JP3726333B2 - Quantization bit number conversion apparatus and method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えばディジタルビデオテープレコーダ装置(ディジタルVTR)等に用いて好適な量子化ビット数変換装置に関して、特に、外部から供給される画像信号をより多い量子化ビット数の画像信号に変換して出力するような画像信号の量子化ビット数変換装置および方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
今日、映像分野におけるディジタル化の流れは、確実に普及の一途を辿り、ディジタル信号での画像のやり取りには、既に規格が完了し実用化されているものがある。そのひとつにCCIR・Rec.601などが挙げられる。これはY/U/Vのディジタルコンポーネント信号のフォーマットを定義するものであり、各画素は8ビットのディジタル信号で定義されている。その後、さらなる高画質への要求の高まりや、画像の合成、変形、拡大縮小といった特殊効果処理時における8ビット量子化に起因する階調不足による画質劣化、あるいは各種ビデオ機器内の各種信号処理時の演算精度の確保といった、画像プロセスの要求等から各画素を10ビットで定義する必要に迫られ、10ビットデータの信号規格も決められた。その一例として、シリアルディジタルインタフェースのSMPTEの259Mなどがある。そこで、異なる信号規格間で信号をやり取りする場合には、Rec.601などで定義される8ビット信号を10ビット信号に変換する必要がある。
【0003】
このように、異なるディジタル信号フォーマット間の信号乗り換えのための必要な技術のひとつに、量子化ビット数変換が挙げられる。ここで、一例として、8ビットのディジタル信号から10ビットのディジタル信号への変換を考える。その信号値の関係を図11に示す。この例では、8ビットのディジタル信号値Q8は、量子化代表値であり、8ビット信号値Q8の本来のアナログ信号値(真値)は、図中の真値存在区間内に含まれる。よって、8ビットのディジタル信号から10ビットのディジタル信号へ変換するためには、この8ビット信号値Q8を10ビットのディジタル信号値Q100 〜Q103 の4種類のいずれかを選択して出力することになる。一般的な8ビット信号値から10ビット信号値への変換例としては、下位2ビットに `00' あるいは `01' といった一定のコードを付加することが挙げられる。その結果、10ビット信号値Q100 が常に出力されることになる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の量子化ビット数変換装置は、各々のデータのデータ長を単に8ビットから10ビットへ増加させるだけなので、出力される信号は当初から8ビットで符号化されたデータと情報量的には何ら変わらず、さらにこの10ビット信号値Q100 は、8ビット信号値の属性を反映しているため、画像プロセスにおけるDVE(Digital Video Effector)、クロマキー、スイッチャーなどの処理において、ある信号レベル幅の拡大を行うと量子化雑音により画質劣化が顕著になり、階調不足による擬似輪郭が発生されるという問題があった。
【0005】
従って、この発明の目的は、上述の問題点を鑑みてなされたものであり、単に量子化ビット数を増加させるだけではなく、クラス分類適応処理を使用して少ない量子化ビット数の信号を情報量の増加に対応した信号に変換することができる量子化ビット数変換装置および方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、複数の画素を有する入力ディジタル信号の複数の画素で構成されるブロック毎に、入力ディジタル信号のレベル分布のパターンを検出し、検出されたパターンに基づいて、入力ディジタル信号のブロックが属するクラスを決定してクラス情報を出力するクラス分類手段と、入力ディジタル信号よりも多い量子化ビット数で量子化されたディジタル信号に変換するための変換情報がクラス毎に記憶されており、クラス分類手段からのクラス情報に応じて変換情報を出力する記憶手段と、出力された変換情報に基づいて、入力ディジタル信号をディジタル信号に変換する変換手段と、入力ディジタル信号の量子化値が示す存在区間に、ディジタル信号の量子化値が含まれるか否かを検出し、ディジタル信号の量子化値が存在区間を逸脱すると判定された場合、ディジタル信号の量子化値が存在区間に収まるようにディジタル信号の量子化値に対してクリッピングを施す制限手段とを有することを特徴とする量子化ビット数変換装置である。
また、請求項2に記載の発明は、複数の画素を有する入力ディジタル信号の複数の画素で構成されるブロック毎に、第1のディジタル信号のレベル分布のパターンを検出し、検出されたパターンに基づいて、第1のディジタル信号のブロックが属する第1のクラスを決定して第1のクラス情報を出力する第1のクラス分類手段と、第1のディジタル信号よりも多い量子化ビット数で量子化された第2のディジタル信号に変換するための第1の変換情報が第1のクラス毎に記憶されており、第1のクラス分類手段からの第1のクラス情報に応じて第1の変換情報を出力する第1の記憶手段と、出力された第1の変換情報に基づいて、第1のディジタル信号を第2のディジタル信号に変換する第1の変換手段と、変換された第2のディジタル信号のブロック毎に、第2のディジタル信号のレベル分布のパターンを検出し、検出されたパターンに基づいて、第2のディジタル信号のブロックが属する第2のクラスを決定して第2のクラス情報を出力する第2のクラス分類手段と、第2のディジタル信号をより真値に近い第3のディジタル信号に変換するための第2の変換情報が第2のクラス毎に記憶されており、第2のクラス分類手段からの第2のクラス情報に応じて第2の変換情報を出力する第2の記憶手段と、出力された第2の変換情報に基づいて、第2のディジタル信号を第3のディジタル信号に変換する第2の変換手段と、第1のディジタル信号の量子化値が示す存在区間に、第1の変換手段で変換される第2のディジタル信号の量子化値が含まれるか否かを判定する判定手段と、判定結果に基づいて、第1の変換手段から得られる第2のディジタル信号の量子化値が存在区間に含まれる場合、第1の変換手段から得られる第2のディジタル信号を選択し、第1の変換手段から得られる第2のディジタル信号の量子化値が存在区間から逸脱する場合、第2の変換手段から得られる第3のディジタル信号を選択する選択手段とを有することを特徴とする量子化ビット数変換装置である。
さらに、請求項4に記載の発明は、複数の画素を有する入力ディジタル信号の複数の画素で構成されるブロック毎に、第1のディジタル信号のレベル分布のパターンを検出し、検出されたパターンに基づいて、第1のディジタル信号のブロックが属する第1のクラスを決定して第1のクラス情報を出力する第1のクラス分類手段と、第1のディジタル信号よりも多い量子化ビット数で量子化された第2のディジタル信号が第1のクラス毎に記憶されており、第1のクラス分類手段からの第1のクラス情報に応じて第2のディジタル信号を出力する第1の記憶手段と、出力された第2のディジタル信号のブロック毎に、第2のディジタル信号のレベル分布のパターンを検出し、検出されたパターンに基づいて、第2のディジタル信号のブロックが属する第2のクラスを決定して第2のクラス情報を出力する第2のクラス分類手段と、第2のディジタル信号より真値に近い第3のディジタル信号が第2のクラス毎に記憶されており、第2のクラス分類手段からの第2のクラス情報に応じて第3のディジタル信号を出力する第2の記憶手段と、第1のディジタル信号の量子化値が示す存在区間に、第1の記憶手段から得られる第2のディジタル信号の量子化値が含まれるか否かを判定する判定手段と、判定結果に基づいて、第1の記憶手段から得られる第2のディジタル信号の量子化値が存在区間に含まれる場合、第1の記憶手段から得られる第2のディジタル信号を選択し、第1の記憶手段から得られる第2のディジタル信号の量子化値が存在区間から逸脱する場合、第2の記憶手段から得られる第3のディジタル信号を選択する選択手段とを有することを特徴とする量子化ビット数変換装置である。
【0007】
請求項5に記載の発明は、複数の画素を有する入力ディジタル信号の複数の画素で構成されるブロック毎に、入力ディジタル信号のレベル分布のパターンを検出し、検出されたパターンに基づいて、入力ディジタル信号のブロックが属するクラスを決定してクラス情報を出力するクラス分類ステップと、入力ディジタル信号よりも多い量子化ビット数で量子化されたディジタル信号に変換するための変換情報がクラス毎に記憶手段に記憶されており、クラス分類ステップからのクラス情報に応じて記憶手段から変換情報を出力するステップと、出力された変換情報に基づいて、入力ディジタル信号をディジタル信号に変換する変換ステップと、入力ディジタル信号の量子化値が示す存在区間に、ディジタル信号の量子化値が含まれるか否かを検出し、ディジタル信号の量子化値が存在区間を逸脱すると判定された場合、ディジタル信号の量子化値が存在区間に収まるようにディジタル信号の量子化値に対してクリッピングを施す制限ステップとを有することを特徴とする量子化ビット数変換方法である。
また、請求項6に記載の発明は、複数の画素を有する入力ディジタル信号の複数の画素で構成されるブロック毎に、第1のディジタル信号のレベル分布のパターンを検出し、検出されたパターンに基づいて、第1のディジタル信号のブロックが属する第1のクラスを決定して第1のクラス情報を出力する第1のクラス分類ステップと、第1のディジタル信号よりも多い量子化ビット数で量子化された第2のディジタル信号に変換するための第1の変換情報が第1のクラス毎に第1の記憶手段に記憶されており、第1のクラス分類ステップからの第1のクラス情報に応じて第1の記憶手段から第1の変換情報を出力するステップと、出力された第1の変換情報に基づいて、第1のディジタル信号を第2のディジタル信号に変換する第1の変換ステップと、変換された第2のディジタル信号のブロック毎に、第2のディジタル信号のレベル分布のパターンを検出し、検出されたパターンに基づいて、第2のディジタル信号のブロックが属する第2のクラスを決定して第2のクラス情報を出力する第2のクラス分類ステップと、第2のディジタル信号をより真値に近い第3のディジタル信号に変換するための第2の変換情報が第2のクラス毎に第2の記憶手段に記憶されており、第2のクラス分類ステップからの第2のクラス情報に応じて第2の記憶手段から第2の変換情報を出力するステップと、出力された第2の変換情報に基づいて、第2のディジタル信号を第3のディジタル信号に変換する第2の変換ステップと、第1のディジタル信号の量子化値が示す存在区間に、第1の変換ステップで変換される第2のディジタル信号の量子化値が含まれるか否かを判定する判定ステップと、判定結果に基づいて、第1の変換ステップから得られる第2のディジタル信号の量子化値が存在区間に含まれる場合、第1の変換ステップから得られる第2のディジタル信号を選択し、第1の変換ステップから得られる第2のディジタル信号の量子化値が存在区間から逸脱する場合、第2の変換ステップから得られる第3のディジタル信号を選択する選択ステップとを有することを特徴とする量子化ビット数変換方法である。
さらに、請求項7に記載の発明は、複数の画素を有する入力ディジタル信号の複数の画素で構成されるブロック毎に、第1のディジタル信号のレベル分布のパターンを検出し、検出されたパターンに基づいて、第1のディジタル信号のブロックが属する第1のクラスを決定して第1のクラス情報を出力する第1のクラス分類ステップと、第1のディジタル信号よりも多い量子化ビット数で量子化された第2のディジタル信号が第1のクラス毎に第1の記憶手段に記憶されており、第1のクラス分類ステップからの第1のクラス情報に応じて第1の記憶手段から第2のディジタル信号を出力するステップと、出力された第2のディジタル信号のブロック毎に、第2のディジタル信号のレベル分布のパターンを検出し、検出されたパターンに基づいて、第2のディジタル信号のブロックが属する第2のクラスを決定して第2のクラス情報を出力する第2のクラス分類ステップと、第2のディジタル信号より真値に近い第3のディジタル信号が第2のクラス毎に第2の記憶手段に記憶されており、第2のクラス分類ステップからの第2のクラス情報に応じて第2の記憶手段から第3のディジタル信号を出力するステップと、第1のディジタル信号の量子化値が示す存在区間に、第1の記憶手段から得られる第2のディジタル信号の量子化値が含まれるか否かを判定する判定ステップと、判定結果に基づいて、第1の記憶手段から得られる第2のディジタル信号の量子化値が存在区間に含まれる場合、第1の記憶手段から得られる第2のディジタル信号を選択し、第1の記憶手段から得られる第2のディジタル信号の量子化値が存在区間から逸脱する場合、第2の記憶手段から得られる第3のディジタル信号を選択する選択ステップとを有することを特徴とする量子化ビット数変換方法である。
【0008】
この発明に係る量子化ビット数変換装置および方法は、入力された8ビットの画素データのレベル分布のパターンに基づいてクラス分類が行われ、そのクラスに対応した予測係数が読み出され、入力された8ビットの画素データと予測係数から10ビットの予測値へ変換され、変換された10ビットの予測値と入力画素データのレベル分布のパターンに基づいてクラス分類が行われ、そのクラスに対応した予測係数が読み出され、入力された8ビットの画素データと予測係数から10ビットの画素データが生成される。そして、生成された10ビットの画素データが入力された8ビットの画素データの真値存在区間内に含まれているか否かが検出され、含まれていない場合、予測値に対して補正がなされる。この補正として上限あるいは下限を制限する手法、または予測法および重心法を用いたクラス分類適応処理を行う手法を用いて、この8ビットの画素データから予測される10ビットの画素データが出力される。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る量子化ビット数変換装置の一実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。まず、この実施例では、分類された各クラス毎に適応処理が行われるが、予め用意された予測係数による積和演算を用いる予測法と、予め用意された予測値を出力する重心法とが提案されている。
【0010】
最初に予測法が用いられたクラス分類適応処理の構成例を図1に示す。この図1を用いて予測法を用いたクラス分類適応処理の概要を説明する。入力信号d0は、入力端子からクラス分類部1と予測部2へ供給される。クラス分類部1では、入力信号d0の波形特徴に基づくクラス分類が行われ、分類結果がd1として予測部2へ供給される。この予測部2は、予測係数ROM3および予測演算部4から構成される。予測係数ROM3では、クラス分類部1から供給された分類クラスd1に応答して予測係数が読み出され、この予測係数は、d2として予測演算部4へ供給される。予測演算部4では、入力信号d0から予測タップが形成され、予測係数d2で与えられる予測係数を用いて、式(1)の積和演算が実行される。こうして入力8ビット信号に対する10ビット信号予測値がd3として出力される。
【0011】
この予測法では、図2の例に示すように処理対象として3画素×3ライン(以下、(3×3)ブロックと称する)、すなわち注目画素x4 を含む近傍の8ビット入力画素x0 〜x8 の9画素より予測タップを形成し、8ビット画素x4 の10ビット信号値の予測が実行される。その予測値を式(1)に示す。
【0012】
【数1】
x´:x4 の10ビット予測値
xi :8ビット入力画素値
wi :予測係数
【0013】
次に、重心法が用いられたクラス分類適応処理の構成例を図3に示す。この図3を用いて重心法を用いたクラス分類適応処理の概要を説明する。入力信号d5は、入力端子6からクラス分類部7へ供給され、クラス分類部7では、入力信号d5の波形特徴に基づくクラス分類が行われ、分類結果がd6として最適予測値ROM8へ供給される。この最適予測値ROM8では、クラス分類部7から供給された分類クラスd6に応答して最適予測値が読み出され、この最適予測値は、d7として出力される。
【0014】
ここで、この発明に係る量子化ビット数変換装置の第1の実施例を図4に示す。11で示す入力端子を介して外部から画素データd11が供給される。この画素データd11は、放送などによる伝送あるいはビデオテープレコーダ装置などの再生によって、供給される映像信号が8ビットで256階調に量子化されている。この8ビット信号からなる画素データd11は、処理単位のブロックに分割する画素データ分割手段であるブロック化回路12へ供給される。図2に示すように(3×3)ブロックの9画素x0 〜x8 にブロック化された画素データd12およびd14は、予測式演算回路13およびADRC(Adaptive Dynamic Range Coding )回路14へ供給される。
【0015】
ADRC回路14は、ブロック毎の画素データd14の2次元的なレベル分布のパターンを検出するために、このレベル分布のパターンを示すデータを圧縮してパターン圧縮データを出力する情報圧縮手段である。このADRC回路14からのパターンd15は、クラスコード発生回路15へ供給される。クラスコード発生回路15では、供給されたパターンd15に基づいて、そのブロックの画素データが属するクラスが検出される。検出されたクラス情報であるクラスコードd16は、予測係数メモリ16へ供給される。予測係数メモリ16では、外部から供給された8ビットの画素データを10ビットで量子化された画素データへ変換するための情報である予測係数が予め求められて記憶されており、クラスコード発生回路15からのクラスコードd16に応答して予測係数d17が出力される。
【0016】
この予測係数d17は、予測式演算回路13へ供給される。予測式演算回路13では、予測係数d17とブロック化された8ビットの画素データd12とから式(1)に示す線形一次結合式の予測式に基づいた演算により10ビットで量子化された画素データに変換される。この画素データd13は、予測式演算回路13からレベル制限回路17へ供給される。レベル制限回路17では、8ビットデータを10ビットデータへ変換した際に周辺画素の影響により元々の存在区間を逸脱してしまうデータの補正が行われる。この補正の一例としてこのレベル制限回路17では、存在区間を逸脱してしまうデータのクリッピングが行われる。
【0017】
つまり、10進法で表現して、例えばレベル1の8ビットデータの真値存在区間は、本来レベル4〜7の間に存在する10ビットデータとなる。ところが予測演算により例えば3あるいは10といったように真値存在区間外にデータが変換されてしまう場合もありえる。これは本来あるべき真値存在区間を逸脱しているのでレベル制限回路17では、それぞれ4あるいは7へクリッピングが行われる。クリッピング処理が行われた画素データd18は、出力端子18から取り出される。
【0018】
次に、この発明に係る量子化ビット数変換装置の第2の実施例を図5に示す。入力端子21から供給される画素データd21は、クラス分類適応処理部22および後処理部23へ供給される。クラス分類適応処理部22は、クラス分類部25、予測係数ROM26および予測演算部27から構成される。後処理部23は、判定部28、クラス分類部29、予測係数ROM30、予測演算部31および選択部32から構成される。クラス分類適応処理部22へ供給された画素データd21は、クラス分類部25および予測演算部27へ供給される。クラス分類部25では、供給された画素データd21から図2に示すように(3×3)ブロックの画素x0 〜x8 が抽出され、注目画素をx4 として、クラスが分類される。このクラスは、d22として予測係数ROM26へ供給される。
【0019】
予測係数ROM26では、予め記憶された予測係数の中から供給されたクラスd22に対応する9個の予測係数w0 〜w8 が読み出される。図2に示した9個の画素x0 〜x8 をそれぞれ1ビットで表現したクラスを用いた一例のため、512種類のクラスを有し、クラス毎に9個の予測係数w0 〜w8 が記憶される。読み出された予測係数d23は、予測演算部27へ供給される。予測演算部27では、8ビットの画素データd21と予測係数d23とを用いて、後述する線形1次結合式から10ビットの予測値d24が生成される。生成された10ビットの予測値d24は、クラス分類適応処理部22の出力として後処理部23へ供給される。
【0020】
後処理部23では、予測値d24が判定部28、クラス分類部29、予測係数ROM30、予測演算部31および選択部32へ供給され、入力端子21からの画素データd21が判定部28へ供給される。クラス分類部29では、図2に示す注目画素x4 を中心として10ビットからなる9個の画素を用いてクラスが分類される。分類されたクラスは、d26として予測係数ROM30へ供給される。予測係数ROM30では、予め記憶された予測係数の中から供給されたクラスd26に対応する9個の予測係数w0 〜w8 が読み出される。この予測係数ROM30は、上述の予測係数ROM26と同様に512種類のクラスを有し、クラス毎に9個の予測係数w0 〜w8 が記憶される。読み出された予測係数d27は、予測演算部31へ供給される。予測演算部31では、10ビットの予測値d24と予測係数d27とを用いて、線形1次結合式から10ビットの予測値d28が生成される。生成された10ビットの予測値d28は、補正された10ビットの予測値として、選択部32へ供給される。
【0021】
判定部28では、入力端子21からの画素データd21と10ビットの予測値d24とが供給され、画素データd21の示す真値存在区間から予測値d24が外れているか否かが判定される。この判定結果d25は、選択部32へ供給される。選択部32では、判定結果d25に基づいてクラス分類適応処理部22からの予測値d24を出力するか、後処理部23からの補正された予測値d28を出力するかが選択される。具体的には、クラス分類適応処理部22からの予測値d24が画素データd21の示す真値存在区間から逸脱していないと判定されると、選択部32では、予測値d24が選択され、予測値d24が画素データd21の示す真値存在区間から逸脱していると判定されると、選択部32では、補正された予測値d28が選択される。選択された予測値は、予測結果d29として出力端子24から出力される。
【0022】
ここで、この第2の実施例では、後処理部23のクラス分類部29および予測演算部31に10ビットの予測値d24が供給され、この予測値d24に基づいて予測値d28が生成されているが、入力端子21からの画素データd21をクラス分類部29および予測演算部31に供給して、この画素データd21に基づいて予測値d28を生成しても良い。また、予測値d24と画像データd21とをクラス分類部29および予測演算部31へ供給し、この2つのデータに基づいて予測値d28を生成しても良い。
【0023】
次に、この発明に係る量子化ビット数変換装置の第3の実施例を図6に示す。入力端子41から供給される画素データd31は、クラス分類適応処理部42および後処理部43へ供給される。クラス分類適応処理部42は、クラス分類部45および最適予測値ROM46から構成される。後処理部43は、判定部47、クラス分類部48、最適予測値ROM49および選択部50から構成される。クラス分類適応処理部42へ供給された画素データd21は、クラス分類部45へ供給される。クラス分類部45では、供給された画素データd31から図2に示すように注目画素x4 として、(3×3)ブロックの画素x0 〜x8 が抽出され、クラスが分類される。このクラスは、d32として最適予測値ROM46へ供給される。
【0024】
最適予測値ROM46では、予め記憶された最適予測値の中から供給されたクラスd32に対応する10ビットからなる最適予測値d33が読み出される。図2に示した9個の画素x0 〜x8 をそれぞれ1ビットで表現したクラスを用いた一例のため、512種類のクラスを有し、クラス毎に最適予測値が記憶される。読み出された最適予測値d33は、後処理部43へ供給される。後処理部43では、最適予測値d33が判定部47、クラス分類部48、最適予測値ROM49および選択部50へ供給され、入力端子41からの画素データd31が判定部47へ供給される。
【0025】
クラス分類部48では、図2に示す注目画素x4 を中心として10ビットからなる9個の画素を用いてクラスが分類される。分類されたクラスは、d35として最適予測値ROM49へ供給される。最適予測値ROM49では、予め記憶された最適予測値の中から供給されたクラスd35に対応する10ビットからなる最適予測値d36が読み出される。この最適予測値ROM49は、上述の最適予測値ROM46と同様に512種類のクラスを有し、クラス毎に最適予測値が記憶される。読み出された10ビットの最適予測値d36は、補正された10ビットの予測値として、選択部32へ供給される。
【0026】
判定部47では、入力端子41からの画素データd31と10ビットの最適予測値d33とが供給され、画素データd31の示す真値存在区間から最適予測値d33が逸脱しているか否かが判定される。この判定結果d34は、選択部50へ供給される。選択部50では、判定結果d34に基づいて最適予測値d33を出力するか、最適予測値d33を出力するかが選択される。具体的には、クラス分類適応処理部42からの最適予測値d33が画素データd31の示す真値存在区間から逸脱していないと判定されると、選択部50では、最適予測値d33が選択され、最適予測値d33が画素データd31の示す真値存在区間から逸脱していると判定されると、選択部50では、補正された最適予測値d36が選択される。選択された最適予測値は、予測結果d37として出力端子44から出力される。
【0027】
ここで、この第3の実施例では、後処理部43のクラス分類部48に10ビットの最適予測値d33が供給され、この最適予測値d33に基づいて最適予測値d36が読み出されているが、入力端子41からの画素データd31をクラス分類部48に供給して、この画素データd31に基づいて最適予測値d36を読み出しても良い。また、最適予測値d33と画素データd31とをクラス分類部48へ供給し、この2つのデータに基づいて最適予測値d36を読み出しても良い。
【0028】
さらに、上述の第2および第3の実施例を組み合わせ、例えばクラス分類適応処理部に予測法を用い、後処理部に重心法を用いる、また、クラス分類適応処理部に重心法を用い、後処理部に予測法を用いることも可能である。
【0029】
このように、この発明は、クラス分類適応処理を用いた多ビットディジタル信号への信号変換法の一例として8ビットから10ビットへの信号変換法を用いるものである。上述した図11に示すように8ビット信号値と10ビット信号値との対応図を考慮すると、クラス分類適応処理を用い10ビット予測信号値は真値存在区間内に存在しなくてはならない。そこで、この区間を超える予測信号値に対し、再びクラス分類適応処理を適用することでより高性能な量子化ビット数変換を達成するものである。
【0030】
ここで、上述した実施例におけるクラス分類適応処理部22および42で用いられているクラス分類適応処理を簡単に説明する。このクラス分類適応処理とは、入力信号の特徴に基づき入力信号をいくつかのクラスに分類し、予め用意された適切な適応処理をクラス毎に実行し所望の出力値を得る手法である。まず、クラス分類法の例としては、入力信号(8ビットPCMデータ)に対して、クラス生成タップを設定し、入力信号のレベル分布のパターンによりクラスを生成する手法が挙げられる。信号波形のクラス生成法としては、次の例などが提案されている。
【0031】
1)PCM(Pluse Code Modulation )データを直接使用する方法
2)ADRCを適用する方法
3)DPCM(Differential PCM)を適用する方法
4)BTC(Block Trancation Coding )を適用する方法
5)VQ(Vector Quantization )を適用する方法
6)周波数領域クラス(DCT(Discrete Cosine Transform )、アダマール変換、フーリエ変換その他)を適用する方法
【0032】
PCMデータを直接使用する場合、クラス分類用に8ビットデータを7タップ使用すると、256という膨大な数のクラスに分類される。信号波形の特徴を掴むという意味では理想的であるが、回路上の負担は大きく、実用上問題である。そこで実際は、ADRCなどを適用しクラス数の削減を図る。ADRCは、信号圧縮技術として開発された手法であるが、クラス表現に適している。基本的には、再量子化処理であり式(2)で示される。
【0033】
qi =(xi −MIN)/(DR/2k ) (2)
ただし、qi :ADRCコード
xi :入力画素値
MIN:近傍領域内最小値
DR:近傍領域内ダイナミックレンジ
k:再量子化ビット数
【0034】
注目画素近傍の数タップに対し式(2)で定義されるADRCを用いて生成されるADRCコードに基づきクラス分類を行う。例えば、7画素データに対し、1ビットの再量子化を実行する1ビットADRCを適用すると、7画素から定義されるダイナミックレンジに基づき、それらの最小値を除去した上で、7タップのデータを適応的に1ビット量子化する。その結果、7画素データを7ビットで表現することになり、128クラスに削減することが可能となる。他に上述した圧縮技術として一般的なものをクラス分類法として用いることが提案されている。また、クラス分類の性能を更に向上させるため、入力信号のアクティビティーも考慮した上でクラス分類が行われることがある。
【0035】
アクティビティーの判定法としては、クラス分類法にADRCを使用した場合、ダイナミックレンジを用いることが多い。また、DPCMならば差分絶対値和、BTCのときは標準偏差の絶対値などが用いられる。このときには、アクティビティーによる分類結果毎にADRCクラス分類などを行うことになる。また、学習過程において、アクティビティーの小さいデータを学習対象から外す。この理由は、アクティビティーの小さい部分は、ノイズの影響が大きく、本来のクラスの予測値から外れることが多い。それを学習に入れると予測精度が低下する。これを避けるため、学習においては、アクティビティーの小さいデータを除外する。
【0036】
ここで、予測法で用いられる予測係数ROMからの予測係数は、予め学習により生成しておく。この学習方法について述べる。式(1)の線形一次結合モデルに基づく予測係数を最小自乗法により生成する一例を示す。最小自乗法は、次のように適用される。一般化した例として、Xを入力データ、Wを予測係数、Yを予測値として次の式(3)を考える。
【0037】
観測方程式;XW=Y (3)
【数2】
【0038】
上述の観測方程式により収集されたデータに最小自乗法を適用する。式(1)の例においては、n=9、mが学習データ数となる。式(3)の観測方程式をもとに、式(5)の残差方程式を考える。
【0039】
残差方程式;
【数3】
【0040】
式(5)の残差方程式から、各wi の最確値は、
【数4】
を最小にする条件が成り立つ場合と考えられる。すなわち、次の式(6)の条件を考慮すれば良いわけである。
【0041】
【数5】
【0042】
式(6)のiに基づくn個の条件を考え、これを満たすw1 、w2 、・・・wn を算出すれば良い。そこで、残差方程式(5)から式(7)が得られる。
【0043】
【数6】
【0044】
式(6)と式(3)により式(8)が得られる。
【0045】
【数7】
【0046】
そして、式(5)および式(8)から次の正規方程式(9)が得られる。
【0047】
【数8】
【0048】
式(9)の正規方程式は、未知数の数nと同じ数の方程式を立てることが可能であるので、各wi の最確値を求めることができる。そして、掃き出し法(Gauss-Jordanの消去法)を用いて連立方程式を解く。この連立方程式が解かれることよって、クラス毎に予測係数がROMなどの記憶媒体に格納される。この格納されたROMは、予測係数ROMとして使用される。
【0049】
次に、上述した予測係数ROMに記憶される予測係数の学習の一例を図7のフローチャートを用いて説明する。このフローチャートは、ステップS1から学習処理の制御が始まり、ステップS1の学習データ形成では、例えば1フレームの中の8ビットの画素データとそれに対応する10ビットの画素データとから学習データが形成される。フィールド内またはフレーム内の周辺画素の値が学習データとして採用される。注目画素の真値と複数の周辺画素の値とが一組の学習データである。
【0050】
ここで、例えばADRCを使用する場合、周辺画素で構成されるブロックのダイナミックレンジが所定のしきい値より小さいもの、すなわちアクティビティーの低いものは、学習データとして扱わない制御がなされる。アクティビティーが低いものは、ノイズの影響を受けやすく、正確な学習結果が得られないおそれがあるからである。ステップS2のデータ終了では、入力された全データ、例えば1フレームのデータの処理が終了していれば、ステップS5の予測係数決定へ制御が移り、終了していなければ、ステップS3のクラス決定へ制御が移る。
【0051】
ステップS3のクラス決定は、上述のように、フィールド内またはフレーム内の所定の8ビットの画素データに基づいたクラス決定がなされる。ステップS4の正規方程式生成では、上述した式(9)の正規方程式が作成される。全データの処理が終了後、ステップS2のデータ終了から制御がステップS5に移る。このステップS5の予測係数決定では、この正規方程式を行列解法を用いて解いて、予測係数を決める。ステップS6の予測係数ストアでは、予測係数をメモリにストアし、この学習のフローチャートが終了する。
【0052】
これらのように、小領域のブロック毎に分割された画像は、局所的な強い相関によってレベル的に近い値をとることが多い。このため、ADRCを用いて、ブロック内の画素レベルの最大値および最小値を求めてブロック内ダイナミックレンジを定義することで、レベル方向の冗長度を大幅に除去することができる。例えば、図8に示すように8ビットの原データの持つ0〜255のダイナミックレンジの中で、各ブロック毎に再量子化するのに必要なブロック内ダイナミックレンジAおよびBは、大幅に小さくなることが分かる。このため、再量子化に必要なビット数は、大幅に低減することができる。
【0053】
ここで、ADRCを使用して、例えば8ビットデータを3ビットデータに圧縮処理すると、ブロック内ダイナミックレンジをDR、ビット割当をp、ブロック内画素のデータレベルをx、再量子化コードをQとして以下の式(10)により図9Aに示すようにブロック内の最大値MAXと最小値MINとの間を指定されたビット長で均等に分割して再量子化を行う。
【0054】
DR=MAX−MIN+1
Q=〔(x−MIN+0.5)×2p /DR〕 (10)
【数9】
【0055】
ただし、
【数10】
は、Q=iを満足するxの平均を意味し、〔z〕はz以下の最大の整数を表す。
【0056】
次に、図9Aに示すようにpビット再量子化(この場合3ビット再量子化)で最上位の階調レベル(2p −1)に相当するデータレベル内に存在するブロック内画素の平均値をとり、これを図9Bに示すように最大値MAX´とする。また、図9Aに示すように、この再量子化による最下位の階調レベル0に相当するデータレベル内に存在するブロック内画素の平均値をとり、これを図9Bにしめすように最小値MIN´とする。
【0057】
そして、新しく求められた最大値MAX´および最小値MIN´からブロック内ダイナミックレンジDR´を新たに定義し直して、再量子化コードをqとして、新しく求められたブロック内の最大値MAX´および最小値MIN´に基づいて式(11)により図9Bに示すように再量子化を行う。
【0058】
DR´=MAX´−MIN´
q=〔(x−MIN´)×(2p −1)/DR´+0.5〕 (11)
但し、〔z〕は、z以下の最大の整数を表す。
【0059】
このように、ADRCを用いて、二重の再量子化を行うことにより、画像の持つ局所的特徴としてブロック内ダイナミックレンジを定義し、主としてレベル方向の冗長度を適応的に除去することができ、ノイズの悪影響を受けることがなく、効率の良い情報量圧縮が行われる。
【0060】
次に、ADRCを用いて圧縮処理の行われた学習データは、学習データ毎にクラス分割される。すなわち、図2に示す注目画素x4 に注目した場合、8ビットデータx0 〜x8 をADRCを適用してpビットにデータ圧縮した結果の再量子化データをq0 〜q8 として、以下の式(12)を用いてその学習データのクラス(c)を算出する。
【0061】
【数11】
【0062】
ここで、重心法による予測値の学習方法の一例となるフローチャートを図10に示す。ステップS11の初期化では、この学習を行うための準備として、クラスのデータテーブルE(*)およびクラスの度数カウンタN(*)へ0のデータが書き込まれる。ここで、“*”は、全てのクラスを示し、データテーブルは、E(C0)となり、クラスC0に対応する度数カウンタは、N(C0)となる。ステップS11の制御が終了すると、ステップS12へ制御が移る。
【0063】
ステップS12のクラス検出では、学習対象画素の近傍データからクラスCを決定する。例えば、上述の例のように注目画素を含む近傍8画素に1ビットADRCを適用した場合、128クラスに分類される。また、このクラス分類の手法としては、上述のようにADRCのほかにも、PCM表現、DPCM、BTC、VQ、DCT、アダマール変換などの分類法が考えられる。また、クラス分類対象データより構成されるブロックのアクティビティーを考慮する場合は、クラス数をアクティビティーによる分類の種類だけ増やしておくことも考えられる。
【0064】
次に、ステップS13のデータ検出では、目標とする教師信号eが検出される。ステップS14のクラス別データ加算では、クラスC毎に教師信号eがそれぞれ加算され、ステップS15のクラス別度数加算では、クラスCの学習データの度数カウンタN(C)が+1インクリメントされる。全学習対象データについて繰り返しステップS12からステップS15の制御が終了したか否かを判定するステップS16では、全データの学習が終了していれば、ステップS17へ制御が移り、全データの学習対象が終了していなければ、ステップS12へ制御が移る。すなわち、ステップS16は、全データの学習が終了になるまで、ステップS12からステップS15までの制御を繰り返し実行し、全てのクラスの度数カウンタN(*)と対応する全てのクラスのデータテーブルE(*)が生成される。
【0065】
ステップS17のクラス別平均値算出では、各クラスのデータテーブルE(*)の内容であるデータ積算値を対応クラスの度数カウンタN(*)の度数で、除算が実行され、各クラスの平均値が算出される。この処理は、教師信号分布の重心を算出することと等価である。この平均値が重心法による各クラスの最適予測値となる。そして、ステップS18のクラス別平均値登録では、ROMなどの記憶手段に各クラスに対応する最適予測値を登録することで重心法による学習、すなわち、このフローチャートは、終了する。上述のように学習過程において、ノイズの影響を排除するため、アクティビティーの小さい場合を学習対象から外すことも考えられる。上述した予測法および重心法により、画素より詳細な位置となる画素値の予測を行うことができる。
【0066】
次に、後処理部23で用いられる予測係数ROM30の学習方法の一例を説明する。まず、上述したように10ビットからなる教師信号から8ビットの信号が生成され、生成された8ビットの信号と10ビットの教師信号から予測係数が得られる。この予測係数を用いて任意の8ビットの信号が10ビットの信号へ変換される。そして、変換された10ビットの信号と対応する10ビットの教師信号との比較が行われる。その比較結果、10ビットの信号は、10ビットの教師信号と等しくなる値と、異なる値とへ判別される。このとき、異なる値と判別された10ビットの教師信号と、変換された10ビットの信号とを用いて、上述したように予測係数が求められる。このように求められた予測係数が、予測係数ROM30に使用される。
【0067】
また、後処理部43で用いられる最適予測値ROM49の学習方法も同様の手法が用いられる。具体的には、変換された10ビットの予測値と10ビットの教師信号との比較が行われ、10ビットの教師信号と異なると判別された10ビットの予測値は、異なる値と判別された10ビットの教師信号と、変換された10ビットの予測値とを用いて、上述したように最適な予測値が求められる。このように求められた予測値が最適予測値ROM49に使用される。
【0068】
これらの実施例では、クラス分類に使用する画素と、予測演算に使用する画素とを同一のものとしても良いし、異なる画素を使用しても良い。
【0069】
また、第2実施例では、クラス分類適応処理部と後処理部とで使用される予測係数ROMは、同一のものでも良いし、異なるもの、例えば予測係数の数が異なっても良い。
【0070】
そして、第3の実施例では、クラス分類適応処理部と後処理部とで使用される最適予測値ROMは、同一のものでも良いし、異なるものでも良い。
【0071】
【発明の効果】
この発明に依れば、クラス分類適応処理を用いているため、外部から供給された画素データを単に量子化ビット数を増加させるだけでなく、量子化ビット数の増加に見合う分の情報量が増加した信号に変換することができ、階調不足による擬似輪郭の発生などを防止することができる。
【0072】
また、この発明に依れば、クラス分類適応処理を用いているため、入力されたディジタル信号より多いビット数のディジタル信号を生成することが容易にでき、生成されたディジタル信号の量子化雑音が低減される。このことによって、画像プロセスによる画質劣化が抑圧することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に適用される予測法の説明に用いるブロック図である。
【図2】この発明に適用される画素の位置を示した略線図である。
【図3】この発明に適用される重心法の説明い用いるブロック図である。
【図4】この発明が適用される量子化ビット数変換装置の第1の実施例である。
【図5】この発明が適用される量子化ビット数変換装置の第2の実施例である。
【図6】この発明が適用あれる量子化ビット数変換装置の第3の実施例である。
【図7】この発明に適用される予測法の学習方法の一例である。
【図8】この発明に適用されるADRCの説明に用いる略線図である。
【図9】この発明に適用されるADRCの説明に用いる略線図である。
【図10】この発明に適用される重心法の学習の方法の一例である。
【図11】量子化ビット数変換装置の説明に用いる略線図である。
【符号の説明】
12・・・ブロック化回路、13・・・予測式演算回路、14・・・ADRC回路、15・・・クラスコード発生回路、16・・・予測係数メモリ、17・・・レベル制御回路[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a quantization bit number conversion device suitable for use in, for example, a digital video tape recorder device (digital VTR), and in particular, converts an externally supplied image signal into an image signal having a larger quantization bit number. The present invention relates to an apparatus and a method for converting the number of quantized bits of an image signal to be output.
[0002]
[Prior art]
Today, the trend of digitization in the video field has been steadily steadily spreading, and some image exchanges using digital signals have already been completed and put into practical use. One of them is CCIR Rec. 601 and the like. This defines the format of Y / U / V digital component signals, and each pixel is defined by an 8-bit digital signal. Later, there is a growing demand for higher image quality, image quality degradation due to insufficient gradation due to 8-bit quantization during special effect processing such as image composition, deformation, and enlargement / reduction, or various signal processing in various video devices Due to the demands of the image process, such as ensuring the calculation accuracy of 10 bits, it was necessary to define each pixel with 10 bits, and the signal standard for 10-bit data was also determined. One example is SMPTE 259M, which is a serial digital interface. Therefore, when exchanging signals between different signal standards, Rec. It is necessary to convert an 8-bit signal defined by 601 or the like into a 10-bit signal.
[0003]
Thus, one of the necessary techniques for signal transfer between different digital signal formats is quantization bit number conversion. Here, as an example, consider the conversion from an 8-bit digital signal to a 10-bit digital signal. Figure shows the relationship of the
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the above-described quantized bit number conversion device simply increases the data length of each data from 8 bits to 10 bits, the output signal is the data encoded with 8-bit encoded data from the beginning. The 10-bit signal value Q10 is not changed. 0 Reflects the attribute of the 8-bit signal value, so in the processing of DVE (Digital Video Effector), chroma key, switcher, etc. in the image process, if a certain signal level width is expanded, image quality degradation is noticeable due to quantization noise. Thus, there is a problem that a pseudo contour is generated due to insufficient gradation.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is made in view of the above-mentioned problems, and it is not only to increase the number of quantization bits, but also to classify a signal with a small number of quantization bits using a class classification adaptive process. An object of the present invention is to provide an apparatus and method for converting the number of quantization bits that can be converted into a signal corresponding to an increase in quantity.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, a level distribution pattern of an input digital signal is detected for each block composed of a plurality of pixels of an input digital signal having a plurality of pixels, and an input is performed based on the detected pattern. Class classification means for determining the class to which a digital signal block belongs and outputting the class information, and storing conversion information for converting to a digital signal quantized with a larger number of quantization bits than the input digital signal for each class Storage means for outputting conversion information according to class information from the class classification means, conversion means for converting an input digital signal into a digital signal based on the output conversion information, and a quantum of the input digital signal. Detects whether the quantized value of the digital signal is included in the existing interval indicated by the quantized value, and the quantized value of the digital signal is Quantization bit number conversion, characterized by having a limiting means for clipping the quantized value of the digital signal so that the quantized value of the digital signal falls within the existing period when it is determined that the current value deviates from the present period Device.
In the invention according to
Furthermore, the invention according to
[0007]
The invention according to claim 5 detects the level distribution pattern of the input digital signal for each block composed of a plurality of pixels of the input digital signal having a plurality of pixels, and inputs based on the detected pattern. A class classification step that determines the class to which the block of the digital signal belongs and outputs the class information, and stores conversion information for converting to a digital signal quantized with a larger number of quantization bits than the input digital signal for each class A step of outputting conversion information from the storage means according to the class information from the class classification step, a conversion step of converting the input digital signal to a digital signal based on the output conversion information, Whether the quantized value of the digital signal is included in the existing interval indicated by the quantized value of the input digital signal And a limiting step for clipping the quantized value of the digital signal so that the quantized value of the digital signal falls within the existing section when it is determined that the quantized value of the digital signal is out of the existing section. This is a quantization bit number conversion method characterized by the following.
In the invention according to
Furthermore, in the invention according to
[0008]
In the quantization bit number conversion apparatus and method according to the present invention, classification is performed based on a level distribution pattern of input 8-bit pixel data, and prediction coefficients corresponding to the class are read out and input. The 8-bit pixel data and the prediction coefficient are converted into a 10-bit prediction value, and classification is performed based on the converted 10-bit prediction value and the level distribution pattern of the input pixel data. The prediction coefficient is read, and 10-bit pixel data is generated from the input 8-bit pixel data and the prediction coefficient. Then, it is detected whether or not the generated 10-bit pixel data is included in the true value existence section of the input 8-bit pixel data. If not included, the predicted value is corrected. The As a correction, a 10-bit pixel data predicted from the 8-bit pixel data is output using a method for limiting the upper limit or the lower limit, or a method for performing classification adaptation processing using the prediction method and the centroid method. .
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a quantization bit number conversion apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. First, in this embodiment, adaptive processing is performed for each classified class. A prediction method using a product-sum operation with a prediction coefficient prepared in advance and a centroid method for outputting a prediction value prepared in advance are provided. Proposed.
[0010]
FIG. 1 shows a configuration example of the class classification adaptive processing in which the prediction method is first used. The outline of the classification adaptation process using the prediction method will be described with reference to FIG. The input signal d0 is supplied from the input terminal to the
[0011]
In this prediction method, as shown in the example of FIG. 2, 3 pixels × 3 lines (hereinafter referred to as (3 × 3) blocks), that is, a target pixel x Four Neighboring 8-bit input pixels x 0 ~ X 8 A prediction tap is formed from 9 pixels, and an 8-bit pixel x Four 10-bit signal values are predicted. The predicted value is shown in Formula (1).
[0012]
[Expression 1]
x ': x Four 10-bit predicted value
x i : 8-bit input pixel value
w i : Prediction coefficient
[0013]
Next, FIG. 3 shows a configuration example of the class classification adaptive processing using the centroid method. The outline of the classification adaptation process using the center of gravity method will be described with reference to FIG. The input signal d5 is supplied from the
[0014]
FIG. 4 shows a first embodiment of the quantization bit number conversion apparatus according to the present invention. Pixel data d11 is supplied from the outside via an input terminal indicated by
[0015]
The
[0016]
The prediction coefficient d17 is supplied to the prediction
[0017]
That is, expressed in decimal notation, for example, the true value existence section of
[0018]
Next, FIG. 5 shows a second embodiment of the quantization bit number conversion apparatus according to the present invention. Pixel data d21 supplied from the
[0019]
In the
[0020]
In the post-processing unit 23, the predicted value d24 is supplied to the
[0021]
The
[0022]
Here, in the second embodiment, a 10-bit prediction value d24 is supplied to the
[0023]
Next, FIG. 6 shows a third embodiment of the quantization bit number conversion apparatus according to the present invention. Pixel data d31 supplied from the
[0024]
In the optimum
[0025]
In the
[0026]
The
[0027]
Here, in the third embodiment, the 10-bit optimum prediction value d33 is supplied to the
[0028]
Further, the second and third embodiments described above are combined. For example, the prediction method is used for the class classification adaptive processing unit, the centroid method is used for the post-processing unit, and the centroid method is used for the class classification adaptive processing unit. It is also possible to use a prediction method for the processing unit.
[0029]
As described above, the present invention uses a signal conversion method from 8 bits to 10 bits as an example of a signal conversion method into a multi-bit digital signal using the class classification adaptive processing. Figure above 11 Considering the correspondence diagram between the 8-bit signal value and the 10-bit signal value as shown in FIG. 9, the 10-bit predicted signal value must exist in the true value existence section using the class classification adaptive processing. Therefore, higher-performance quantization bit number conversion is achieved by applying the class classification adaptive process again to the predicted signal value exceeding this interval.
[0030]
Here, the class classification adaptation processing used in the class classification adaptation processing units 22 and 42 in the embodiment described above will be briefly described. This class classification adaptive processing is a method of classifying an input signal into several classes based on the characteristics of the input signal, and executing appropriate adaptive processing prepared in advance for each class to obtain a desired output value. First, as an example of the class classification method, there is a method in which a class generation tap is set for an input signal (8-bit PCM data) and a class is generated based on a level distribution pattern of the input signal. The following examples have been proposed as signal waveform class generation methods.
[0031]
1) Direct use of PCM (Pluse Code Modulation) data
2) Method of applying ADRC
3) Method of applying DPCM (Differential PCM)
4) Method of applying BTC (Block Trancation Coding)
5) Method of applying VQ (Vector Quantization)
6) Method of applying frequency domain classes (DCT (Discrete Cosine Transform), Hadamard transform, Fourier transform, etc.)
[0032]
When PCM data is used directly, if 7 taps of 8-bit data are used for classification, 2 56 It is classified into a huge number of classes. Although it is ideal in terms of grasping the characteristics of the signal waveform, the burden on the circuit is large, which is a problem in practical use. Therefore, in actuality, ADRC or the like is applied to reduce the number of classes. ADRC is a technique developed as a signal compression technique, but is suitable for class expression. Basically, it is a re-quantization process and is represented by equation (2).
[0033]
q i = (X i -MIN) / (DR / 2 k (2)
However, q i : ADRC code
x i : Input pixel value
MIN: Minimum value in the neighborhood
DR: Dynamic range in the vicinity
k: Number of requantization bits
[0034]
Class classification is performed based on an ADRC code generated using ADRC defined by Expression (2) for several taps near the pixel of interest. For example, when 1-bit ADRC that performs 1-bit requantization is applied to 7-pixel data, the minimum value is removed based on the dynamic range defined from 7 pixels, and 7-tap data is converted. 1-bit quantization is adaptively performed. As a result, 7 pixel data is expressed by 7 bits, and can be reduced to 128 classes. In addition, it has been proposed to use a general compression technique described above as a class classification method. In order to further improve the performance of class classification, class classification may be performed in consideration of input signal activity.
[0035]
As an activity determination method, when ADRC is used as a classification method, a dynamic range is often used. Further, the sum of absolute differences is used for DPCM, and the absolute value of standard deviation is used for BTC. At this time, ADRC class classification is performed for each classification result by activity. Also, in the learning process, data with small activity is excluded from the learning target. The reason for this is that the small part of the activity is greatly affected by noise and often deviates from the predicted value of the original class. When it is put into learning, the prediction accuracy decreases. To avoid this, data with low activity is excluded in learning.
[0036]
Here, the prediction coefficient from the prediction coefficient ROM used in the prediction method is generated in advance by learning. This learning method is described. An example of generating a prediction coefficient based on the linear linear combination model of Expression (1) by the method of least squares is shown. The least squares method is applied as follows. As a generalized example, the following formula (3) is considered, where X is input data, W is a prediction coefficient, and Y is a predicted value.
[0037]
Observation equation; XW = Y (3)
[Expression 2]
[0038]
Apply the least squares method to the data collected by the above observation equation. In the example of Expression (1), n = 9 and m is the number of learning data. Consider the residual equation of equation (5) based on the observation equation of equation (3).
[0039]
Residual equation;
[Equation 3]
[0040]
From the residual equation of equation (5), each w i The most probable value of is
[Expression 4]
It is considered that the condition for minimizing is satisfied. That is, the condition of the following formula (6) should be considered.
[0041]
[Equation 5]
[0042]
Consider n conditions based on i in Equation (6), and satisfy w 1 , W 2 ... w n May be calculated. Therefore, the equation (7) is obtained from the residual equation (5).
[0043]
[Formula 6]
[0044]
Equation (8) is obtained from Equation (6) and Equation (3).
[0045]
[Expression 7]
[0046]
Then, the following normal equation (9) is obtained from the equations (5) and (8).
[0047]
[Equation 8]
[0048]
Since the normal equation of equation (9) can establish the same number of equations as the unknown number n, each w i The most probable value of can be obtained. Then, the simultaneous equations are solved by using the sweep-out method (Gauss-Jordan elimination method). By solving the simultaneous equations, the prediction coefficient for each class is stored in a storage medium such as a ROM. This stored ROM is used as a prediction coefficient ROM.
[0049]
Next, an example of learning of the prediction coefficient stored in the above-described prediction coefficient ROM will be described with reference to the flowchart of FIG. In this flowchart, control of learning processing starts from step S1, and in the learning data formation in step S1, learning data is formed from, for example, 8-bit pixel data in one frame and corresponding 10-bit pixel data. . The values of peripheral pixels in the field or frame are adopted as learning data. The true value of the pixel of interest and the values of a plurality of surrounding pixels are a set of learning data.
[0050]
Here, for example, when ADRC is used, control is performed in which the dynamic range of a block composed of neighboring pixels is smaller than a predetermined threshold, that is, a low activity is not treated as learning data. This is because those with low activity are susceptible to noise and may not provide accurate learning results. At the end of the data in step S2, if the processing of all input data, for example, one frame of data has been completed, the control shifts to the prediction coefficient determination in step S5, and if not completed, the control proceeds to the class determination in step S3. Control is transferred.
[0051]
The class determination in step S3 is performed based on predetermined 8-bit pixel data in the field or frame as described above. In the generation of the normal equation in step S4, the normal equation of the above equation (9) is created. After the processing of all data is completed, control is transferred to step S5 from the end of data in step S2. In the prediction coefficient determination in step S5, this normal equation is solved using a matrix solution method to determine the prediction coefficient. In the prediction coefficient store in step S6, the prediction coefficient is stored in the memory, and the learning flowchart ends.
[0052]
As described above, an image divided for each block in a small region often takes a value close to the level due to a strong local correlation. For this reason, by using ADRC to determine the maximum value and the minimum value of the pixel level in the block and defining the dynamic range in the block, the redundancy in the level direction can be largely removed. For example, as shown in FIG. 8, in the dynamic range of 0 to 255 of the 8-bit original data, the intra-block dynamic ranges A and B required for requantization for each block are significantly reduced. I understand that. For this reason, the number of bits required for requantization can be significantly reduced.
[0053]
Here, when ADRC is used to compress, for example, 8-bit data into 3-bit data, the dynamic range in the block is DR, the bit allocation is p, the data level of the pixels in the block is x, and the requantization code is Q. As shown in FIG. 9A, requantization is performed by equally dividing the maximum value MAX and the minimum value MIN in the block with a designated bit length by the following equation (10).
[0054]
DR = MAX-
Q = [(x−MIN + 0.5) × 2 p / DR] (10)
[Equation 9]
[0055]
However,
[Expression 10]
Means the average of x satisfying Q = i, and [z] represents the largest integer equal to or smaller than z.
[0056]
Next, as shown in FIG. 9A, the highest gradation level (2) is obtained by p-bit requantization (in this case, 3-bit requantization). p The average value of the pixels in the block existing in the data level corresponding to -1) is taken, and this is set as the maximum value MAX ′ as shown in FIG. 9B. Further, as shown in FIG. 9A, the average value of the pixels in the block existing in the data level corresponding to the
[0057]
Then, the in-block dynamic range DR ′ is newly redefined from the newly determined maximum value MAX ′ and the minimum value MIN ′, and the re-quantization code is defined as q, and the newly determined maximum value MAX ′ in the block and Based on the minimum value MIN ′, requantization is performed as shown in FIG.
[0058]
DR ′ = MAX′−MIN ′
q = [(x−MIN ′) × (2 p -1) /DR'+0.5] ( 11 )
However, [z] represents the maximum integer below z.
[0059]
In this way, by performing double requantization using ADRC, the dynamic range in the block is defined as a local feature of the image, and redundancy in the level direction can be mainly removed adaptively. Thus, efficient information compression is performed without being adversely affected by noise.
[0060]
Next, learning data subjected to compression processing using ADRC is divided into classes for each learning data. That is, the target pixel x shown in FIG. Four 8 bit data x 0 ~ X 8 Q is the re-quantized data obtained by compressing the data into p bits by applying ADRC. 0 ~ Q 8 Then, the class (c) of the learning data is calculated using the following equation (12).
[0061]
[Expression 11]
[0062]
Here, FIG. 10 shows a flowchart as an example of a prediction value learning method based on the barycentric method. In the initialization of step S11, as preparation for performing this learning, 0 data is written to the class data table E (*) and the class frequency counter N (*). Here, “*” indicates all classes, the data table is E (C0), and the frequency counter corresponding to the class C0 is N (C0). When the control in step S11 ends, the control moves to step S12.
[0063]
In the class detection of step S12, class C is determined from the neighborhood data of the learning target pixel. For example, when 1-bit ADRC is applied to 8 neighboring pixels including the target pixel as in the above-described example, it is classified into 128 classes. As a method of class classification, in addition to ADRC as described above, classification methods such as PCM expression, DPCM, BTC, VQ, DCT, Hadamard transform, and the like can be considered. In addition, when considering the activity of a block made up of class classification target data, it is also possible to increase the number of classes by the type of classification by activity.
[0064]
Next, in the data detection in step S13, a target teacher signal e is detected. In the class-by-class data addition in step S14, the teacher signal e is added for each class C, and in the class-by-class frequency addition in step S15, the class C learning data frequency counter N (C) is incremented by +1. In step S16 for determining whether or not the control from step S12 to step S15 has been repeated for all the learning target data, if the learning of all the data has been completed, the control moves to step S17, and the learning target of all the data is determined. If not completed, the control moves to step S12. That is, in step S16, the control from step S12 to step S15 is repeatedly executed until learning of all data is completed, and the frequency table N (*) for all classes and the data table E (for all classes) ( *) Is generated.
[0065]
In the average value calculation for each class in step S17, the data integrated value that is the content of the data table E (*) of each class is divided by the frequency of the frequency counter N (*) of the corresponding class, and the average value of each class is calculated. Is calculated. This process is equivalent to calculating the center of gravity of the teacher signal distribution. This average value is the optimum predicted value of each class by the centroid method. In the average value registration for each class in step S18, learning by the center-of-gravity method is completed by registering the optimum predicted value corresponding to each class in a storage means such as a ROM, that is, this flowchart ends. As described above, in order to eliminate the influence of noise in the learning process, it may be considered that the case where the activity is small is excluded from the learning target. By the above-described prediction method and the center-of-gravity method, it is possible to predict a pixel value that is a more detailed position than a pixel.
[0066]
Next, an example of a learning method for the
[0067]
Further, the same method is used as the learning method of the optimum predicted
[0068]
In these embodiments, the pixels used for classification and the pixels used for prediction calculation may be the same or different pixels.
[0069]
In the second embodiment, the prediction coefficient ROMs used in the class classification adaptive processing unit and the post-processing unit may be the same or different, for example, the number of prediction coefficients may be different.
[0070]
In the third embodiment, the optimum predicted value ROM used in the class classification adaptive processing unit and the post-processing unit may be the same or different.
[0071]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the class classification adaptive processing is used, the amount of information corresponding to the increase in the number of quantization bits is not limited to simply increasing the number of quantization bits in the pixel data supplied from the outside. The signal can be converted into an increased signal, and generation of a pseudo contour due to insufficient gradation can be prevented.
[0072]
In addition, according to the present invention, since the class classification adaptive processing is used, it is easy to generate a digital signal having a larger number of bits than the input digital signal, and quantization noise of the generated digital signal is reduced. Reduced. As a result, image quality degradation due to the image process can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram used for explaining a prediction method applied to the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing the position of a pixel applied to the present invention.
FIG. 3 is a block diagram used for explaining a centroid method applied to the present invention.
FIG. 4 is a first embodiment of a quantization bit number conversion apparatus to which the present invention is applied.
FIG. 5 is a second embodiment of a quantization bit number conversion apparatus to which the present invention is applied.
FIG. 6 is a third embodiment of a quantization bit number conversion apparatus to which the present invention is applied.
FIG. 7 is an example of a prediction method learning method applied to the present invention;
FIG. 8 is a schematic diagram used for explaining ADRC applied to the present invention;
FIG. 9 is a schematic diagram used for explaining ADRC applied to the present invention;
FIG. 10 is an example of a learning method of the center of gravity method applied to the present invention.
FIG. 11 is a schematic diagram used to describe a quantization bit number conversion apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (7)
上記入力ディジタル信号よりも多い量子化ビット数で量子化されたディジタル信号に変換するための変換情報が上記クラス毎に記憶されており、上記クラス分類手段からの上記クラス情報に応じて上記変換情報を出力する記憶手段と、
上記出力された上記変換情報に基づいて、上記入力ディジタル信号を上記ディジタル信号に変換する変換手段と、
上記入力ディジタル信号の量子化値が示す存在区間に、上記ディジタル信号の量子化値が含まれるか否かを検出し、上記ディジタル信号の量子化値が上記存在区間を逸脱すると判定された場合、上記ディジタル信号の量子化値が上記存在区間に収まるように上記ディジタル信号の量子化値に対してクリッピングを施す制限手段と
を有することを特徴とする量子化ビット数変換装置。A level distribution pattern of the input digital signal is detected for each block composed of a plurality of pixels of the input digital signal having a plurality of pixels, and the block of the input digital signal belongs based on the detected pattern. A classifying means for determining a class and outputting class information;
Conversion information for converting into a digital signal quantized with a larger number of quantization bits than the input digital signal is stored for each class, and the conversion information is determined according to the class information from the class classification means. Storage means for outputting
Conversion means for converting the input digital signal into the digital signal based on the output conversion information;
When it is determined whether the quantized value of the digital signal is included in the existing section indicated by the quantized value of the input digital signal, and it is determined that the quantized value of the digital signal deviates from the existing section, A quantizing bit number conversion apparatus, comprising: limiting means for clipping the quantized value of the digital signal so that the quantized value of the digital signal falls within the existence section.
上記第1のディジタル信号よりも多い量子化ビット数で量子化された第2のディジタル信号に変換するための第1の変換情報が上記第1のクラス毎に記憶されており、上記第1のクラス分類手段からの上記第1のクラス情報に応じて上記第1の変換情報を出力する第1の記憶手段と、
上記出力された上記第1の変換情報に基づいて、上記第1のディジタル信号を第2のディジタル信号に変換する第1の変換手段と、
上記変換された第2のディジタル信号のブロック毎に、上記第2のディジタル信号のレベル分布のパターンを検出し、上記検出されたパターンに基づいて、上記第2のディジタル信号のブロックが属する第2のクラスを決定して第2のクラス情報を出力する第2のクラス分類手段と、
上記第2のディジタル信号をより真値に近い第3のディジタル信号に変換するための第2の変換情報が上記第2のクラス毎に記憶されており、上記第2のクラス分類手段からの上記第2のクラス情報に応じて上記第2の変換情報を出力する第2の記憶手段と、
上記出力された上記第2の変換情報に基づいて、上記第2のディジタル信号を第3のディジタル信号に変換する第2の変換手段と、
上記第1のディジタル信号の量子化値が示す存在区間に、上記第1の変換手段で変換される上記第2のディジタル信号の量子化値が含まれるか否かを判定する判定手段と、
上記判定結果に基づいて、上記第1の変換手段から得られる上記第2のディジタル信号の量子化値が上記存在区間に含まれる場合、上記第1の変換手段から得られる上記第2のディジタル信号を選択し、上記第1の変換手段から得られる上記第2のディジタル信号の量子化値が上記存在区間から逸脱する場合、上記第2の変換手段から得られる第3のディジタル信号を選択する選択手段と
を有することを特徴とする量子化ビット数変換装置。A level distribution pattern of the first digital signal is detected for each block composed of a plurality of pixels of an input digital signal having a plurality of pixels, and the first digital signal is detected based on the detected pattern. First class classification means for determining the first class to which the block belongs and outputting first class information;
First conversion information for converting to a second digital signal quantized with a larger number of quantization bits than the first digital signal is stored for each of the first classes, and First storage means for outputting the first conversion information according to the first class information from the class classification means;
First conversion means for converting the first digital signal into a second digital signal based on the output first conversion information;
A level distribution pattern of the second digital signal is detected for each block of the converted second digital signal, and a second digital signal block to which the second digital signal block belongs is detected based on the detected pattern. Second class classification means for determining a class of the second class information and outputting second class information;
Second conversion information for converting the second digital signal into a third digital signal closer to the true value is stored for each of the second classes, and the second class classification means receives the above-mentioned information from the second class classification means. Second storage means for outputting the second conversion information according to second class information;
Second conversion means for converting the second digital signal into a third digital signal based on the output second conversion information;
Determining means for determining whether or not the existence value indicated by the quantized value of the first digital signal includes the quantized value of the second digital signal to be converted by the first converting means;
Based on the determination result, when the quantized value of the second digital signal obtained from the first conversion means is included in the existence section, the second digital signal obtained from the first conversion means And selecting the third digital signal obtained from the second conversion means when the quantized value of the second digital signal obtained from the first conversion means deviates from the existence section Means for converting the number of quantized bits.
上記第1の変換手段では、
上記第1のディジタル信号と上記第1の変換情報との線形1次結合式から上記第2のディジタル信号に変換し、
上記第2の変換手段では、
上記第2のディジタル信号と上記第2の変換情報との線形1次結合式から上記第3のディジタル信号に変換する
ようにしたことを特徴とする量子化ビット数変換装置。In the quantization bit number conversion device according to claim 2,
In the first conversion means,
A linear first-order combination of the first digital signal and the first conversion information is converted into the second digital signal;
In the second conversion means,
A quantizing bit number conversion apparatus, wherein the linear digital combination of the second digital signal and the second conversion information is converted into the third digital signal.
上記第1のディジタル信号よりも多い量子化ビット数で量子化された第2のディジタル信号が上記第1のクラス毎に記憶されており、上記第1のクラス分類手段からの上記第1のクラス情報に応じて上記第2のディジタル信号を出力する第1の記憶手段と、
上記出力された第2のディジタル信号のブロック毎に、上記第2のディジタル信号のレベル分布のパターンを検出し、上記検出されたパターンに基づいて、上記第2のディジタル信号のブロックが属する第2のクラスを決定して第2のクラス情報を出力する第2のクラス分類手段と、
上記第2のディジタル信号より真値に近い第3のディジタル信号が上記第2のクラス毎に記憶されており、上記第2のクラス分類手段からの上記第2のクラス情報に応じて上記第3のディジタル信号を出力する第2の記憶手段と、
上記第1のディジタル信号の量子化値が示す存在区間に、上記第1の記憶手段から得られる上記第2のディジタル信号の量子化値が含まれるか否かを判定する判定手段と、
上記判定結果に基づいて、上記第1の記憶手段から得られる上記第2のディジタル信号の量子化値が上記存在区間に含まれる場合、上記第1の記憶手段から得られる上記第2のディジタル信号を選択し、上記第1の記憶手段から得られる上記第2のディジタル信号の量子化値が上記存在区間から逸脱する場合、上記第2の記憶手段から得られる上記第3のディジタル信号を選択する選択手段と
を有することを特徴とする量子化ビット数変換装置。A level distribution pattern of the first digital signal is detected for each block composed of a plurality of pixels of an input digital signal having a plurality of pixels, and the first digital signal is detected based on the detected pattern. First class classification means for determining the first class to which the block belongs and outputting first class information;
A second digital signal quantized with a larger number of quantization bits than the first digital signal is stored for each first class, and the first class from the first class classification means is stored. First storage means for outputting the second digital signal in response to information;
A level distribution pattern of the second digital signal is detected for each block of the output second digital signal, and a second digital signal block to which the second digital signal block belongs is detected based on the detected pattern. Second class classification means for determining a class of the second class information and outputting second class information;
A third digital signal closer to the true value than the second digital signal is stored for each second class, and the third digital signal is stored in accordance with the second class information from the second class classification means. Second storage means for outputting a digital signal of
Determination means for determining whether or not the existence value indicated by the quantization value of the first digital signal includes the quantization value of the second digital signal obtained from the first storage means;
When the quantization value of the second digital signal obtained from the first storage means is included in the existence section based on the determination result, the second digital signal obtained from the first storage means And when the quantized value of the second digital signal obtained from the first storage means deviates from the existing section, the third digital signal obtained from the second storage means is selected. And a quantizing bit number converting device.
上記入力ディジタル信号よりも多い量子化ビット数で量子化されたディジタル信号に変換するための変換情報が上記クラス毎に記憶手段に記憶されており、上記クラス分類ステップからの上記クラス情報に応じて上記記憶手段から上記変換情報を出力するステップと、
上記出力された上記変換情報に基づいて、上記入力ディジタル信号を上記ディジタル信号に変換する変換ステップと、
上記入力ディジタル信号の量子化値が示す存在区間に、上記ディジタル信号の量子化値が含まれるか否かを検出し、上記ディジタル信号の量子化値が上記存在区間を逸脱すると判定された場合、上記ディジタル信号の量子化値が上記存在区間に収まるように上記ディジタル信号の量子化値に対してクリッピングを施す制限ステップと
を有することを特徴とする量子化ビット数変換方法。A level distribution pattern of the input digital signal is detected for each block composed of a plurality of pixels of the input digital signal having a plurality of pixels, and the block of the input digital signal belongs based on the detected pattern. A class classification step for determining a class and outputting class information;
Conversion information for converting into a digital signal quantized with a larger number of quantization bits than the input digital signal is stored in the storage means for each class, and according to the class information from the class classification step Outputting the conversion information from the storage means;
A conversion step of converting the input digital signal into the digital signal based on the output conversion information;
When it is determined whether the quantized value of the digital signal is included in the existing section indicated by the quantized value of the input digital signal, and it is determined that the quantized value of the digital signal deviates from the existing section, And a limiting step of clipping the quantized value of the digital signal so that the quantized value of the digital signal falls within the existing section.
上記第1のディジタル信号よりも多い量子化ビット数で量子化された第2のディジタル信号に変換するための第1の変換情報が上記第1のクラス毎に第1の記憶手段に記憶されており、上記第1のクラス分類ステップからの上記第1のクラス情報に応じて上記第1の記憶手段から上記第1の変換情報を出力するステップと、
上記出力された上記第1の変換情報に基づいて、上記第1のディジタル信号を第2のディジタル信号に変換する第1の変換ステップと、
上記変換された第2のディジタル信号のブロック毎に、上記第2のディジタル信号のレベル分布のパターンを検出し、上記検出されたパターンに基づいて、上記第2のディジタル信号のブロックが属する第2のクラスを決定して第2のクラス情報を出力する第2のクラス分類ステップと、
上記第2のディジタル信号をより真値に近い第3のディジタル信号に変換するための第2の変換情報が上記第2のクラス毎に第2の記憶手段に記憶されており、上記第2のクラス分類ステップからの上記第2のクラス情報に応じて上記第2の記憶手段から上記第2の変換情報を出力するステップと、
上記出力された上記第2の変換情報に基づいて、上記第2のディジタル信号を第3のディジタル信号に変換する第2の変換ステップと、
上記第1のディジタル信号の量子化値が示す存在区間に、上記第1の変換ステップで変換される上記第2のディジタル信号の量子化値が含まれるか否かを判定する判定ステップと、
上記判定結果に基づいて、上記第1の変換ステップから得られる上記第2のディジタル信号の量子化値が上記存在区間に含まれる場合、上記第1の変換ステップから得られる上記第2のディジタル信号を選択し、上記第1の変換ステップから得られる上記第2のディジタル信号の量子化値が上記存在区間から逸脱する場合、上記第2の変換ステップから得られる第3のディジタル信号を選択する選択ステップと
を有することを特徴とする量子化ビット数変換方法。A level distribution pattern of the first digital signal is detected for each block composed of a plurality of pixels of an input digital signal having a plurality of pixels, and the first digital signal is detected based on the detected pattern. A first class classification step of determining a first class to which the block belongs and outputting first class information;
First conversion information for converting to a second digital signal quantized with a larger number of quantization bits than the first digital signal is stored in the first storage means for each first class. Outputting the first conversion information from the first storage means in response to the first class information from the first class classification step;
A first conversion step of converting the first digital signal into a second digital signal based on the output first conversion information;
A level distribution pattern of the second digital signal is detected for each block of the converted second digital signal, and a second digital signal block to which the second digital signal block belongs is detected based on the detected pattern. A second class classification step for determining a class of the second class and outputting second class information;
Second conversion information for converting the second digital signal into a third digital signal closer to a true value is stored in the second storage means for each of the second classes, and the second Outputting the second conversion information from the second storage means according to the second class information from the class classification step;
A second conversion step of converting the second digital signal into a third digital signal based on the output second conversion information;
A determination step of determining whether or not the existence section indicated by the quantization value of the first digital signal includes the quantization value of the second digital signal converted in the first conversion step;
When the quantized value of the second digital signal obtained from the first conversion step is included in the existence section based on the determination result, the second digital signal obtained from the first conversion step. And selecting the third digital signal obtained from the second conversion step when the quantized value of the second digital signal obtained from the first conversion step deviates from the existence section. A method for converting the number of quantized bits.
上記第1のディジタル信号よりも多い量子化ビット数で量子化された第2のディジタル信号が上記第1のクラス毎に第1の記憶手段に記憶されており、上記第1のクラス分類ステップからの上記第1のクラス情報に応じて上記第1の記憶手段から上記第2のディジタル信号を出力するステップと、
上記出力された第2のディジタル信号のブロック毎に、上記第2のディジタル信号のレベル分布のパターンを検出し、上記検出されたパターンに基づいて、上記第2のディジタル信号のブロックが属する第2のクラスを決定して第2のクラス情報を出力する第2のクラス分類ステップと、
上記第2のディジタル信号より真値に近い第3のディジタル信号が上記第2のクラス毎に第2の記憶手段に記憶されており、上記第2のクラス分類ステップからの上記第2のクラス情報に応じて上記第2の記憶手段から上記第3のディジタル信号を出力するステップと、
上記第1のディジタル信号の量子化値が示す存在区間に、上記第1の記憶手段から得られる上記第2のディジタル信号の量子化値が含まれるか否かを判定する判定ステップと、
上記判定結果に基づいて、上記第1の記憶手段から得られる上記第2のディジタル信号の量子化値が上記存在区間に含まれる場合、上記第1の記憶手段から得られる上記第2のディジタル信号を選択し、上記第1の記憶手段から得られる上記第2のディジタル信号の量子化値が上記存在区間から逸脱する場合、上記第2の記憶手段から得られる上記第3のディジタル信号を選択する選択ステップと
を有することを特徴とする量子化ビット数変換方法。A level distribution pattern of the first digital signal is detected for each block composed of a plurality of pixels of an input digital signal having a plurality of pixels, and the first digital signal is detected based on the detected pattern. A first class classification step of determining a first class to which the block belongs and outputting first class information;
A second digital signal quantized with a larger number of quantization bits than the first digital signal is stored in the first storage means for each first class, and from the first class classification step. Outputting the second digital signal from the first storage means according to the first class information of:
A level distribution pattern of the second digital signal is detected for each block of the output second digital signal, and a second digital signal block to which the second digital signal block belongs is detected based on the detected pattern. A second class classification step for determining a class of the second class and outputting second class information;
A third digital signal closer to the true value than the second digital signal is stored in the second storage means for each second class, and the second class information from the second class classification step is stored. In response to outputting the third digital signal from the second storage means;
A determination step for determining whether or not the existence section indicated by the quantization value of the first digital signal includes the quantization value of the second digital signal obtained from the first storage means;
When the quantization value of the second digital signal obtained from the first storage means is included in the existence section based on the determination result, the second digital signal obtained from the first storage means And when the quantized value of the second digital signal obtained from the first storage means deviates from the existing section, the third digital signal obtained from the second storage means is selected. A method for converting the number of quantized bits.
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