JPH0830585A - Methods for encoding and decoding picture signal by orthogonal base matrix calculating method - Google Patents
Methods for encoding and decoding picture signal by orthogonal base matrix calculating methodInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、テレビ電話、テレビ会
議などに利用する、正規直交基底行列算出方法を用いた
画像信号の符号化方法および復号化方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image signal encoding method and a decoding method using an orthonormal basis matrix calculating method, which is used in a videophone, a videoconference and the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】ディジタル画像信号の伝送や蓄積を行な
うための効率よい符号化および復号化が従来より要望さ
れている。近年の画像信号の符号化および復号化として
は直交変換を用いた方法が一般的になっている。特に、
画像信号の直交変換としては離散的コサイン変換(DC
T)が用いられることが多い。2. Description of the Related Art There has been a strong demand for efficient encoding and decoding for transmitting and storing digital image signals. In recent years, a method using orthogonal transformation has become common as encoding and decoding of image signals. In particular,
Discrete cosine transform (DC
T) is often used.
【0003】直交変換は基底といわれるN次正方正規直
交行列Aを用いて、ある2次元的な信号より切り出した
N次正方ブロックPに対しAPAt なる演算を行ない、
N次正方係数行列Cを得る操作である。直交変換の一種
であるDCTは、ある相関を持つ信号系列に対して最も
よい符号化効率を与えるとされるカルーネン−レーブ変
換(KLT)の特殊な形として表される。KLTに用い
られる基底行列Kの基底行ベクトルk(n)は、定常一
次マルコフ過程にしたがう信号系列の共分散行列Rに対
し、演算k(n)Rkt (n)の最大値を与える。ただ
し、Kは正規直交行列であることから、k(n)k
t (l)=0[l≠n]、k(n)kt (n)=1であ
る。定常一次マルコフ過程に従い、相関係数がρである
情報源からの出力をr=(r1 ,r2 ,r3 ,…,
rN )とすれば、N次共分散行列Rは(数1)のように
表される。ただし、情報源からの各出力rn の平均は
0、分散は1とする。In the orthogonal transformation, an N-order square orthonormal matrix A called a basis is used to perform an operation APA t on an N-order square block P cut out from a certain two-dimensional signal,
This is an operation for obtaining the Nth-order square coefficient matrix C. The DCT, which is a kind of orthogonal transform, is represented as a special form of the Karhunen-Reeve transform (KLT) which is said to give the best coding efficiency to a signal sequence having a certain correlation. The base row vector k (n) of the base matrix K used for the KLT gives the maximum value of the operation k (n) Rk t (n) for the covariance matrix R of the signal sequence according to the stationary first-order Markov process. However, since K is an orthonormal matrix, k (n) k
t (l) = 0 [l ≠ n] and k (n) k t (n) = 1. According to the stationary first-order Markov process, the output from the information source whose correlation coefficient is ρ is r = (r 1 , r 2 , r 3 , ...,
r N ), the Nth-order covariance matrix R is expressed as in (Equation 1). However, each output r n from the information source has an average of 0 and a variance of 1.
【0004】[0004]
【数1】 [Equation 1]
【0005】KLT基底ベクトルの導出法を以下に示
す。第1番目の行ベクトルk(1)はk(1)Rk
t (1)を最大化し、かつk(1)kt (1)=1とな
るよう選ばれる。第2番目の行ベクトルk(2)はk
(2)Rkt (2)を最大化し、かつk(2)k
t (1)=0、k(2)kt (2)=1となるよう選ば
れる。第3番目の行ベクトルk(3)はk(3)Rkt
(3)を最大化し、かつk(3)kt (1)=0、k
(3)kt (2)=0、k(3)kt (3)=1となる
よう選ばれる。以後同様にn番目の行ベクトルk(n)
が選ばれ、最後にN番目の行ベクトルk(N)はk
(N)kt (l)=0[1≦l<N]かつk(N)kt
(N)=1となるよう選ばれる。このようにして選ばれ
たKLTの基底行ベクトルk(n)は共分散行列Rの固
有ベクトルとなり、k(n)Rkt (n)はその固有値
を与えることが知られている。これは、定常一次マルコ
フ過程に従い相関係数ρを持つ信号系列に対して直交変
換を行なう場合、数少ない係数にエネルギーを集中させ
る性能は、KLTが最も優れているということを意味し
ている。よってKLTは最もよい符号化効率を与える直
交変換である。また、Rの相関係数ρを極めて1.0に
近い値にすれば、このRに対して定まるKLTの基底ベ
クトルはDCTの基底ベクトルになることもよく知られ
ている。よって、DCTは定常一次マルコフ過程に従
い、かつ極めて相関が高い信号系列の符号化にはKLT
と同様の符号化効率を与える。A method of deriving the KLT basis vector is shown below. The first row vector k (1) is k (1) Rk
It is chosen to maximize t (1) and k (1) k t (1) = 1. The second row vector k (2) is k
(2) Rk t (2) maximize, and k (2) k
It is chosen such that t (1) = 0 and k (2) k t (2) = 1. The third row vector k (3) is k (3) Rk t
Maximize (3), and k (3) k t (1) = 0, k
(3) k t (2) = 0, k (3) k t (3) = 1. Thereafter, similarly, the n-th row vector k (n)
Is selected, and finally the Nth row vector k (N) is k
(N) k t (l) = 0 [1 ≦ l <N] and k (N) k t
It is chosen such that (N) = 1. It is known that the base row vector k (n) of the KLT thus selected becomes the eigenvector of the covariance matrix R, and k (n) Rk t (n) gives its eigenvalue. This means that when performing orthogonal transformation on a signal sequence having a correlation coefficient ρ according to a stationary first-order Markov process, the KLT has the best performance for concentrating energy on a few coefficients. Therefore, KLT is an orthogonal transform that gives the best coding efficiency. It is also well known that when the correlation coefficient ρ of R is set to a value extremely close to 1.0, the basis vector of KLT determined for this R becomes the basis vector of DCT. Therefore, the DCT follows the stationary first-order Markov process, and the KLT is used for coding a signal sequence having extremely high correlation.
Gives the same coding efficiency as.
【0006】従来の画像信号符号化方法および復号化方
法は、画像信号が定常的で、かつ極めて相関が高いとい
う仮定のもとで、直交変換としてDCTを用いている。
以下にDCTを用いる従来の画像信号符号化方法につい
て、図面を参照しながら説明する。図3に示すように従
来の画像信号符号化方法は、画素ブロック切り出し手段
101、DCT手段102、量子化手段103、可変長
符号化手段104から構成される。The conventional image signal encoding method and decoding method use DCT as orthogonal transformation under the assumption that the image signal is stationary and has a very high correlation.
A conventional image signal encoding method using DCT will be described below with reference to the drawings. As shown in FIG. 3, the conventional image signal coding method is composed of a pixel block cutout unit 101, a DCT unit 102, a quantization unit 103, and a variable length coding unit 104.
【0007】以下各構成要素について説明する。まず、
画素ブロック切り出し手段101によって原画像信号よ
りN次の正方画素ブロックPが順次取り出される。フレ
ーム間予測方式を用いる場合は、前フレームと現フレー
ムの差分値が原画像信号であり、ここからN次正方画素
ブロックPが取り出される。次いでDCT手段102は
前記N次正方画素ブロックPに対しN次のDCT基底行
列Tを用いてTPTtなる演算を行ない、N次正方係数
ブロックCを算出する。画素ブロック内の画像信号が定
常的で、かつ極めて相関が高い場合は、DCTによって
画素ブロックの持つエネルギーは少ない数の係数に集中
する。さらに量子化手段103は前記のN次正方係数ブ
ロックCの各成分に対して量子化を行ない、N次正方量
子化係数ブロックQを生成する。ここで小さな値を持つ
係数は0に量子化される。そして最後に前記のN次正方
量子化係数ブロックQの各係数は可変長符号化手段10
4によって可変長符号に変換される。この際、0でない
有意係数の値のみを可変長符号とする事で効率よい符号
化が実現される。Each component will be described below. First,
The pixel block cutout unit 101 sequentially extracts N-th order square pixel blocks P from the original image signal. When the inter-frame prediction method is used, the difference value between the previous frame and the current frame is the original image signal, from which the Nth-order square pixel block P is extracted. Next, the DCT means 102 performs an operation of TPT t on the Nth-order square pixel block P using the Nth-order DCT basis matrix T to calculate an Nth-order square coefficient block C. When the image signal in the pixel block is stationary and has a very high correlation, the DCT concentrates the energy of the pixel block on a small number of coefficients. Further, the quantizing means 103 quantizes each component of the Nth-order square coefficient block C to generate an Nth-order square quantized coefficient block Q. Here, the coefficient having a small value is quantized to zero. Finally, each coefficient of the Nth-order square quantized coefficient block Q is variable length coding means 10
4 is converted into a variable length code. At this time, efficient coding is realized by using only the value of the significant coefficient that is not 0 as the variable length code.
【0008】次にDCTを用いる従来の画像信号復号化
方法について、図面を参照しながら説明する。図4に示
すように従来の画像信号復号化方法は、可変長符号復号
化手段201、逆量子化手段202、逆DCT手段20
3、画素ブロック配置手段204から構成される。Next, a conventional image signal decoding method using DCT will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 4, in the conventional image signal decoding method, the variable length code decoding means 201, the dequantization means 202, and the inverse DCT means 20 are used.
3 and the pixel block arranging means 204.
【0009】以下各構成要素について説明する。まず、
可変長符号復号化手段201は可変長符号をブロック単
位に復号し、N次正方量子化係数ブロックQ′を生成す
る。次いで逆量子化手段202は前記のN次正方量子化
係数ブロックQ′に対して逆量子化を行ない、N次正方
係数ブロックC′を生成する。さらに、逆DCT手段2
03は前記N次正方係数ブロックC′に対して、N次の
DCT基底行列Tを用いてTt C′Tなる演算を行な
い、N次正方画素ブロックP′を算出する。そして最後
に画素ブロック配置手段204は前記N次正方画素ブロ
ックP′を画像の所定位置に順次配置することで復号画
像信号が得られる。フレーム間予測方式を用いる場合
は、復号画像信号は前フレームと現フレームの差分値を
表す。Each component will be described below. First,
The variable length code decoding means 201 decodes the variable length code in block units, and generates an Nth-order square quantized coefficient block Q '. Next, the inverse quantizing means 202 inversely quantizes the Nth-order square quantized coefficient block Q ′ to generate an Nth-order square coefficient block C ′. Further, the inverse DCT means 2
03 performs an operation T t C'T on the Nth-order square coefficient block C'using the Nth-order DCT basis matrix T to calculate an Nth-order square pixel block P '. Finally, the pixel block arranging means 204 sequentially arranges the Nth-order square pixel blocks P ′ at predetermined positions in the image to obtain a decoded image signal. When the inter-frame prediction method is used, the decoded image signal represents the difference value between the previous frame and the current frame.
【0010】従って、画像信号が定常的で、かつ極めて
高い相関を有する場合は、上記従来例のようにDCTを
用いて効率よい符号化および復号化が実現できる。Therefore, when the image signals are stationary and have a very high correlation, efficient coding and decoding can be realized by using the DCT as in the conventional example.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のDCTを用いた画像信号の符号化方法および復号化
方法では、DCTを行なうN次正方画素ブロック内の画
像信号が定常的でなく局所的な特徴を有する場合、充分
な符号化効率が得られない問題があった。さらに、DC
TはN次正方画素ブロック内で局所的な特徴を有する部
分のエネルギーを多数の係数にわたって分散させてしま
うため、これら係数を量子化することによってモスキー
トノイズといわれる特有の雑音を復号画像信号に発生さ
せる問題があった。However, in the above-mentioned conventional image signal encoding and decoding methods using DCT, the image signal in the Nth-order square pixel block for DCT is not stationary but local. When it has a feature, there is a problem that sufficient encoding efficiency cannot be obtained. Furthermore, DC
Since T disperses the energy of a portion having a local feature in the Nth-order square pixel block over a large number of coefficients, quantization of these coefficients causes peculiar noise called mosquito noise to occur in the decoded image signal. There was a problem that caused it.
【0012】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、N次正方画素ブロック内の画像信号が定常的でなく
局所的な特徴を有する場合でも効率がよく、かつモスキ
ートノイズの発生が抑えられる符号化方法および復号化
方法と、前記符号化および復号化の直交変換に用いる正
規直交基底行列の算出方法を提供することを目的とす
る。The present invention solves the above-mentioned conventional problems and is efficient even when the image signal in the N-th square pixel block has a local feature that is not stationary, and suppresses the generation of mosquito noise. It is an object of the present invention to provide an encoding method and a decoding method, and a method for calculating an orthonormal basis matrix used for orthogonal transformation of the encoding and decoding.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の正規直交基底行列の算出方法は、N次正方
正規直交基底行列Bの互いに直交するN個のN次基底行
ベクトルb(1),b(2),…,b(N)を求めるに
あたり、n番目の基底行ベクトルb(n)がN次正方共
分散行列Rに対して、b(n)Rbt (n)を最大化
し、かつb(1),b(2),…,b(n−1)すべて
に対し直交するようにして、b(1)からb(N)まで
順次求める方法において、それぞれ異なるN次正方共分
散行列R(n)を用いるようにしたものである。In order to achieve the above object, a method for calculating an orthonormal basis matrix according to the present invention is a method of calculating N orthogonal basis row vectors b of N orthogonal square orthonormal basis matrices B which are orthogonal to each other. In obtaining (1), b (2), ..., B (N), the nth base row vector b (n) is b (n) Rb t (n) with respect to the Nth-order square covariance matrix R. Is maximized and is orthogonal to all b (1), b (2), ..., B (n-1), and in the method of sequentially obtaining from b (1) to b (N), different N The second-order square covariance matrix R (n) is used.
【0014】また、本発明の画像信号の符号化方法は、
上記の方法によって算出されたN次正方正規直交基底行
列Bを用い、N次正方画素ブロックPに対してBPBt
なる直交変換をほどこし、N次正方係数ブロックCを得
るようにしたものである。The image signal encoding method of the present invention is
Using the Nth-order square orthonormal basis matrix B calculated by the above method, for the Nth-order square pixel block P, BPB t
Then, the orthogonal transformation is performed to obtain the Nth-order square coefficient block C.
【0015】さらに、本発明の画像信号の復号化方法
は、上記の方法によって算出されたN次正方正規直交基
底行列Bを用い、N次正方係数ブロックC′に対してB
t C′Bなる直交変換をほどこし、N次正方画素ブロッ
クP′を得るようにしたものである。Furthermore, the image signal decoding method of the present invention uses the Nth-order square orthonormal basis matrix B calculated by the above method, and B is used for the Nth-order square coefficient block C '.
An orthogonal transformation of t C'B is performed to obtain an Nth-order square pixel block P '.
【0016】[0016]
【作用】本発明の正規直交基底行列の算出方法は、N次
正方正規直交基底行列Bの基底行ベクトルb(n)を求
める際、定常的な信号系列に対応する共分散行列だけで
なく非定常で局所的な特徴を有する信号系列に対応する
共分散行列など、それぞれ異なる共分散行列R(n)を
用いるので、さまざまな性質の信号系列に対してエネル
ギーを小数の係数に集中させる直行変換の基底行列を生
成できる。In the method of calculating the orthonormal basis matrix of the present invention, when obtaining the base row vector b (n) of the Nth-order square orthonormal basis matrix B, not only the covariance matrix corresponding to the stationary signal sequence but also the non-covariance matrix Since different covariance matrices R (n) such as covariance matrices corresponding to signal sequences having stationary and local characteristics are used, orthogonal transform for concentrating energy to a small number of coefficients for signal sequences of various properties Can generate the basis matrix of.
【0017】さらに、本発明の画像信号の符号化方法お
よび復号化方法は、上記のN次正方正規直交基底行列B
を用いて直交変換を行なうので、N次正方画素ブロック
内の画像信号が定常的でなく局所的な特徴を有する場合
でも符号化効率がよく、かつモスキートノイズの発生が
抑えられる。Furthermore, an image signal encoding method and an image signal decoding method of the present invention are the same as the above Nth-order square orthonormal basis matrix B.
Since the orthogonal transformation is performed by using, even if the image signal in the N-th square pixel block has a local feature that is not stationary, encoding efficiency is good and generation of mosquito noise is suppressed.
【0018】[0018]
【実施例】以下、本発明の第1の実施例として、正規直
交基底行列の算出方法を説明する。まず、(数2)に示
すように、算出するN次正方正規直交基底行列をB、そ
のN次基底行ベクトルをb(n)[1≦n≦N]とす
る。また、b(n)に対応するN次正方共分散行列をR
(n)とする。EXAMPLE A method of calculating an orthonormal basis matrix will be described below as a first example of the present invention. First, as shown in (Equation 2), the Nth-order square orthonormal basis matrix to be calculated is B, and the Nth-order basis row vector is b (n) [1 ≦ n ≦ N]. In addition, the Nth-order square covariance matrix corresponding to b (n) is R
(N).
【0019】[0019]
【数2】 [Equation 2]
【0020】まず、第1番目の行ベクトルb(1)は、
b(1)のノルムが1、すなわちb(1)bt (1)=
1なる制約の下で、b(1)R(1)bt (1)を最大
化するよう選ばれる。この操作は共分散行列R(1)が
表す統計的性質を持った信号系列に対し直交変換を行な
ったとき、b(1)に対応する係数に集中するエネルギ
ーを最大化させたことになる。First, the first row vector b (1) is
The norm of b (1) is 1, that is, b (1) b t (1) =
Under the constraint of 1, we choose to maximize b (1) R (1) b t (1). This operation means that when orthogonal transformation is performed on the signal sequence having the statistical property represented by the covariance matrix R (1), the energy concentrated on the coefficient corresponding to b (1) is maximized.
【0021】第2番目の行ベクトルb(2)は、b
(2)のノルムが1かつb(2)とすでに求めたb
(1)と直交する、すなわちb(2)bt (2)=1、
b(2)bt(1)=0なる制約の下で、b(2)R
(2)bt (2)を最大化するよう選ばれる。この操作
は共分散行列R(2)が表す統計的性質を持った信号系
列に対し直交変換を行なったとき、b(2)に対応する
係数に集中するエネルギーを最大化させたことになる。The second row vector b (2) is b
The norm of (2) is 1 and b (2) has already been obtained b
Orthogonal to (1), ie b (2) b t (2) = 1,
Under the constraint that b (2) b t (1) = 0, b (2) R
(2) b t is chosen to maximize (2). This operation means that the energy concentrated on the coefficient corresponding to b (2) is maximized when the orthogonal transformation is performed on the signal sequence having the statistical property represented by the covariance matrix R (2).
【0022】第3番目の行ベクトルb(3)は、b
(3)のノルムが1かつb(3)とすでに求めたb
(1)、b(2)が直交する、すなわちb(3)b
t (3)=1、b(3)bt (1)=0、b(3)bt
(2)=0なる制約の下で、b(3)R(3)b
t (3)を最大化するよう選ばれる。この操作は共分散
行列R(3)が表す統計的性質を持った信号系列に対し
直交変換を行なったとき、b(3)に対応する係数に集
中するエネルギーを最大化させたことになる。The third row vector b (3) is b
The norm of (3) is 1 and b (3) has already been obtained b
(1) and b (2) are orthogonal, that is, b (3) b
t (3) = 1, b (3) b t (1) = 0, b (3) b t
Under the constraint (2) = 0, b (3) R (3) b
Selected to maximize t (3). This operation means that when orthogonal transformation is performed on the signal sequence having the statistical property represented by the covariance matrix R (3), the energy concentrated on the coefficient corresponding to b (3) is maximized.
【0023】以後同様にn番目の行ベクトルb(n)が
選ばれ、最後にN番目の行ベクトルb(N)は、b
(N)のノルムが1かつb(N)とすでに求めたb
(1)、b(2)、…、b(N−2)、b(N−1)が
直交する、すなわちb(N)bt (N)=1かつb
(N)bt (l)=0[1≦l<N]となるよう唯一定
まる。Thereafter, similarly, the nth row vector b (n) is selected, and finally the Nth row vector b (N) is b.
The norm of (N) is 1 and b (N) has already been calculated.
(1), b (2), ..., b (N-2), b (N-1) are orthogonal, that is, b (N) b t (N) = 1 and b
Only (N) b t (l) = 0 [1 ≦ l <N].
【0024】各b(n)の選び方は、例えば非線形計画
問題として、b(n)bt (n)=1、b(n)b
t (l)=0[1≦l<n]を制約条件に−b(n)R
(n)b t (n)を最小化する問題として表せる。この
ような非線形計画問題は、例えば拡張ラグランジュ乗数
法を用いて最適解を得る事ができる。The method of selecting each b (n) is based on, for example, nonlinear programming.
The problem is b (n) bt(N) = 1, b (n) b
t(L) = 0 [1.ltoreq.l <n] as a constraint condition -b (n) R
(N) b tIt can be expressed as a problem of minimizing (n). this
Non-linear programming problems such as, for example, extended Lagrange multipliers
The optimal solution can be obtained using the method.
【0025】また、R(n)を例えば4次の共分散行列
としたときのR(n)[1≦n<4]の一例を(数3)
から(数4)に示した。このうち、R(1)とR(2)
は定常的な信号系列に対応する共分散行列、R(3)は
非定常的な信号系列に対応する共分散行列である。An example of R (n) [1 ≦ n <4] when R (n) is, for example, a fourth-order covariance matrix (Equation 3)
To (Equation 4). Of these, R (1) and R (2)
Is a covariance matrix corresponding to a stationary signal sequence, and R (3) is a covariance matrix corresponding to a non-stationary signal sequence.
【0026】[0026]
【数3】 (Equation 3)
【0027】[0027]
【数4】 [Equation 4]
【0028】以上述べたような正規直交基底行列の算出
方法によれば、さまざまな性質の信号系列に対してエネ
ルギーを少数の係数に集中させる直交変換の基底行列を
生成できる。According to the method of calculating the orthonormal basis matrix as described above, it is possible to generate the basis matrix of the orthogonal transformation for concentrating the energy in a small number of coefficients with respect to the signal sequence of various properties.
【0029】また、以上述べた各b(n)の選び方およ
びR(n)の値は一例であり、他の選び方、他の値を用
いてもよい。次に、本発明の第2の実施例として、画像
信号符号化方法について、図面を参照しながら説明す
る。図1に示すように本発明の画像信号符号化方法は、
画素ブロック切り出し手段301、直交変換手段30
2、量子化手段303、可変長符号化手段304から構
成される。The selection method of each b (n) and the value of R (n) described above are examples, and other selection methods and other values may be used. Next, as a second embodiment of the present invention, an image signal coding method will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the image signal encoding method of the present invention is
Pixel block cutout means 301, orthogonal transformation means 30
2, a quantizer 303 and a variable length encoder 304.
【0030】以下各構成要素について説明する。まず、
画素ブロック切り出し手段301によって原画像信号よ
りN次の正方画素ブロックPが順次取り出される。フレ
ーム間予測方式を用いる場合は、前フレームと現フレー
ムの差分値が原画像信号であり、ここからN次正方画素
ブロックPが取り出される。次いで直交変換手段302
は前記N次正方画素ブロックPに対し前記正規直交基底
行列の算出方法により算出されたN次の基底行列Bを用
いてBPBt なる演算を行ない、N次正方係数ブロック
Cを算出する。さらに量子化手段303は前記のN次正
方係数ブロックCの各成分に対して量子化を行ない、N
次正方量子化係数ブロックQを生成する。ここで小さな
値を持つ係数は0に量子化される。そして最後に前記の
N次正方量子化係数ブロックQの各係数は可変長符号化
手段304によって可変長符号に変換される。この際、
0でない有意係数の値のみを可変長符号とする事で効率
よい符号化が実現される。Each component will be described below. First,
The pixel block cutout unit 301 sequentially extracts N-th order square pixel blocks P from the original image signal. When the inter-frame prediction method is used, the difference value between the previous frame and the current frame is the original image signal, from which the Nth-order square pixel block P is extracted. Next, orthogonal transformation means 302
Performs an operation of BPB t on the Nth-order square pixel block P using the Nth-order basis matrix B calculated by the orthonormal basis matrix calculation method to calculate an Nth-order square coefficient block C. Further, the quantizing means 303 quantizes each component of the Nth-order square coefficient block C to obtain N,
The next square quantized coefficient block Q is generated. Here, the coefficient having a small value is quantized to zero. Finally, each coefficient of the Nth-order square quantized coefficient block Q is converted into a variable length code by the variable length coding means 304. On this occasion,
Efficient encoding is realized by using only the value of the significant coefficient that is not 0 as the variable length code.
【0031】次に、本発明の第3の実施例として、画像
信号復号化方法について、図面を参照しながら説明す
る。図2に示すように本発明の画像信号復号化方法は、
可変長符号復号化手段401、逆量子化手段402、逆
直交変換手段403、画素ブロック配置手段404から
構成される。Next, as a third embodiment of the present invention, an image signal decoding method will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 2, the image signal decoding method of the present invention is
The variable length code decoding means 401, the inverse quantization means 402, the inverse orthogonal transformation means 403, and the pixel block arrangement means 404 are included.
【0032】以下各構成要素について説明する。まず、
可変長符号復号化手段401は可変長符号をブロック単
位に復号し、N次正方量子化係数ブロックQ′を生成す
る。次いで、逆量子化手段402は前記のN次正方量子
化係数ブロックQ′に対して逆量子化を行ない、N次正
方係数ブロックC′を生成する。さらに、逆直交変換手
段403は前記N次正方係数ブロックC′に対して、前
記正規直交基底行列の算出方法により算出されたN次の
基底行列Bを用いてBt C′Bなる演算を行ない、N次
正方画素ブロックP′を算出する。そして最後に画素ブ
ロック配置手段404は前記N次正方画素ブロックP′
を画像の所定位置に順次配置することで復号画像信号が
得られる。フレーム間予測方式を用いる場合は、復号画
像信号は前フレームと現フレームの差分値を表す。Each component will be described below. First,
The variable-length code decoding means 401 decodes the variable-length code in block units to generate an Nth-order square quantized coefficient block Q '. Then, the inverse quantizing means 402 inversely quantizes the Nth-order square quantized coefficient block Q ′ to generate an Nth-order square coefficient block C ′. Furthermore, the inverse orthogonal transform unit 403 to the N th square coefficient block C ', performs B t C'B comprising calculation using the orthonormal basis matrix N following basis matrix B calculated by the calculation method of the , Nth-order square pixel block P ′ is calculated. Finally, the pixel block arranging means 404 causes the Nth-order square pixel block P '.
A decoded image signal can be obtained by sequentially arranging at the predetermined positions of the image. When the inter-frame prediction method is used, the decoded image signal represents the difference value between the previous frame and the current frame.
【0033】従って、以上述べたような画像信号の符号
化方法および復号化方法によれば、さまざまな性質の信
号系列に対してエネルギーを少数の係数に集中させる基
底行列により直交変換を行なうので、画像信号が定常的
でなく局所的な特徴を有する場合でも効率がよく、かつ
モスキートノイズの発生が抑えられる。Therefore, according to the above-described image signal encoding method and image signal decoding method, orthogonal transformation is performed by the basis matrix for concentrating energy in a small number of coefficients for signal sequences of various characteristics. Even if the image signal has local characteristics instead of stationary, it is efficient and suppresses the generation of mosquito noise.
【0034】また、以上述べた画像信号の符号化方法お
よび復号化方法は一例であって、直交変換手段302と
逆直交変換手段403以外は他の構成をとってもよい。The above-described image signal encoding method and image signal decoding method are merely examples, and other configurations may be adopted other than the orthogonal transform means 302 and the inverse orthogonal transform means 403.
【0035】[0035]
【発明の効果】以上の実施例から明らかなように、本発
明の直交基底行列算出方法によれば、正規直交基底行列
の基底ベクトルを求める際、定常的な信号系列に対応す
る共分散行列だけでなく非定常で局所的な特徴を有する
信号系列に対応する共分散行列など、各基底ベクトルに
対しそれぞれ異なる共分散行列を用いるので、さまざま
な性質の信号系列に対してエネルギーを少数の係数に集
中させる直交変換の基底行列を生成できる。As is apparent from the above embodiments, according to the orthogonal basis matrix calculation method of the present invention, when obtaining the basis vector of the orthonormal basis matrix, only the covariance matrix corresponding to a stationary signal sequence is obtained. However, since different covariance matrices are used for each basis vector, such as a covariance matrix corresponding to a non-stationary, local feature signal sequence, the energy is reduced to a small number of coefficients for signal sequences of various properties. It is possible to generate the basis matrix of the orthogonal transformation to be concentrated.
【0036】さらに、本発明の画像信号の符号化方法お
よび復号化方法によれば、さまざまな性質の信号系列に
対してエネルギーを少数の係数に集中させる基底行列を
用いて直交変換を行なうので、画像信号が定常的でなく
局所的な特徴を有する場合でも符号化効率がよく、かつ
モスキートノイズの発生が抑えられるので、高品質な復
号画像信号が得られるものである。Further, according to the image signal encoding method and image signal decoding method of the present invention, orthogonal transformation is performed using a basis matrix for concentrating energy in a small number of coefficients for signal sequences of various characteristics. Even if the image signal has local characteristics instead of stationary, the coding efficiency is high and the generation of mosquito noise is suppressed, so that a high-quality decoded image signal can be obtained.
【図1】本発明の一実施例の画像信号の符号化方法を説
明する図FIG. 1 is a diagram illustrating an image signal encoding method according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の一実施例の画像信号の復号化方法を説
明する図FIG. 2 is a diagram illustrating a method of decoding an image signal according to an embodiment of the present invention.
【図3】従来の画像信号の符号化方法を説明する図FIG. 3 is a diagram illustrating a conventional image signal encoding method.
【図4】従来の画像信号の復号化方法を説明する図FIG. 4 is a diagram for explaining a conventional image signal decoding method.
301 画素ブロック切り出し手段 302 直交変換手段 303 量子化手段 304 可変長符号化手段 401 可変長符号復号化手段 402 逆量子化手段 403 逆直交変換手段 404 画素ブロック配置手段 301 Pixel Block Extracting Means 302 Orthogonal Transforming Means 303 Quantizing Means 304 Variable Length Coding Means 401 Variable Length Code Decoding Means 402 Inverse Quantizing Means 403 Inverse Orthogonal Transforming Means 404 Pixel Block Arranging Means
Claims (3)
交するN個のN次基底行ベクトルb(1),b(2),
…,b(N)を求めるにあたり、n番目の基底行ベクト
ルb(n)がN次正方共分散行列Rに対して、b(n)
Rbt (n)を最大化し、かつb(1),b(2),
…,b(n−1)すべてに対し直交するようにして、b
(1)からb(N)まで順次求める方法において、それ
ぞれ異なるN次正方共分散行列R(n)を用いることを
特徴とする正規直交基底行列算出方法。1. N-th order N-order basis row vectors b (1), b (2), of the N-th order square orthonormal basis matrix B which are orthogonal to each other.
, B (N), the n-th base row vector b (n) is b (n) with respect to the Nth-order square covariance matrix R.
Rb t (n) is maximized, and b (1), b (2 ),
, B (n−1) are orthogonal to all b,
An orthonormal basis matrix calculation method characterized in that different Nth-order square covariance matrices R (n) are used in the method of sequentially obtaining from (1) to b (N).
N次正方正規直交基底行列Bを用い、N次正方画素ブロ
ックPに対してBPBt なる直交変換を施し、N次正方
係数ブロックCを得ることを特徴とする画像信号の符号
化方法。2. Using the Nth-order square orthonormal basis matrix B calculated by the method according to claim 1, an Nth-order square pixel block P is subjected to an orthogonal transformation BPB t to obtain an Nth-order square coefficient block C. A method for encoding an image signal, which is characterized by being obtained.
N次正方正規直交基底行列Bを用い、N次正方係数ブロ
ックC′に対してBt C′Bなる直交変換を施し、N次
正方画素ブロックP′を得ることを特徴とする画像信号
の復号化方法。3. An N-th order tetragonal coefficient block C ′ is subjected to an orthogonal transformation of B t C′B by using an N-th order square orthonormal basis matrix B calculated by the method according to claim 1, A method of decoding an image signal, which comprises obtaining a pixel block P '.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6159048A JPH0830585A (en) | 1994-07-12 | 1994-07-12 | Methods for encoding and decoding picture signal by orthogonal base matrix calculating method |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6159048A JPH0830585A (en) | 1994-07-12 | 1994-07-12 | Methods for encoding and decoding picture signal by orthogonal base matrix calculating method |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0830585A true JPH0830585A (en) | 1996-02-02 |
Family
ID=15685095
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6159048A Pending JPH0830585A (en) | 1994-07-12 | 1994-07-12 | Methods for encoding and decoding picture signal by orthogonal base matrix calculating method |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0830585A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0795841A3 (en) * | 1996-03-13 | 1999-10-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for creating an image transform matrix |
-
1994
- 1994-07-12 JP JP6159048A patent/JPH0830585A/en active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP0795841A3 (en) * | 1996-03-13 | 1999-10-06 | Siemens Aktiengesellschaft | Method for creating an image transform matrix |
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