專利名稱：圖象壓縮、擴(kuò)展方法和圖象壓縮、擴(kuò)展裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及作為可統(tǒng)一地實現(xiàn)無損耗編碼、有損耗編碼的下一代圖象編碼方式的平臺而引人注目的、以無損耗弱波變換為基礎(chǔ)的圖象壓縮(圖象編碼)、圖象擴(kuò)展(圖象解碼)方法和裝置。
背景技術(shù)：
在以現(xiàn)有的弱波變換及DCT等線性變換為基礎(chǔ)構(gòu)成的圖象壓縮、擴(kuò)展裝置中，為了以更少的執(zhí)行存儲器、更少的運(yùn)算次數(shù)來實現(xiàn)逐行地(progressively)再生(重放)、顯示圖象數(shù)據(jù)的功能，利用弱波反變換及DCT反變換等是線性變換(線性系統(tǒng))這一情況，因為在該反變換中需要的運(yùn)算和變換系數(shù)區(qū)域中的信息的更新時進(jìn)行的加法運(yùn)算的運(yùn)算順序是可換的，故通過調(diào)換該順序，只對信息的更新中所需要的變換系數(shù)信息進(jìn)行反變換，在圖象區(qū)域中將所得到的結(jié)果加到剛才被再生的圖象數(shù)據(jù)上，來實現(xiàn)圖象的逐行再生、顯示。


圖1例如是根據(jù)IEEE數(shù)據(jù)壓縮會議(DCC96、1996年4月“用于逐行傳送的子帶分離信號的快速重新構(gòu)成”)中示出的記載內(nèi)容作成的執(zhí)行調(diào)換了上述運(yùn)算順序的處理順序的圖象擴(kuò)展裝置的框圖，在圖中，在反變換部101中對更新前的變換系數(shù)信息b0進(jìn)行反變換，在反變換部102中對更新信息Δb0進(jìn)行反變換之后，在變換系數(shù)信息更新部103中對兩反變換部的輸出進(jìn)行加法運(yùn)算，得到再生圖象(b0+Δb0)104。
如上所述，在以現(xiàn)有的線性變換為基礎(chǔ)的圖象壓縮、擴(kuò)展裝置中的圖象的逐行再生、顯示中，通過利用變換的線性，只對信息的更新中所需要的變換系數(shù)信息進(jìn)行反變換，將所得到的結(jié)果加到剛才被生成的圖象上，可不另外保存在再生剛才被生成的圖象時使用的變換系數(shù)的信息而實現(xiàn)圖象的逐行再生、顯示。其結(jié)果，可減少執(zhí)行存儲器的數(shù)目。
此外，在只由更新中所需要的變換系數(shù)來再生數(shù)據(jù)的情況下，利用值為零的系數(shù)較多的性質(zhì)，通過省略對于該系數(shù)的反變換運(yùn)算，可實現(xiàn)處理的高速化。
但是，在上述現(xiàn)有的以線性變換為基礎(chǔ)的圖象壓縮、擴(kuò)展裝置中，存在因量化誤差引起的、不能得到具有與原來的圖象嚴(yán)格地相同的水平的圖象質(zhì)量的高圖象質(zhì)量的再生圖象的問題。
另一方面，在以無損耗弱波變換為基礎(chǔ)的圖象壓縮、擴(kuò)展裝置中，雖然可得到高圖象質(zhì)量的再生圖象，但由于作為擴(kuò)展裝置的平臺的無損耗弱波反變換包含非線性運(yùn)算，故為了實現(xiàn)圖象的逐行再生、顯示，不得不通過在弱波變換系數(shù)區(qū)域中進(jìn)行了信息的更新之后進(jìn)行無損耗弱波反變換來實現(xiàn)圖象的逐行再生、顯示。因此，為了更新所顯示的圖象，必須全部保存在生成更新前的圖象方面使用的無損耗弱波變換系數(shù)，即，進(jìn)行無損耗弱波反變換之前的信息，因此，存在不能減少執(zhí)行存儲器的容量、不能實現(xiàn)高速的圖象的逐行再生、顯示的問題。
此外，如果是對只由更新中所需要的信息構(gòu)成的無損耗弱波變換系數(shù)進(jìn)行無損耗弱波反變換，則由于值為零的變換系數(shù)的數(shù)目相對地較多，故通過利用這一點(diǎn)，應(yīng)該能降低無損耗弱波反變換時的運(yùn)算次數(shù)，使處理實現(xiàn)高速化，但由于在變換系數(shù)區(qū)域中進(jìn)行了信息的更新之后來進(jìn)行無損耗弱波反變換，故值為零的變換系數(shù)的個數(shù)已相對地減少，存在不能期待利用在表示更新中所需要的弱波變換系數(shù)中值為零的系數(shù)較多的性質(zhì)來實現(xiàn)處理的高速化的問題。即，以線性變換為基礎(chǔ)的圖象壓縮、擴(kuò)展裝置和以無損耗弱波變換為基礎(chǔ)的圖象壓縮、擴(kuò)展裝置各有優(yōu)缺點(diǎn)。
本發(fā)明是為了解決上述的問題而進(jìn)行的，其目的在于，在以無損耗弱波變換、反變換為基礎(chǔ)的圖象壓縮、擴(kuò)展裝置中能減少執(zhí)行存儲器的消耗量來實現(xiàn)圖象的逐行再生、顯示，可得到高圖象質(zhì)量的再生圖象。
發(fā)明的公開本發(fā)明的第1方面所述的圖象壓縮、擴(kuò)展方法中，在圖象壓縮一側(cè)，對進(jìn)行了無損耗弱波變換的無損耗弱波變換系數(shù)進(jìn)行量化、熵編碼，在圖象擴(kuò)展一側(cè)，對于進(jìn)行了熵解碼、反量化的無損耗弱波變換系數(shù)，在進(jìn)行無損耗弱波反變換以生成圖象時，在對所發(fā)生的反量化前的數(shù)據(jù)與進(jìn)行了熵解碼、反量化的下一組更新數(shù)據(jù)進(jìn)行加法運(yùn)算后進(jìn)行上述無損耗弱波反變換。
利用這樣的構(gòu)成，具有下述效果可利用以無損耗弱波變換為基礎(chǔ)的圖象壓縮、擴(kuò)展方法來實現(xiàn)逐行顯示，可得到具有與原來的圖象嚴(yán)格地相同的水平的圖象質(zhì)量的高圖象質(zhì)量的再生圖象。
本發(fā)明的第2方面所述的圖象壓縮、擴(kuò)展方法中，在圖象壓縮一側(cè)，對進(jìn)行了無損耗弱波變換的無損耗弱波變換系數(shù)進(jìn)行量化、熵編碼，在圖象擴(kuò)展一側(cè)，對于進(jìn)行了熵解碼、反量化的無損耗弱波變換系數(shù)，在進(jìn)行無損耗弱波反變換以生成圖象的同時，通過將由該無損耗弱波反變換生成的圖象加到已經(jīng)生成的圖象上，由對圖象質(zhì)量進(jìn)行一個階段的更新時所需要的信息和進(jìn)行上述無損耗弱波反變換之前的變換系數(shù)的信息的一部分來生成更新圖象時所需要的更新輔助信息。
利用這樣的構(gòu)成，具有下述效果在實現(xiàn)逐行再生、顯示時，沒有必要全部保存生成更新前圖象中使用的變換系數(shù)信息，可降低執(zhí)行存儲器的容量。
本發(fā)明的第3方面所述的圖象壓縮、擴(kuò)展裝置包括圖象壓縮裝置，該裝置具有無損耗弱波變換部和逐行編碼生成部，所述無損耗弱波變換部對數(shù)字圖象進(jìn)行無損耗弱波變換，所述逐行編碼生成部對作為無損耗弱波變換的結(jié)果得到的無損耗弱波變換系數(shù)進(jìn)行量化、熵編碼，生成附加到已經(jīng)生成的編碼比特流上的編碼比特流，同時一邊重復(fù)該操作直到量化誤差的值變成零，一邊生成逐行編碼比特流；以及圖象擴(kuò)展裝置，該裝置具有無損耗弱波反變換部；變換系數(shù)緩沖器；以及變換系數(shù)信息更新部，所述無損耗弱波反變換部將對上述逐行編碼比特流的數(shù)據(jù)進(jìn)行N階段更新所需要的N種數(shù)據(jù)的每一種作為一個處理單位，對于進(jìn)行了熵解碼、反量化的無損耗弱波變換系數(shù)進(jìn)行無損耗弱波反變換來生成圖象，所述變換系數(shù)緩沖器保存在生成該圖象時發(fā)生的反量化前的變換系數(shù)數(shù)據(jù)的一部分，所述變換系數(shù)信息更新部通過在圖象區(qū)域中進(jìn)行將由下述3個方面的數(shù)據(jù)生成的更新輔助信息加到剛才再生、顯示的圖象上的處理來更新圖象信息，這3個方面的數(shù)據(jù)是由無損耗弱波反變換部對變換系數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行了無損耗弱波反變換的數(shù)據(jù)，所述變換系數(shù)數(shù)據(jù)是對承載更新該圖象的信息的下一個處理單位進(jìn)行了熵解碼、反量化而得到的；該反變換數(shù)據(jù)的一部分；以及在上述的變換系數(shù)緩沖器中保存的數(shù)據(jù)。
利用這樣的構(gòu)成，具有下述效果可利用以無損耗弱波變換為基礎(chǔ)的圖象壓縮、擴(kuò)展方法來實現(xiàn)逐行顯示，可得到具有與原來的圖象嚴(yán)格地相同的水平的圖象質(zhì)量的高圖象質(zhì)量的再生圖象。
本發(fā)明的第4方面所述的圖象壓縮、擴(kuò)展裝置包括圖象壓縮裝置，該裝置具有無損耗弱波變換部和逐行編碼生成部，所述無損耗弱波變換部對數(shù)字圖象進(jìn)行無損耗弱波變換，所述逐行編碼生成部對作為無損耗弱波變換的結(jié)果得到的無損耗弱波變換系數(shù)進(jìn)行量化、熵編碼，生成附加到已經(jīng)生成的編碼比特流上的編碼比特流，同時一邊重復(fù)該操作直到量化誤差的值變成零，一邊生成逐行編碼比特流；以及圖象擴(kuò)展裝置，該裝置具有無損耗弱波反變換部；變換系數(shù)緩沖器；以及更新輔助信息生成部，所述無損耗弱波反變換部將對上述逐行編碼比特流的數(shù)據(jù)進(jìn)行N階段更新所需要的N種數(shù)據(jù)的每一種作為一個處理單位，對于進(jìn)行了熵解碼、反量化的無損耗弱波變換系數(shù)進(jìn)行無損耗弱波反變換來生成圖象，所述變換系數(shù)緩沖器保存在所述無損耗弱波變換系數(shù)中的對圖象質(zhì)量進(jìn)行又一個階段更新時所需要的信息，所述更新輔助信息生成部由所述變換系數(shù)緩沖器中存儲的信息和在進(jìn)行該無損耗弱波反變換之前的變換系數(shù)的信息來生成通過將利用上述無損耗弱波反變換生成的圖象加到已經(jīng)生成的圖象上以更新圖象時另外需要的更新輔助信息。
利用這樣的構(gòu)成，具有下述效果在實現(xiàn)逐行再生、顯示時，沒有必要全部保存生成更新前圖象中使用的變換系數(shù)信息，可降低執(zhí)行存儲器的容量。
本發(fā)明的第5方面所述的圖象壓縮、擴(kuò)展裝置包括圖象壓縮裝置，該裝置具有利用S變換來實現(xiàn)無損耗弱波變換的S變換部；以及圖象擴(kuò)展裝置，該裝置具有利用S反變換來實現(xiàn)無損耗弱波反變換的S反變換部，其中更新輔助信息的生成只由在通過無損耗弱波反變換來生成更新前的圖象方面所需要的各無損耗弱波S變換系數(shù)的LSB和只承載更新中所需要的信息的無損耗弱波S變換系數(shù)的LSB來進(jìn)行。
利用這樣的構(gòu)成，具有下述效果在實現(xiàn)逐行再生、顯示時，可將為了生成必要的更新輔助信息而事先保存的變換系數(shù)的信息量減少到每一個變換系數(shù)1比特，可減少執(zhí)行存儲器的容量。
本發(fā)明的第6方面所述的圖象壓縮、擴(kuò)展裝置包括圖象壓縮裝置，該裝置具有利用TS變換來實現(xiàn)無損耗弱波變換的TS變換部；以及圖象擴(kuò)展裝置，該裝置具有利用TS反變換來實現(xiàn)無損耗弱波反變換的TS反變換部(由S變換和位于其前級的線性變換和非線性變換來構(gòu)成)，作為第1階段，通過位于S反變換的前級的反變換的逐行再生處理中的更新輔助信息的生成只由通過該反變換生成更新前的數(shù)據(jù)方面所需要的各變換系數(shù)的低位2比特和只承載在新的更新中所需要的信息的各變換系數(shù)的低位2比特來進(jìn)行，作為第2階段，將以這種方式得到的更新信息作為輸入，通過S反變換逐行地進(jìn)行再生，由此，圖象擴(kuò)展裝置中的圖象的逐行再生、顯示利用通過S反變換的2階段的處理來進(jìn)行。
利用這樣的構(gòu)成，具有下述效果與使用S變換、S反變換的情況相比，在相同的比特率下進(jìn)行比較，可得到圖象質(zhì)量更好的再生圖象。
本發(fā)明的第7方面所述的圖象壓縮、擴(kuò)展裝置中，圖象壓縮裝置或圖象擴(kuò)展裝置具備S變換/TS變換選擇部，它對于利用無損耗弱波變換發(fā)生的最低頻率分量，通過在各x、y方向上重復(fù)地進(jìn)行頻帶分割來分割為所希望的頻帶數(shù)目，并選擇無損耗弱波變換，使其不一定使用單一的變換，而是根據(jù)各方向、各重復(fù)的情況有選擇地使用S變換、TS變換。
利用這樣的構(gòu)成，具有下述效果與使用S變換、S反變換的情況相比，在相同的比特率下進(jìn)行比較，可得到圖象質(zhì)量更好的再生圖象，與在全部的變換、反變換中使用TS變換、TS反變換的情況相比，可減少執(zhí)行存儲器的容量。
本發(fā)明的第8方面所述的圖象壓縮、擴(kuò)展裝置包括圖象壓縮裝置，該裝置具有無損耗弱波變換部和逐行編碼生成部，所述無損耗弱波變換部對數(shù)字圖象進(jìn)行無損耗弱波變換，所述逐行編碼生成部對作為無損耗弱波變換的結(jié)果得到的無損耗弱波變換系數(shù)進(jìn)行量化、熵編碼，生成附加到已經(jīng)生成的編碼比特流上的編碼比特流，與此同時一邊重復(fù)該操作直到量化誤差的值變成零，一邊生成逐行編碼比特流；以及圖象擴(kuò)展裝置，該裝置具有無損耗弱波反變換部；變換系數(shù)緩沖器；更新輔助信息生成部；零系數(shù)判定部；以及零系數(shù)運(yùn)算省略部，所述無損耗弱波反變換部將對上述逐行編碼比特流的數(shù)據(jù)進(jìn)行N階段更新所需要的N種數(shù)據(jù)的每一種作為一個處理單位，對于進(jìn)行了熵解碼、反量化的無損耗弱波變換系數(shù)進(jìn)行無損耗弱波反變換來生成圖象，所述變換系數(shù)緩沖器保存在所述無損耗弱波變換系數(shù)中的對圖象質(zhì)量進(jìn)行又一個階段更新時所需要的信息，所述更新輔助信息生成部從所述變換系數(shù)緩沖器中存儲的信息和在進(jìn)行該無損耗弱波反變換之前的變換系數(shù)的信息來生成通過將利用上述無損耗弱波反變換生成的圖象加到已經(jīng)生成的圖象上以更新圖象時另外需要的更新輔助信息，所述零系數(shù)判定部在進(jìn)行上述無損耗弱波反變換之前判定各變換系數(shù)的值是否為零，所述零系數(shù)運(yùn)算省略部省略對于值為零的變換系數(shù)的無損耗弱波反變換中的積和運(yùn)算。
利用這樣的構(gòu)成，具有可使逐行再生、顯示處理實現(xiàn)高速化的效果。
本發(fā)明的第9方面所述的圖象壓縮、擴(kuò)展裝置中，圖象擴(kuò)展裝置具備零數(shù)目計數(shù)部，它對變換系數(shù)的連續(xù)地發(fā)生的值為零的個數(shù)(零的數(shù)目)進(jìn)行計數(shù)，如果達(dá)到預(yù)定的計數(shù)值，則輸出省略無損耗弱波反變換中的積和運(yùn)算的信號。
利用這樣的構(gòu)成，具有可使逐行再生、顯示處理實現(xiàn)進(jìn)一步高速化的效果。
本發(fā)明的第10方面所述的圖象壓縮、擴(kuò)展裝置是將本發(fā)明的第3方面至本發(fā)明的第9方面中的任一方面所述的圖象壓縮、擴(kuò)展裝置應(yīng)用于傳真機(jī)的圖象解碼處理的裝置。
利用這樣的構(gòu)成，具有在傳真機(jī)的圖象解碼處理中可減少執(zhí)行存儲器的消耗量、得到高圖象質(zhì)量的圖象的效果。
本發(fā)明的第11方面所述的圖象壓縮、擴(kuò)展裝置是將本發(fā)明的第3方面至本發(fā)明的第9方面中的任一方面所述的圖象壓縮、擴(kuò)展裝置應(yīng)用于攜帶信息終端的圖象解碼處理的裝置。
利用這樣的構(gòu)成，具有在攜帶終端的圖象解碼處理中可減少執(zhí)行存儲器的消耗量、得到高圖象質(zhì)量的圖象的效果。
本發(fā)明的第12方面所述的圖象壓縮、擴(kuò)展裝置是將本發(fā)明的第3方面至本發(fā)明的第9方面中的任一方面所述的圖象壓縮、擴(kuò)展裝置應(yīng)用于高圖象質(zhì)量的顯示裝置的圖象解碼處理的裝置。
利用這樣的構(gòu)成，具有在高圖象質(zhì)量的顯示裝置的圖象解碼處理中可減少執(zhí)行存儲器的消耗量、得到高圖象質(zhì)量的圖象的效果。
本發(fā)明的第13方面所述的圖象壓縮、擴(kuò)展裝置是將本發(fā)明的第3方面至本發(fā)明的第9方面中的任一方面所述的圖象壓縮、擴(kuò)展裝置應(yīng)用于打印機(jī)的圖象解碼處理的裝置。
利用這樣的構(gòu)成，具有在打印機(jī)的圖象解碼處理中可減少執(zhí)行存儲器的消耗量、得到高圖象質(zhì)量的圖象的效果。
附圖的簡單說明圖1是示出現(xiàn)有的圖象擴(kuò)展裝置的構(gòu)成的框圖。
圖2是示出本發(fā)明的實施形態(tài)1的圖象壓縮裝置的構(gòu)成的框圖。
圖3是示出本發(fā)明的實施形態(tài)1的圖象擴(kuò)展裝置的構(gòu)成的框圖。
圖4是示出本發(fā)明的實施形態(tài)2的圖象擴(kuò)展裝置的構(gòu)成的框圖。
圖5是示出本發(fā)明的實施形態(tài)3中的圖象壓縮、擴(kuò)展裝置的無損耗弱波變換部和無損耗弱波反變換部構(gòu)成的框圖。
圖6是示出本發(fā)明的實施形態(tài)3中的S變換部的構(gòu)成的框圖。
圖7是示出本發(fā)明的實施形態(tài)4中的圖象壓縮、擴(kuò)展裝置的無損耗弱波變換部和無損耗弱波反變換部構(gòu)成的框圖。
圖8是示出本發(fā)明的實施形態(tài)4中的TS反變換部的構(gòu)成的細(xì)節(jié)的框圖。
圖9是示出本發(fā)明的實施形態(tài)4中的由位于S變換的前級的線性變換和反線性變換構(gòu)成的變換部(以下稱為T變換部)的構(gòu)成的框圖。
圖10是示出更新輔助信息的生成表的圖。
圖11是示出本發(fā)明的實施形態(tài)5中的圖象壓縮、擴(kuò)展裝置的無損耗弱波變換部和無損耗弱波反變換部構(gòu)成的框圖。
圖12是示出本發(fā)明的實施形態(tài)6的圖象擴(kuò)展裝置的構(gòu)成的框圖。
用于實施發(fā)明的最佳形態(tài)以下，為了更詳細(xì)地說明本發(fā)明，按照所附的圖來說明實施本發(fā)明用的最佳形態(tài)。
實施形態(tài)1圖2是示出本發(fā)明的實施形態(tài)1的圖象壓縮裝置的構(gòu)成的框圖，在圖中，1是無損耗弱波變換部，2是逐行編碼生成部。上述無損耗弱波變換部1由下述部分構(gòu)成x方向1維無損耗弱波變換部3；由該x方向1維無損耗弱波變換部變換、生成的低頻分量的對于y方向的第1y方向1維無損耗弱波變換部4；由x方向1維無損耗弱波變換部同樣地變換、生成的低頻分量的對于y方向的第2y方向1維無損耗弱波變換部5；以及頻帶分割控制部6。此外，上述逐行編碼生成部2由下述部分構(gòu)成減法運(yùn)算部7；量化部8；熵編碼部9和局部反量化控制部10。11是將熵編碼部9的輸出作為輸入，控制量化部8的逐行編碼控制部。
圖3是示出本發(fā)明的實施形態(tài)1的圖象擴(kuò)展裝置的構(gòu)成的框圖，在圖中，12是逐行解碼處理部，該逐行解碼處理部12包括熵解碼部13、反量化部14、無損耗反弱波變換部15。16是控制上述熵解碼部13的逐行解碼控制部。
上述無損耗反弱波變換部15由下述部分構(gòu)成第1y方向1維無損耗反弱波變換部17；第2y方向1維無損耗反弱波變換部18；x方向1維無損耗反弱波變換部19和頻帶合成控制部20。
而且，由于上述第1和第2y方向1維無損耗反弱波變換部17、18和x方向1維無損耗反弱波變換部19的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相同，故如果作為其一例示出第2y方向1維無損耗反弱波變換部18的結(jié)構(gòu)，則它包括多個變換系數(shù)緩沖器21a～21n；變換系數(shù)信息更新部22a～22n；無損耗反弱波變換部23a～23n；以及再生圖象部24a～24n。
其次，說明其工作情況。
輸入到圖象壓縮裝置中的圖象的圖象頻帶被x方向1維無損耗弱波變換部3、第1y方向1維無損耗弱波變換部4和第2y方向1維無損耗弱波變換部5所分割，對于該被分割的頻帶的最低分量，重復(fù)進(jìn)行上述的頻帶分割，對該分割輸出依次進(jìn)行無損耗弱波變換，生成只由整數(shù)值構(gòu)成的無損耗弱波變換系數(shù)。
其次，將該被生成的無損耗弱波變換系數(shù)送到逐行編碼數(shù)據(jù)生成部2中，首先，為了生成最粗的逐行編碼圖象數(shù)據(jù)，對于從無損耗弱波變換部1作為輸入接受的變換系數(shù)，由量化部8進(jìn)行量化處理。將該被生成的量化數(shù)據(jù)送到進(jìn)行Huffman編碼、算術(shù)編碼等的熵編碼部9中，進(jìn)行熵編碼，生成編碼比特流。
接著，為了對在量化部8中的量化誤差、即因量化而缺失的信息另外進(jìn)行編碼，由減法運(yùn)算部7計算量化誤差、即由剛才輸入到量化部8中的變換系數(shù)構(gòu)成的數(shù)據(jù)與由局部反量化部10對由量化部8進(jìn)行了量化的數(shù)據(jù)進(jìn)行了反量化后的數(shù)據(jù)的差分，對于該差分?jǐn)?shù)據(jù)，由量化部8、熵編碼部9、局部反量化部10進(jìn)行量化、熵編碼、量化。
由熵編碼部9進(jìn)行了熵編碼得到的編碼數(shù)據(jù)，作為更新前面得到的最粗的圖象的數(shù)據(jù)，附加到與已經(jīng)得到的該圖象對應(yīng)的編碼數(shù)據(jù)的后面。
再有，為了對因這樣的更新圖象數(shù)據(jù)的量化而損失的信息進(jìn)行編碼，對剛才輸入到量化部8中的數(shù)據(jù)與對該數(shù)據(jù)進(jìn)行量化、反量化得到的數(shù)據(jù)的差分?jǐn)?shù)據(jù)、即量化誤差信號，同樣由局部反量化部10進(jìn)行量化、熵編碼，每次重復(fù)進(jìn)行將更新圖象數(shù)據(jù)附加到已經(jīng)生成的編碼數(shù)據(jù)的后面的處理，直到因量化引起的信息的損失消失，即直到量化誤差為零為止，或者，直到為了結(jié)束重復(fù)的處理，不對量化誤差信號、即差分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行量化，而是按原樣進(jìn)行編碼為止。
在以上那樣的處理框圖中，逐行編碼控制部11進(jìn)行必要的處理或控制，以便由粗至密地決定量化部8中的量化步長，判定量化誤差是否為零，或在不進(jìn)行量化的情況下對差分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行編碼等的圖象的逐行編碼。
在本實施形態(tài)1中示出的的圖象擴(kuò)展裝置中，如圖3中所示，如果在圖象擴(kuò)展裝置中將上述逐行編碼比特流輸入到熵解碼部13中，則首先由該逐行編碼比特流取出在再生最粗的圖象方面所需要的編碼數(shù)據(jù)(比特/變換系數(shù)b0)。由熵解碼部13對其進(jìn)行熵解碼并由反量化部14進(jìn)行了反量化后，在第1y方向1維無損耗反弱波變換部17、第2y方向1維無損耗反弱波變換部18和x方向1維無損耗反弱波變換部19中進(jìn)行必要的處理，得到再生圖象。
此時，因為上述y方向、x方向1維無損耗反弱波變換部17～19的工作相同，故作為其一例說明第2y方向1維無損耗反弱波變換部18的工作。首先，如果輸入在再生進(jìn)行了熵解碼、反量化的最粗的圖象方面所需要的編碼數(shù)據(jù)，則通過由無損耗反弱波變換部23a進(jìn)行無損耗反弱波變換來生成最粗的再生圖象b0(bit/pel)。
此時，將在生成該再生圖象b0(bit/pel)時發(fā)生的無損耗反弱波變換前的數(shù)據(jù)b0(比特/變換系數(shù))保存在變換系數(shù)緩沖器21a中，準(zhǔn)備在較近的將來用于由變換系數(shù)信息更新部22a進(jìn)行的信息的更新、即逐行再生。其次，從編碼比特流中取出在將最粗的圖象的圖象質(zhì)量更新一個階段所需要的Δb0(比特/變換系數(shù))，對其進(jìn)行了熵解碼、反量化之后，由變換系數(shù)信息更新部22a將其與方才為了逐行顯示而保存在變換系數(shù)緩沖器21a中的數(shù)據(jù)b0(比特/變換系數(shù))相加(b0+Δb0=b1)，其后，通過由無損耗反弱波變換部23b進(jìn)行無損耗反弱波變換，生成使被顯示的最粗的圖象的圖象質(zhì)量提高一個階段的再生圖象b1(bit/pel)。
在此，為了在將來實現(xiàn)使圖象質(zhì)量再提高一個階段的圖象的再生、逐行顯示，也將無損耗反弱波變換前的數(shù)據(jù)保存在變換系數(shù)緩沖器21b中，直到變換系數(shù)緩沖器21n為止重復(fù)同樣的工作。對于第1y方向1維無損耗反弱波變換部17也同樣進(jìn)行上述工作，對于由該第1、第2y方向1維無損耗反弱波變換部17、18進(jìn)行了反變換的信號，由x方向1維無損耗反弱波變換部19同樣進(jìn)行上述工作。
如上所述，按照本實施形態(tài)1，事先保存在生成更新之前的圖象方面所需要的無損耗弱波變換系數(shù)，在變換系數(shù)區(qū)域中將該變換系數(shù)的值與通過對在更新方面需要的編碼比特流進(jìn)行熵解碼、反量化得到的值相加之后進(jìn)行無損耗弱波反變換，由此可利用以無損耗弱波變換為基礎(chǔ)的圖象圖象壓縮、擴(kuò)展裝置來實現(xiàn)逐行顯示，具有最終能得到成為與原圖象相同的圖象的高圖象質(zhì)量的再生圖象。
實施形態(tài)2圖4是示出本發(fā)明的實施形態(tài)2的圖象擴(kuò)展裝置的構(gòu)成的框圖，與上述圖3相同的部分附以相同的符號，省略重復(fù)的說明。在圖中，無損耗反弱波變換部15由下述部分構(gòu)成第1y方向1維無損耗反弱波變換部31；第2y方向1維無損耗反弱波變換部32；x方向1維無損耗反弱波變換部33；加法運(yùn)算部34～36；以及頻帶合成控制部20。
而且，由于上述第1和第2y方向1維無損耗反弱波變換部31、32的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相同，故如果作為其一例示出第2y方向1維無損耗反弱波變換部32的結(jié)構(gòu)，則它包括無損耗反弱波變換部32a；變換系數(shù)緩沖器32b；以及更新輔助信息生成部32c。此外，上述x方向無損耗反弱波變換部33包括無損耗反弱波變換部33a；變換系數(shù)緩沖器33b；以及更新輔助信息生成部33c。
其次，說明其工作情況。
首先，如圖2中所示，在圖象壓縮裝置中，在無損耗弱波變換部1中，首先由x方向1維無損耗弱波變換部3進(jìn)行朝向圖象的x方向的1維無損耗弱波變換，接著，對于所得到的變換圖象，將由第1、第2y方向1維無損耗弱波變換部4、5進(jìn)行朝向y方向的1維無損耗弱波變換的處理作為一個單位，通過按照頻帶分割控制部6的指令以所希望的次數(shù)重復(fù)該處理，實現(xiàn)圖象的無損耗弱波變換，生成無損耗弱波變換系數(shù)。
其次，將該被生成的無損耗弱波變換系數(shù)送到逐行編碼數(shù)據(jù)生成部2中，首先，為了生成最粗的逐行編碼圖象數(shù)據(jù)，對于從無損耗弱波變換部1作為輸入接受的變換系數(shù)，由量化部8進(jìn)行量化處理。將該被生成的量化數(shù)據(jù)送到進(jìn)行Huffman編碼、算術(shù)編碼等的熵編碼部9中，進(jìn)行熵編碼，生成編碼比特流。
接著，為了對在量化部8中的量化誤差、即因量化而缺失的信息另外進(jìn)行編碼，由減法運(yùn)算部7計算量化誤差、即由剛才輸入到量化部8中的變換系數(shù)構(gòu)成的數(shù)據(jù)與由局部反量化部10對由量化部8進(jìn)行了量化的數(shù)據(jù)進(jìn)行了反量化后的數(shù)據(jù)的差分，對于該差分?jǐn)?shù)據(jù)，由量化部8、熵編碼部9進(jìn)行量化、熵編碼。
由熵編碼部9進(jìn)行了熵編碼得到的編碼數(shù)據(jù)，作為更新前面得到的最粗的圖象的數(shù)據(jù)，附加到與已經(jīng)得到的該圖象對應(yīng)的編碼數(shù)據(jù)的后面。
再有，為了對因這樣的更新圖象數(shù)據(jù)的量化而損失的信息進(jìn)行編碼，對剛才輸入到量化部8中的數(shù)據(jù)與對該數(shù)據(jù)進(jìn)行量化、反量化得到的數(shù)據(jù)的差分?jǐn)?shù)據(jù)、即量化誤差信號，同樣由局部反量化部10進(jìn)行量化、熵編碼，每次重復(fù)進(jìn)行將更新圖象數(shù)據(jù)附加到已經(jīng)生成的編碼數(shù)據(jù)的后面的處理，直到因量化引起的信息的損失消失，即直到量化誤差為零為止，或者，直到為了結(jié)束重復(fù)的處理，不對量化誤差信號、即差分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行量化，而是按原樣進(jìn)行編碼為止。
在以上那樣的處理框圖中，逐行編碼控制部11進(jìn)行必要的處理或控制，以便由粗至密地決定量化部8中的量化步長，判定量化誤差是否為零，或在不進(jìn)行量化的情況下進(jìn)行對差分?jǐn)?shù)據(jù)編碼等的圖象的逐行編碼。
在本實施形態(tài)2中示出的的圖象擴(kuò)展裝置中，如圖4中所示，在逐行解碼處理部12中，首先，從被輸入的逐行編碼比特流的最前面只取出在對最粗的圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼方面所需要的編碼數(shù)據(jù)，將其送到熵解碼部13中。在熵解碼部13中對該數(shù)據(jù)進(jìn)行熵解碼，送到反量化部14中。在反量化部14中使用作為編碼數(shù)據(jù)的標(biāo)題提供的量化步長對從熵解碼部13接受的數(shù)據(jù)進(jìn)行反量化。
在第1y方向1維無損耗反弱波變換部31、第2y方向1維無損耗反弱波變換部32和x方向1維無損耗反弱波變換部33中，對于在上述反量化部14中被反量化的數(shù)據(jù)進(jìn)行必要的處理，得到在顯示器中被顯示的最粗的再生圖象。
再有，在最粗的圖象的生成時，將由反量化部14進(jìn)行了反量化而得到的數(shù)據(jù)與無損耗反弱波變換部32a一起送到變換系數(shù)緩沖器32b中，其次為了進(jìn)行圖象更新而被寄存(buffering)。在此，如果寄存新的變換系數(shù)，則將已被寄存的數(shù)據(jù)送到更新輔助信息生成部32c中，用于重新更新已被顯示的圖象數(shù)據(jù)。
這樣的圖象的更新處理，按照逐行解碼控制部16的控制，如下述那樣來進(jìn)行。
在逐行解碼控制部16中，從逐行編碼比特流中取出在進(jìn)一步更新最粗的圖象、或目前時刻被顯示的圖象方面所需要的解碼數(shù)據(jù)，輸入到逐行解碼處理部12中，只對在更新方面所需要的編碼數(shù)據(jù)由熵解碼部13進(jìn)行熵解碼，由反量化部14進(jìn)行反量化，由無損耗反弱波變換部32a進(jìn)行無損耗反弱波變換，將被生成的數(shù)據(jù)送到加法運(yùn)算部35中。
同時由更新輔助信息生成部32c從由反量化部14進(jìn)行了反量化的數(shù)據(jù)和在變換系數(shù)緩沖器32b中被寄存的數(shù)據(jù)來生成在對圖象進(jìn)行逐行更新、顯示方面所需要的更新輔助信息，將所得到的輔助信息送到加法運(yùn)算部35中。在加法運(yùn)算部35中對由無損耗反弱波變換部32a生成的圖象信息和由更新輔助信息生成部32c生成的更新輔助信息進(jìn)行加法運(yùn)算。
通過以上那樣做，以粗的圖象的生成方面所需要的數(shù)據(jù)為起點(diǎn)，由從粗開始依次生成密的圖象方面所需要的編碼數(shù)據(jù)依次對生成更密的圖象方面所需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)展處理，在圖象區(qū)域中將所得到的擴(kuò)展數(shù)據(jù)加到已顯示的圖象數(shù)據(jù)上，由此實現(xiàn)被逐行編碼的圖象編碼數(shù)據(jù)的逐行解碼、再生、逐行的圖象數(shù)據(jù)的更新以及逐行的圖象顯示。
在無損耗弱波變換部1中，首先由x方向1維無損耗弱波變換部3進(jìn)行朝向圖象的x方向的1維無損耗弱波變換，接著，將由第1、第2方向1維無損耗弱波變換部4、5對于所得到的變換圖象進(jìn)行的朝向y方向的1維無損耗弱波變換的處理作為一個單位，通過按照頻帶分割控制部6的指令以所希望的次數(shù)重復(fù)該處理，由此實現(xiàn)圖象的無損耗弱波變換，生成無損耗弱波變換系數(shù)。
再有，在圖2中，作為一例，示出了x方向1維無損耗弱波變換、y方向1維無損耗弱波變換的順序的處理例，但也可以是y方向1維無損耗弱波變換、x方向1維無損耗弱波變換的順序的處理。
在無損耗反弱波變換部15中，以與無損耗弱波變換部1中的朝向x、y方向的處理相反的順序進(jìn)行1維無損耗反弱波變換，由無損耗弱波變換系數(shù)來再生圖象。即，在無損耗反弱波變換部15中，首先由第1、第2y方向1維無損耗反弱波變換部31、32在由無損耗弱波變換系數(shù)構(gòu)成的頻帶信號的y方向上進(jìn)行1維無損耗反弱波變換，接著，將由x方向1維無損耗反弱波變換部33對于所得到的結(jié)果的x方向進(jìn)行的1維無損耗反弱波變換的處理作為無損耗反弱波變換處理的一個單位，按照頻帶合成控制部20的指令，以作為編碼數(shù)據(jù)的開銷(overhead)而定義的次數(shù)重復(fù)該處理，從無損耗弱波變換系數(shù)對圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行再生。
如上所述，按照實施形態(tài)2，不是在無損耗弱波變換系數(shù)區(qū)域中更新了信息之后通過無損耗弱波反變換來進(jìn)行圖象的逐行再生、顯示，而是通過只對更新中所需要的信息進(jìn)行無損耗弱波反變換，在圖象區(qū)域中將反變換后得到的數(shù)據(jù)與若干附加信息一起加到更新前的圖象上來實現(xiàn)圖象的逐行再生、顯示。因此，在逐行再生、顯示的實現(xiàn)中，沒有必要全部保存在生成更新前圖象方面使用的變換系數(shù)信息，具有可減少執(zhí)行存儲器的容量的效果。
再有，不是在變換系數(shù)區(qū)域中將更新中所需要的信息加到生成更新前的圖象中使用的變換系數(shù)上之后進(jìn)行無損耗弱波變換，而是只對更新中所需要的信息進(jìn)行無損耗弱波反變換，通過在圖象區(qū)域中對其進(jìn)行加法運(yùn)算來實現(xiàn)逐行再生、顯示，故可實現(xiàn)利用了更新中所需要的變換系數(shù)信息中零的系數(shù)多的情況的無損耗弱波反變換中的積和運(yùn)算的省略，具有可實現(xiàn)逐行再生、顯示處理的高速化的效果。
實施形態(tài)3圖5是示出本發(fā)明的實施形態(tài)3中的圖象壓縮、擴(kuò)展裝置的無損耗弱波變換部1和無損耗弱波反變換部15的構(gòu)成的框圖。本實施形態(tài)3中，將圖4的無損耗弱波變換部1中的x方向1維無損耗弱波變換部3、第1、第2y方向1維無損耗弱波變換部4、5分別定為進(jìn)行作為無損耗弱波變換之一的x方向1維S變換的x方向1維S變換部41、進(jìn)行y方向1維S變換的第1、第2y方向1維S變換部42、43，將圖4的無損耗反弱波變換部15中的第1、第2y方向1維無損耗反弱波變換部31、32、x方向1維無損耗反弱波變換部33分別定為進(jìn)行作為S變換的反變換的第1、第2y方向1維無損耗弱波反S變換的y方向1維無損耗弱波反S變換部44、45、進(jìn)行x方向1維無損耗弱波反S變換的x方向1維無損耗弱波反S變換部46。
由于實施形態(tài)3的圖象擴(kuò)展裝置中的第1、第2y方向1維無損耗弱波反S變換部44、45、x方向1維無損耗弱波反S變換部46的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相同，故如果在圖6中示出其一例，則它具有多個反S變換部51a～51n、更新圖象52a～52n、變換系數(shù)緩沖器(ExOR“異”)53a～53n、更新輔助信息生成部(AND“與”)54a～54n、以及加法運(yùn)算部55a～55n。
其次，關(guān)于圖6，說明1維無損耗弱波反S變換部的一個工作情況。
在使用了S變換的圖象壓縮裝置中，將圖象x0作為最粗的再生圖象b0(bit/pel)送到顯示器中，該圖象x0是由反S變換部51a對首先從被逐行編碼了的圖象數(shù)據(jù)來生成最粗的圖象方面所需要的編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行熵解碼、反量化而得到的變換系數(shù)數(shù)據(jù)(將b0比特/變換系數(shù)表示為承載低頻分量的變換系數(shù)s0、承載高頻分量的變換系數(shù)d0)進(jìn)行反S變換而被再生的。
在此，將在生成圖象x0方面使用的變換系數(shù)中的承載高頻分量的變換系數(shù)d0的LSB的信息保存在變換系數(shù)緩沖器53a中，以便在將來生成更新圖象x0的數(shù)據(jù)。再有，變換系數(shù)緩沖器53a中的保存內(nèi)容是由d0的LSB與值零的ExOR(“異”)運(yùn)算而得到的值，即d0的LSB的值本身。
接著，通過由反S變換部51b對將該圖象x0更新所希望的比特率Δb0(比特/變換系數(shù))所需要的編碼數(shù)據(jù)進(jìn)行熵解碼、反量化而得到的變換系數(shù)數(shù)據(jù)(低頻分量Δs0、高頻分量Δd0、Δb0比特/變換系數(shù))進(jìn)行反S變換，生成更新中所需要的圖象數(shù)據(jù)x0。同時，利用更新輔助信息生成部54a中的邏輯積(“與”處理)，由d0的LSB和變換系數(shù)緩沖器53a中保存的d0的LSB來生成對圖象x0更新Δd0 bit/pel所需要的更新輔助信息α。
通過由逐行圖象再生、顯示部(加法運(yùn)算部)55a對以這種方式得到的圖象x0和更新輔助信息α進(jìn)行加法運(yùn)算處理，結(jié)果得到具有b1=b0+Δd0 bit/pel的信息的再生圖象x1。此外，將計算了變換系數(shù)緩沖器53b的剛才的輸出值的LSB與d0的LSB的“異”(ExOR)運(yùn)算的值作為生成下一步更新x1方面所需要的更新輔助信息α(α通過反S變換來實現(xiàn)圖象區(qū)域中的信息更新方面所需要的更新輔助信息)方面所需要的數(shù)據(jù)，保存在變換系數(shù)緩沖器53b中。
這樣，在實施形態(tài)3的圖象擴(kuò)展裝置中，通過由對在圖象的更新中所需要的編碼數(shù)據(jù)獨(dú)立地進(jìn)行反S變換得到的圖象數(shù)據(jù)和利用在生成已被顯示的圖象方面使用的變換系數(shù)的一部分得到的更新輔助信息α，重復(fù)地在圖象區(qū)域中進(jìn)行更新信息的處理，直到更新中所需要的編碼數(shù)據(jù)消失，使用S變換由逐行編碼數(shù)據(jù)逐行地再生、顯示圖象，最終地再生、顯示與編碼前的圖象相同的圖象。
如上所述，按照本實施形態(tài)3，通過由S變換進(jìn)行圖象壓縮裝置中的無損耗弱波變換，由S反變換進(jìn)行圖象擴(kuò)展裝置中的無損耗弱波反變換，可用較少的運(yùn)算次數(shù)來實現(xiàn)無損耗弱波變換、反變換，同時可將為了生成實現(xiàn)逐行再生、顯示所需要的更新輔助信息α而應(yīng)保存的變換系數(shù)的信息量減少到每一個變換系數(shù)1比特。即，具有可減少執(zhí)行存儲器的效果。
實施形態(tài)4圖7是示出本發(fā)明的實施形態(tài)4中的圖象壓縮、擴(kuò)展裝置的無損耗弱波變換部1和無損耗弱波反變換部15的構(gòu)成的框圖。本實施形態(tài)4中，將圖2的無損耗弱波變換部1中的x方向1維無損耗弱波變換部3、第1、第2y方向1維無損耗弱波變換部4、5分別定為進(jìn)行作為無損耗弱波變換之一的x方向1維TS變換的x方向1維TS變換部51、進(jìn)行y方向1維TS變換的第1、第2y方向1維TS變換部52、53，將圖4的無損耗反弱波變換部15中的第1、第2y方向1維無損耗反弱波變換部31、32、x方向1維無損耗反弱波變換部33分別定為進(jìn)行作為TS變換的反變換的第1、第2y方向1維無損耗弱波反TS變換的y方向1維反TS變換部54、55、進(jìn)行x方向1維反TS變換的x方向1維反TS變換部56。
由于實施形態(tài)4的圖象擴(kuò)展裝置中的第1、第2y方向1維無損耗弱波反TS變換部54、55、x方向1維無損耗弱波反TS變換部56的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相同，故如圖8、圖9中所示，設(shè)有多級由線性反變換部64a、反T變換部65a和S反變換部63a構(gòu)成的反TS變換部61a～61n。
該構(gòu)成的結(jié)果，實施形態(tài)4的圖象擴(kuò)展裝置的圖象的逐行再生、顯示，可通過在經(jīng)由實施形態(tài)3中示出的S反變換的圖象的逐行再生、顯示的前級，將經(jīng)由線性反變換部64a、反T變換部65a的逐行再生組合起來來實現(xiàn)。
其次，說明工作情況。
如果將再生最粗的圖象方面所需要的信息量表示為b0比特/變換系數(shù)，將更新該再生圖象并生成使圖象質(zhì)量提高一個階段的圖象(x0，信息量=b1比特/變換系數(shù))方面另外需要的圖象更新用的數(shù)據(jù)表示為Δx0(信息量=Δb0比特/變換系數(shù)，b1=b0+Δb0,x1=x0+Δx0)，再有，將生成使圖象質(zhì)量提高又一個階段的圖象(x1，信息量=b2比特/變換系數(shù))方面另外需要的更新用的數(shù)據(jù)表示為x1(信息量=Δb1比特/變換系數(shù)，b2=b1+Δb1,x2=x1+Δx1)，同樣，將生成使圖象質(zhì)量總體上提高N個階段的圖象(xN，信息量=bN比特/變換系數(shù))方面，在該時刻另外需要的更新數(shù)據(jù)表示為xN-1(信息量=bN-1比特/變換系數(shù)，bN=bN-1+ΔbN-1,xN=xN-1+ΔxN-1)，則實施形態(tài)4的使用了TS反變換的圖象擴(kuò)展裝置的圖象的逐行再生、顯示可如經(jīng)由圖中的TS反變換部61a～61n的逐行再生、顯示那樣來實現(xiàn)。
首先，通過由線性反變換部64a對用b0比特/變換系數(shù)表示的低頻分量的變換系數(shù)s0進(jìn)行線性反變換，生成f0，接著，通過利用T反變換部65a由f0和d0(用b0比特/變換系數(shù)表示的高頻分量的變換系數(shù))進(jìn)行T反變換來生成p0，最后通過利用S反變換部63a由s0和p0生成最粗的圖象x0。
關(guān)于對圖象x0更新一個階段而得到的圖象x1，將由Δb0比特/變換系數(shù)構(gòu)成的信息另外輸入到逐行反TS變換部15中，由用Δb0比特/變換系數(shù)表示的低頻分量的變換系數(shù)Δs0生成通過線性反變換部64b得到的Δf0，接著，在對于Δf0和Δd0(用Δb0比特/變換系數(shù)表示的高頻分量的變換系數(shù))進(jìn)行了反T變換之后，通過由實現(xiàn)圖象的逐行再生的反T變換部65b-1和更新輔助信息生成部65a構(gòu)成的反T變換+β部65b進(jìn)行反T變換和通過反T變換在反變換后的區(qū)域中進(jìn)行信息的更新方面所需要的更新輔助信息β的生成的處理，生成Δp0+β(Δp0反T變換結(jié)果，β更新輔助信息)，最后，通過在圖象區(qū)域中將數(shù)據(jù)Δx0+α(Δx反S變換結(jié)果，α更新輔助信息)加到x0上來進(jìn)行x0的更新、即生成x1，其中，Δx0+α是在對于Δs0和Δp0+β進(jìn)行了反S變換后在實現(xiàn)圖象的逐行再生的反S變換+α部63b中進(jìn)行反S變換和通過反S變換在反變換后的區(qū)域、即圖象區(qū)域中進(jìn)行信息的更新方面所需要的更新輔助信息α的生成的處理來得到的。
關(guān)于對圖象x0更新又一個階段而得到的圖象x2、又更新N-1個階段得到的圖象xN，也同樣在圖象區(qū)域中將通過分別獨(dú)立地經(jīng)由線性反變換部64c、T反變換部65c-1和S反變換部63c對更新中所需要的信息進(jìn)行TS反變換得到的信息和由更新輔助信息生成部67b得到的信息β加到成為更新對象的圖象中來生成。
再有，fk(k=0、…、N-1)是通過由線性反變換部64對sk進(jìn)行線性反變換而得到的結(jié)果，pk是通過由T反變換部65k對fk、dk進(jìn)行T反變換而得到的結(jié)果。Δpk+β是將更新pk中所需要的附加信息加到Δpk上的更新信息，它通過由T反變換+β部65k對于Δfk、Δdk進(jìn)行T反變換和更新用的附加處理而得到。Δxk是通過由S反變換部63k對于Δsk、Δpk進(jìn)行S反變換而得到的結(jié)果，Δxk+Δα是將更新xk中所需要的附加信息加到Δxk以外上的更新信息，它通過將Δsk和Δpk+β作為輸入，由S反變換+α部63k進(jìn)行S反變換和更新用的附加處理而得到。
以下，參照與S反變換部63a一起構(gòu)成的線性反變換部64a和T反變換部65a中的逐行再生的順序、即在更新輔助信息生成部67a中，生成通過TS反變換實現(xiàn)圖象區(qū)域中的逐行再生、顯示處理中所需要的更新輔助信息的順序，示出通過實施形態(tài)4中示出的圖象擴(kuò)展裝置中的TS反變換的圖象的逐行再生、顯示。
在反T變換部65k中，對于Δfk和Δdk進(jìn)行反T變換生成Δpk。由p更新部69a將該Δpk加到pk上，再有，通過將在更新輔助信息生成部67a中從fk-1的低位2比特和fk的低位2比特生成的更新輔助信息β加到pk+Δpk上，實現(xiàn)p的更新，生成pk+1(=pk+Δpk+β)。
關(guān)于作為更新輔助信息的生成中所需要的的信息之一的fk-1的低位2比特，在k=0的情況下，如果事先保存利用通過TS反變換生成最粗的圖象的過程中的線性反變換而被生成的f0的低位2比特可得到它。關(guān)于作為k=1的情況的更新輔助信息的f1的低位2比特，通過在更新輔助數(shù)據(jù)緩沖器68a中將對Δs0進(jìn)行線性反變換而得到的Δf0的低位2比特的值加到被保存的f0的低位2比特的值上，并保存將該加法結(jié)果用4除得到的余數(shù)，可得到它。
同樣，關(guān)于fk的低位2比特，通過在更新輔助數(shù)據(jù)緩沖器68a中將Δfk-1的低位2比特加到被保存的fk-1的低位2比特的值上，并計算用4除得到的余數(shù)，可得到它。更新輔助信息生成部67a中的更新輔助信息的生成，按照更新輔助信息β生成表(參照圖10，例如，Δfk的低位2比特的值為2、fk的低位2比特的值為3時，更新輔助信息β的值為“-1”)來進(jìn)行。
如上所述，按照本實施形態(tài)4，由TS變換來進(jìn)行圖象壓縮裝置中的無損耗弱波變換，由TS反變換來進(jìn)行圖象擴(kuò)展裝置中的無損耗弱波反變換，由此與使用S變換、S反變換的情況相比，以相同的比特率進(jìn)行比較，具有能得到更高的圖象質(zhì)量的再生圖象的效果。
實施形態(tài)5在實施形態(tài)3的圖象壓縮、擴(kuò)展裝置中，作為無損耗弱波變換、無損耗弱波反變換，經(jīng)常使用S變換、S反變換，在實施形態(tài)4的圖象壓縮、擴(kuò)展裝置中，經(jīng)常使用TS變換、TS反變換。
與此不同，在實施形態(tài)5中示出的圖象壓縮、擴(kuò)展裝置中，壓縮裝置中可以用S變換來進(jìn)行各1維的無損耗弱波變換，也可以用TS變換來進(jìn)行各1維的無損耗弱波變換。此外，在擴(kuò)展裝置中，只要以與在壓縮裝置中進(jìn)行的變換相反的順序來進(jìn)行對應(yīng)的反變換就可以，關(guān)于各1維的無損耗反弱波變換，可以用S反變換、也可以用TS反變換來進(jìn)行。
因而，如圖11中所示，實施形態(tài)5的構(gòu)成中，在圖象壓縮裝置的無損耗弱波變換部1中，對于作為輸入接受的圖象，在x方向1維S變換/TS變換部71中，對于圖象的x方向，進(jìn)行由S變換/TS變換選擇部74選擇的S變換或TS變換，接著，對于所得到的結(jié)果的y方向，在第1、第2y方向1維S變換/TS變換部72、73中，通過進(jìn)行由S變換/TS變換選擇部74選擇的S變換或TS變換，可進(jìn)行無損耗弱波變換。
此時，在S變換/TS變換選擇部74中，保存各方向的各變換由S變換、TS變換的哪一個來進(jìn)行的數(shù)據(jù)，將該保存數(shù)據(jù)作為編碼開銷信息與編碼數(shù)據(jù)一起送到接收側(cè)、即送到擴(kuò)展裝置中。
通過以預(yù)先確定的次數(shù)，對于在此之前由x、y方向各1次的無損耗弱波變換得到的最低頻率分量，按照頻帶分割控制部6的控制重復(fù)地進(jìn)行在這樣的x方向、y方向上各1次的無損耗弱波變換、以及各變換時進(jìn)行的S變換/TS變換的選擇信息的保存，來實現(xiàn)所希望的水平的無損耗弱波變換。
在圖象擴(kuò)展裝置15中，以作為編碼數(shù)據(jù)的開銷信息輸入的、被圖象壓縮裝置1選擇的S變換、TS變換的順序為基礎(chǔ)，由反S變換/反TS變換選擇部78以與此相反的順序選擇對應(yīng)的反變換、即反S變換或反TS變換。根據(jù)上述選擇信息，而且按照頻帶合成控制部20的控制，以預(yù)先確定的次數(shù)、或以從發(fā)送側(cè)作為開銷信息送來的次數(shù)，首先對于由第1、第2y方向1維無損耗反S變換/反TS變換部75、76進(jìn)行了熵解碼后的數(shù)據(jù)的y方向，進(jìn)行1維無損耗弱波變換，接著通過重復(fù)地進(jìn)行對于所得到的結(jié)果由x方向1維無損耗反S變換/反TS變換部77對于x方向進(jìn)行1維無損耗弱波變換的處理，來進(jìn)行圖象的擴(kuò)展處理。
如上所述，按照本實施形態(tài)5，通過用S變換和TS變換的組合進(jìn)行圖象壓縮裝置中的無損耗弱波變換、用S反變換和TS反變換的組合進(jìn)行圖象擴(kuò)展裝置中的無損耗弱波反變換，具有下述效果與只由S變換和S反變換來進(jìn)行圖象的逐行再生、顯示的情況相比，在相同的比特率下進(jìn)行比較，可得到更高的圖象質(zhì)量，而且，只由TS變換和TS反變換來進(jìn)行圖象的逐行再生、顯示的情況相比，能以更少的更新輔助信息、即降低執(zhí)行存儲器的容量、來進(jìn)行逐行再生、顯示。
實施形態(tài)6圖12是示出本發(fā)明的實施形態(tài)6的圖象壓縮、擴(kuò)展裝置中的圖象擴(kuò)展裝置的構(gòu)成的框圖，對與上述圖4中示出的實施形態(tài)2相同的部分附以相同的符號，省略其重復(fù)的說明。在圖中，81是第1y方向1維無損耗反弱波變換部，82是第2y方向1維無損耗反弱波變換部，83是x方向1維無損耗反弱波變換部，84～86是加法運(yùn)算部，87是零計數(shù)器。
上述第1、第2y方向1維無損耗反弱波變換部81、82的內(nèi)部結(jié)構(gòu)相同，如果作為其一例示出第2y方向1維無損耗反弱波變換部82的結(jié)構(gòu)，則它包括無損耗反弱波變換部82a；變換系數(shù)緩沖器82b；更新輔助信息生成部82；零系數(shù)判定部82d；以及零系數(shù)運(yùn)算省略部82e。此外，x方向1維無損耗反弱波變換部83包括無損耗反弱波變換部83a；變換系數(shù)緩沖器83b；更新輔助信息生成部83c；零系數(shù)判定部83d；以及零系數(shù)運(yùn)算省略部83e。
按照本實施形態(tài)6，為了進(jìn)行圖象的逐行再生、顯示，實現(xiàn)了對于值為零的變換系數(shù)的無損耗弱波反變換的運(yùn)算的省略。即，由零系數(shù)判定部82d進(jìn)行從反量化部14輸出的各無損耗弱波變換系數(shù)的值是否為零的判定，如果值為零，則將指令送到零系數(shù)運(yùn)算省略部82e中進(jìn)行運(yùn)算的控制，以便對于該系數(shù)省略由無損耗反弱波變換部82a進(jìn)行的無損耗弱波反變換中的積和運(yùn)算，具有可使逐行再生、顯示處理實現(xiàn)高速化的效果。
此外，在無損耗弱波變換系數(shù)的零值持續(xù)發(fā)生的情況下，如果在零計數(shù)器87中檢測出該零值是預(yù)定的數(shù)，則利用該零計數(shù)器87的輸出直接控制零系數(shù)運(yùn)算省略部82e，具有能進(jìn)行運(yùn)算的控制以便省略積和運(yùn)算、使逐行再生、顯示處理更能實現(xiàn)高速化的效果。
實施形態(tài)7將以上的各實施形態(tài)中的圖象壓縮、擴(kuò)展裝置應(yīng)用于傳真機(jī)、攜帶終端、顯示裝置、打印機(jī)來進(jìn)行圖象解碼處理，可得到高圖象質(zhì)量的圖象。
上述實施形態(tài)3～5中的S變換、反S變換、TS變換、反TS變換分別由以下的運(yùn)算式來表示。
S變換(正變換、發(fā)送側(cè))S(n)=[x(2n)÷x(2n÷1)2]]]>d(n)=x(2n)-x(2n÷1)反S變換(反變換、接收側(cè))x(2n)=s(n)÷[d(n)÷12]]]>x(2n÷1)=s(n)-[d(n)2]]]>TS變換(正變換、發(fā)送側(cè))s(n)=[x(2n)÷x(2n÷1)2]]]>d(n)=x(2n÷2)-x(2n÷3)÷[-s(n)÷s(n÷2)÷22]]]>反TS變換(反變換、接收側(cè))x(2n)=s(n)÷[p(n)÷12]]]>x(2n÷1)=s(n)-[p(n)2]]]>p(n)=d(n-1)-[f(n)÷24]]]>f(n)=-s(n-1)÷s(n÷1)
在此，為了方便起見，將生成p(n)的變換稱為反T變換，將生成f(n)的變換稱為線性反變換。
產(chǎn)業(yè)上利用的可能性如上所述，與本發(fā)明有關(guān)的圖象壓縮、擴(kuò)展裝置應(yīng)用于傳真機(jī)、攜帶信息終端、顯示裝置、打印機(jī)中的圖象解碼是有效和適當(dāng)?shù)摹?br> 權(quán)利要求
1．一種圖象壓縮、擴(kuò)展方法，其特征在于在圖象壓縮一側(cè)，對進(jìn)行了無損耗弱波變換的無損耗弱波變換系數(shù)進(jìn)行量化、熵編碼，在圖象擴(kuò)展一側(cè)，對于進(jìn)行了熵解碼、反量化的無損耗弱波變換系數(shù)，在進(jìn)行無損耗弱波反變換以生成圖象時，在對所發(fā)生的反量化前的數(shù)據(jù)與進(jìn)行了熵解碼、反量化的下一組更新數(shù)據(jù)進(jìn)行加法運(yùn)算后進(jìn)行所述無損耗弱波反變換。
2．一種圖象壓縮、擴(kuò)展方法，其特征在于在圖象壓縮一側(cè)，對進(jìn)行了無損耗弱波變換的無損耗弱波變換系數(shù)進(jìn)行量化、熵編碼，在圖象擴(kuò)展一側(cè)，對于進(jìn)行了熵解碼、反量化的無損耗弱波變換系數(shù)，在進(jìn)行無損耗弱波反變換以生成圖象的同時，通過將由該無損耗弱波反變換生成的圖象加到已經(jīng)生成的圖象上，由對圖象質(zhì)量進(jìn)行一個階段的更新時所需要的信息和進(jìn)行所述無損耗弱波反變換之前的變換系數(shù)的信息的一部分來生成更新圖象時所需要的更新輔助信息。
3．一種圖象壓縮、擴(kuò)展裝置，其特征在于，包括圖象壓縮裝置，該裝置具有無損耗弱波變換部和逐行編碼生成部，所述無損耗弱波變換部對數(shù)字圖象進(jìn)行無損耗弱波變換，所述逐行編碼生成部對作為無損耗弱波變換的結(jié)果得到的無損耗弱波變換系數(shù)進(jìn)行量化、熵編碼，生成附加到已經(jīng)生成的編碼比特流上的編碼比特流，同時一邊重復(fù)該操作直到量化誤差的值變成零，一邊生成逐行編碼比特流；以及圖象擴(kuò)展裝置，該裝置具有無損耗弱波反變換部；變換系數(shù)緩沖器；以及變換系數(shù)信息更新部，所述無損耗弱波反變換部將對上述逐行編碼比特流的數(shù)據(jù)進(jìn)行N階段更新所需要的N種數(shù)據(jù)的每一種作為一個處理單位，對于進(jìn)行了熵解碼、反量化的無損耗弱波變換系數(shù)進(jìn)行無損耗弱波反變換來生成圖象，所述變換系數(shù)緩沖器保存在生成該圖象時發(fā)生的反量化前的變換系數(shù)數(shù)據(jù)的一部分，所述變換系數(shù)信息更新部通過在圖象區(qū)域中進(jìn)行將由下述3個方面的數(shù)據(jù)生成的更新輔助信息加到剛才再生、顯示的圖象上的處理來更新圖象信息，這3個方面的數(shù)據(jù)是由無損耗弱波反變換部對變換系數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行了無損耗弱波反變換的數(shù)據(jù)，所述變換系數(shù)數(shù)據(jù)是對承載更新該圖象的信息的下一個處理單位進(jìn)行了熵解碼、反量化而得到的；該反變換數(shù)據(jù)的一部分；以及在上述的變換系數(shù)緩沖器中保存的數(shù)據(jù)。
4．一種圖象壓縮、擴(kuò)展裝置，其特征在于，包括圖象壓縮裝置，該裝置具有無損耗弱波變換部和逐行編碼生成部，所述無損耗弱波變換部對數(shù)字圖象進(jìn)行無損耗弱波變換，所述逐行編碼生成部對作為無損耗弱波變換的結(jié)果得到的無損耗弱波變換系數(shù)進(jìn)行量化、熵編碼，生成附加到已經(jīng)生成的編碼比特流上的編碼比特流，同時一邊重復(fù)該操作直到量化誤差的值變成零，一邊生成逐行編碼比特流；以及圖象擴(kuò)展裝置，該裝置具有無損耗弱波反變換部；變換系數(shù)緩沖器；以及更新輔助信息生成部，所述無損耗弱波反變換部將對所述逐行編碼比特流的數(shù)據(jù)進(jìn)行N階段更新所需要的N種數(shù)據(jù)的每一種作為一個處理單位，對于進(jìn)行了熵解碼、反量化的無損耗弱波變換系數(shù)進(jìn)行無損耗弱波反變換來生成圖象，所述變換系數(shù)緩沖器保存在所述無損耗弱波變換系數(shù)中的對圖象質(zhì)量進(jìn)行又一個階段更新時所需要的信息，所述更新輔助信息生成部由所述變換系數(shù)緩沖器中存儲的信息和在進(jìn)行該無損耗弱波反變換之前的變換系數(shù)的信息來生成通過將利用所述無損耗弱波反變換生成的圖象加到已經(jīng)生成的圖象上以更新圖象時另外需要的更新輔助信息。
5．如權(quán)利要求4中所述的圖象壓縮、擴(kuò)展裝置，其特征在于，包括圖象壓縮裝置，該裝置具有利用S變換來實現(xiàn)無損耗弱波變換的S變換部；以及圖象擴(kuò)展裝置，該裝置具有利用S反變換來實現(xiàn)無損耗弱波反變換的S反變換部，其中更新輔助信息的生成只由在通過無損耗弱波S反變換來生成更新前的圖象方面所需要的各無損耗弱波S變換系數(shù)的LSB和只承載更新中所需要的信息的無損耗弱波S變換系數(shù)的LSB來進(jìn)行。
6．如權(quán)利要求4中所述的圖象壓縮、擴(kuò)展裝置，其特征在于，包括圖象壓縮裝置，該裝置具有利用TS變換來實現(xiàn)無損耗弱波變換的TS變換部；以及圖象擴(kuò)展裝置，該裝置具有利用TS反變換來實現(xiàn)無損耗弱波反變換的TS反變換部，作為第1階段，通過位于S反變換的前級的反變換的逐行再生處理中的更新輔助信息的生成只由通過該反變換生成更新前的數(shù)據(jù)方面所需要的各變換系數(shù)的低位2比特和只承載在新的更新中所需要的信息的各變換系數(shù)的低位2比特來進(jìn)行，作為第2階段，將以這種方式得到的更新信息作為輸入，通過S反變換逐行地進(jìn)行再生，由此，圖象擴(kuò)展裝置中的圖象的逐行再生、顯示利用通過S反變換的2階段的處理來進(jìn)行。
7．如權(quán)利要求4中所述的圖象壓縮、擴(kuò)展裝置，其特征在于圖象壓縮裝置或圖象擴(kuò)展裝置具備S變換/TS變換選擇部，它對于利用無損耗弱波變換發(fā)生的最低頻率分量，通過在各x、y方向上重復(fù)地進(jìn)行頻帶分割來分割為所希望的頻帶數(shù)目，并選擇無損耗弱波變換，使其不一定使用單一的變換、而是根據(jù)各方向、各重復(fù)的情況有選擇地使用S變換、TS變換。
8．一種圖象壓縮、擴(kuò)展裝置，其特征在于，包括圖象壓縮裝置，該裝置具有無損耗弱波變換部和逐行編碼生成部，所述無損耗弱波變換部對數(shù)字圖象進(jìn)行無損耗弱波變換，所述逐行編碼生成部對作為無損耗弱波變換的結(jié)果得到的無損耗弱波變換系數(shù)進(jìn)行量化、熵編碼，生成附加到已經(jīng)生成的編碼比特流上的編碼比特流，與此同時一邊重復(fù)該操作直到量化誤差的值變成零，一邊生成逐行編碼比特流；以及圖象擴(kuò)展裝置，該裝置具有無損耗弱波反變換部；變換系數(shù)緩沖器；更新輔助信息生成部；零系數(shù)判定部；以及零系數(shù)運(yùn)算省略部，所述無損耗弱波反變換部將對所述逐行編碼比特流的數(shù)據(jù)進(jìn)行N階段更新所需要的N種數(shù)據(jù)的每一種作為一個處理單位，對于進(jìn)行了熵解碼、反量化的無損耗弱波變換系數(shù)進(jìn)行無損耗弱波反變換來生成圖象，所述變換系數(shù)緩沖器保存在所述無損耗弱波變換系數(shù)中的對圖象質(zhì)量進(jìn)行又一個階段更新時所需要的信息，所述更新輔助信息生成部由所述變換系數(shù)緩沖器中存儲的信息和在進(jìn)行該無損耗弱波反變換之前的變換系數(shù)的信息來生成通過將利用所述無損耗弱波反變換生成的圖象加到已經(jīng)生成的圖象上以更新圖象時另外需要的更新輔助信息，所述零系數(shù)判定部在進(jìn)行所述無損耗弱波反變換之前判定各變換系數(shù)的值是否為零，所述零系數(shù)運(yùn)算省略部省略對于值為零的變換系數(shù)的無損耗弱波反變換中的積和運(yùn)算。
9．如權(quán)利要求8中所述的圖象壓縮、擴(kuò)展裝置，其特征在于圖象擴(kuò)展裝置具備零數(shù)目計數(shù)部，它對變換系數(shù)的連續(xù)地發(fā)生的值為零的個數(shù)進(jìn)行計數(shù)，如果達(dá)到預(yù)定的計數(shù)值，則輸出省略無損耗弱波反變換中的積和運(yùn)算的信號。
10．如權(quán)利要求3至權(quán)利要求9中的任一項中所述的圖象壓縮、擴(kuò)展裝置，其特征在于應(yīng)用于傳真機(jī)的圖象解碼處理。
11．如權(quán)利要求3至權(quán)利要求9中的任一項中所述的圖象壓縮、擴(kuò)展裝置，其特征在于應(yīng)用于攜帶信息終端的圖象解碼處理。
12．如權(quán)利要求3至權(quán)利要求9中的任一項中所述的圖象壓縮、擴(kuò)展裝置，其特征在于應(yīng)用于高圖象質(zhì)量的顯示裝置的圖象解碼處理。
13．如權(quán)利要求3至權(quán)利要求9中的任一項中所述的圖象壓縮、擴(kuò)展裝置，其特征在于應(yīng)用于打印機(jī)的圖象解碼處理。
全文摘要
在圖象壓縮一側(cè),首先以較粗的步長對于在圖象中進(jìn)行了無損耗弱波變換的無損耗弱波變換系數(shù)進(jìn)行量化、熵編碼,其后,對于量化誤差信號。依次以較細(xì)的步長進(jìn)行量化、熵解碼,以生成逐行編碼比特流,在圖象擴(kuò)展一側(cè),每一個承載圖象的逐行再生、顯示的各階段的編碼比特流對于進(jìn)行了熵解碼、反量化而得到的無損耗弱波變換系數(shù)進(jìn)行無損耗弱波反變換,將進(jìn)行了無損耗弱波反變換得到的數(shù)據(jù)與圖象的更新輔助信息一起加到已再生的圖象數(shù)據(jù)上,由此對圖象進(jìn)行逐行再生、顯示。在此,由對圖象質(zhì)量進(jìn)行一個階段的更新時所需要的無損耗弱波變換系數(shù)的信息的一部分和生成已被顯示的圖象所需要的無損耗弱波變換系數(shù)的一部分來生成更新圖象時所需要的更新輔助信息,因此沒有必要全部保存在生成更新前圖象方面需要的無損耗弱波變換系數(shù)的信息,可減少存儲器容量。
文檔編號H04N7/30GK1231799SQ97198325
公開日1999年10月13日 申請日期1997年7月30日 優(yōu)先權(quán)日1997年7月30日
發(fā)明者渥美榮司, 吉田雅之 申請人:三菱電機(jī)株式會社