツクと同一位置に対応する位
置のブロツク化された予測信号系列を前記フレー
ムメモリから読出しフレーム間差分信号系列を算
出する減算器と、前記フレーム間差分信号系列の
ブロツク内平均値を求め、平均値分離を行うこと
により入力ベクトルに変換する平均値分離回路
と、前記入力ベクトルをブロツク内標準偏差で正
規化した正規化ベクトルの統計的性質に基づき例
えば多次元空間内のクラスタリング手法等により
最適化された複数個の出力ベクトルセツトの中か
ら入出力ベクトルの各要素の積の総和すなわち内
積が最大となる出力ベクトルの識別コードに入力
ベクトルを符号化するベクトル量子化符号化部と
前記積の総和である振幅係数と上記ブロツク内平
均値が所定のしきい値以下のブロツクを無効ブロ
ツクとしてフレーム間差分信号系列のブロツク内
の画素値を全て零とする処理を実行する動き検出
回路と、前記無効ブロツク以外の有効ブロツクに
対し、前記出力ベクトル識別コードから対応する
出力ベクトルを選択し、前記振幅係数を乗じて前
記平均値を加算することによりフレーム間差分信
号系列を再生するとともに、前記無効ブロツクに
対しフレーム間差分信号系列を零とするベクトル
量子化復号化部と、前記ベクトル量子化後再生さ
れたフレーム間差分信号系列と前記予測信号系列
とを加えて画像信号を再生し、前記フレームメモ
リに書込む加算器と、前記有効・無効ブロツク識
別コードと出力ベクトル識別コードと前記ブロツ
ク平均値と前記振幅係数を可変長符号化するとと
もに情報発生量を一定にするために前記しきい値
を制御する送信データバツフアを備えたことを特
徴とするフレーム間適応ベクトル量子化符号化装
置。 2 ベクトル量子化符号化部において、入出力ベ
クトルの各要素の積の総和が最大となる出力ベク
トルの探索において、出力ベクトルセツトを木構
造に配列し、各枝における2つの出力ベクトルと
入力ベクトルとの各要素の積の総和を演算し、積
の総和の大きい方のベクトルを木構造の上位の階
層から下位の階層に向つて順次選択する木探索手
法を用いることを特徴とする特許請求の範囲第1
項記載のフレーム間適応ベクトル量子化符号化装
置。
[Claims] 1. A frame memory that always stores at least one frame of image signals, and when the latest image signal sequence obtained by grouping the input signal sequence into K blocks (K is an integer) is input. a subtracter that reads from the frame memory a predicted signal sequence that has been turned into a block at a position corresponding to the same position as the block on a screen at least one frame before, and calculates an interframe difference signal sequence; and the interframe difference signal. A mean value separation circuit calculates the intra-block average value of a series and converts it into an input vector by performing mean value separation, and a A vector that encodes an input vector into the identification code of the output vector that has the maximum sum of the products of each element of the input and output vectors, that is, the inner product, from among a plurality of output vector sets optimized by a clustering method in a dimensional space, etc. A process in which a block in which the amplitude coefficient, which is the sum of the products, and the intra-block average value are equal to or less than a predetermined threshold value is regarded as an invalid block, and all pixel values in the block of the inter-frame difference signal sequence are set to zero. A motion detection circuit that executes a motion detection circuit selects a corresponding output vector from the output vector identification code for valid blocks other than the invalid block, multiplies it by the amplitude coefficient, and adds the average value, thereby generating an inter-frame difference signal. a vector quantization decoding unit that reproduces the sequence and makes the interframe difference signal sequence zero for the invalid block, and adds the interframe difference signal sequence reproduced after the vector quantization and the predicted signal sequence. an adder for reproducing the image signal and writing it into the frame memory; and variable length encoding of the valid/invalid block identification code, output vector identification code, block average value, and amplitude coefficient while keeping the amount of information generated constant. An inter-frame adaptive vector quantization and encoding device, comprising a transmission data buffer for controlling the threshold value. 2 In the vector quantization encoding section, in searching for the output vector that maximizes the sum of the products of each element of the input and output vectors, the output vector set is arranged in a tree structure, and the two output vectors and the input vector at each branch are Claims characterized in that a tree search method is used in which the sum of the products of each element is calculated, and the vector with the larger sum of the products is sequentially selected from the upper layer to the lower layer of the tree structure. 1st
The inter-frame adaptive vector quantization encoding device as described in 2.
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