(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力情報を、複数のブロック領域に等分割して、前記入力情報のデータを圧縮するデータ圧縮方法であって、
前記複数のブロック領域中の対象ブロック領域と、該対象ブロック領域に隣接するブロック領域におけるそれぞれの入力信号のＤＣＴ係数を計算するステップと、
前記入力信号のＤＣＴ係数から、前記対象ブロック領域と、前記隣接するブロック領域とのブロック境界において、前記入力信号の前記ブロック境界における傾きを相殺する傾き相殺関数のＤＣＴ係数を計算するステップと、
前記入力信号のＤＣＴ係数と、前記傾き相殺関数のＤＣＴ係数の残差を計算するステップと、
前記残差の量子化及び符号化を行い圧縮データを得るステップ
とを含むことを特徴とするデータ圧縮方法。
【請求項２】
前記傾き相殺関数は、前記ブロック領域における平均曲率の２乗積分を最小にする解で与えられることを特徴とする請求項１に記載のデータ圧縮方法。
【請求項３】
前記傾き相殺関数は、ポアソン方程式の前記ブロック領域の境界におけるノイマン境界値問題の近似解で与えられることを特徴とする請求項１又は２に記載のデータ圧縮方法。
【請求項４】
前記傾き相殺関数は、前記ブロック境界における傾きに加え、前記ブロック領域の内部のサンプル点における前記入力信号の傾きを相殺することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のデータ圧縮方法。
【請求項５】
入力情報が複数のブロック領域に等分割され、前記ブロック領域毎に前記入力情報のデータが圧縮された圧縮データを伸張し、前記入力情報を復元するデータ伸張方法であって、
前記圧縮データに対し逆符号化及び逆量子化を行い、逆量子化されたＤＣＴ係数を前記ブロック領域毎に得るステップと、
対象ブロック領域と、該対象ブロック領域に隣接するブロック領域とのブロック境界において、前記対象ブロック領域における前記入力信号の傾きを相殺する傾き相殺関数のＤＣＴ係数を、前記逆量子化されたＤＣＴ係数から計算するステップと、
前記逆量子化されたＤＣＴ係数に前記傾き相殺関数のＤＣＴ係数を加え、前記入力信号のＤＣＴ係数を近似的に復元するステップと、
前記近似的に復元された入力信号のＤＣＴ係数から、前記入力信号を前記ブロック領域毎に得るステップと、
前記ブロック領域毎の前記入力信号を互いに貼り合わせ、前記入力情報を復元するステップ
とを含むことを特徴とするデータ伸張方法。
【請求項６】
入力情報が複数のブロック領域に等分割され、前記ブロック領域毎に前記入力情報のデータが圧縮された圧縮データを伸張し、前記入力情報を推定するデータ伸張方法であって、
前記圧縮データに対し逆符号化及び逆量子化を行い、逆量子化されたＤＣＴ係数を前記ブロック領域毎に得るステップと、
対象ブロック領域と、該対象ブロック領域に隣接するブロック領域とのブロック境界において、前記対象ブロック領域における前記入力信号の傾きを相殺する傾き相殺関数のＤＣＴ係数を、前記逆量子化されたＤＣＴ係数から計算するステップと、
前記傾き相殺関数のＤＣＴ係数から量子化誤差を計算するステップと、
該量子化誤差を用いて、前記逆量子化されたＤＣＴ係数を補正し、前記入力信号のＤＣＴ係数を近似的に推定するステップと、
前記近似的に復元された入力信号のＤＣＴ係数から、前記入力信号を前記ブロック領域毎に得るステップと、
前記ブロック領域毎の前記入力信号を互いに貼り合わせ、前記入力情報を復元するステップ
とを含むことを特徴とするデータ伸張方法。
【請求項７】
入力情報が複数のブロック領域に等分割され、前記ブロック領域毎に前記入力情報のデータが圧縮された圧縮データを伸張し、前記入力情報を推定するデータ伸張方法であって、
前記圧縮データに対し逆符号化及び逆量子化を行い、逆量子化されたＤＣＴ係数を前記ブロック領域毎に得るステップと、
対象ブロック領域と、該対象ブロック領域に隣接するブロック領域とのブロック境界において、前記対象ブロック領域における前記入力信号の傾きを相殺する傾き相殺関数のＤＣＴ係数を、前記逆量子化されたＤＣＴ係数から計算するステップと、
前記傾き相殺関数のＤＣＴ係数から量子化誤差を計算するステップと、
ブロック歪みを軽減する２次曲面を前記隣接するブロック領域に加え、前記２次曲面のＤＣＴ係数を計算するステップと、
前記量子化誤差と前記２次曲面のＤＣＴ係数を用いて、前記逆量子化されたＤＣＴ係数を補正し、前記入力信号のＤＣＴ係数を近似的に復元するステップと、
前記近似的に復元された入力信号のＤＣＴ係数から、前記入力信号を前記ブロック領域毎に得るステップと、
前記ブロック領域毎の前記入力信号を互いに貼り合わせ、前記入力情報を復元するステップ
とを含むことを特徴とするデータ伸張方法。
【請求項８】
入力情報を、複数のブロック領域に等分割して、前記入力情報のデータを圧縮する電子機器であって、
前記複数のブロック領域中の対象ブロック領域と、該対象ブロック領域に隣接するブロック領域におけるそれぞれの入力信号のＤＣＴ係数を計算する入力信号のＤＣＴ係数計算モジュールと、
前記入力信号のＤＣＴ係数から、前記対象ブロック領域と、前記隣接するブロック領域とのブロック境界において、前記入力信号の前記ブロック境界における傾きを相殺する傾き相殺関数のＤＣＴ係数を計算する相殺関数ＤＣＴ係数計算モジュールと、
前記入力信号のＤＣＴ係数と、前記傾き相殺関数のＤＣＴ係数の残差を計算する残差計算モジュールと、
前記残差の量子化を行い圧縮データを得る量子化回路と、
前記圧縮データを符号化する符号化回路
とを備えることを特徴とする電子機器。
【請求項９】
前記傾き相殺関数は、前記ブロック領域における平均曲率の２乗積分を最小にする解で与えられることを特徴とする請求項８に記載の電子機器。
【請求項１０】
前記傾き相殺関数は、ポアソン方程式の前記ブロック領域の境界におけるノイマン境界値問題の近似解で与えられることを特徴とする請求項８又は９に記載の電子機器。
【請求項１１】
前記傾き相殺関数は、前記ブロック境界における傾きに加え、前記ブロック領域の内部のサンプル点における前記入力信号の傾きを相殺することを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項１２】
入力情報が複数のブロック領域に等分割され、前記ブロック領域毎に前記入力情報のデータが圧縮された圧縮データを伸張し、前記入力情報を復元する電子機器であって、
前記圧縮データを逆符号化する逆符号化回路と、
逆符号化された前記圧縮データを逆量子化し、逆量子化されたＤＣＴ係数を前記ブロック領域毎に得る逆量子化回路と、
前記逆量子化されたＤＣＴ係数を、対象ブロック領域と、該対象ブロック領域に隣接するブロック領域に入力するＤＣＴ係数入力モジュールと、
前記対象ブロック領域と、該対象ブロック領域に隣接するブロック領域とのブロック境界において、前記対象ブロック領域における前記入力信号の傾きを相殺する傾き相殺関数のＤＣＴ係数を、前記逆量子化されたＤＣＴ係数から計算する相殺関数ＤＣＴ係数計算モジュールと、
前記逆量子化されたＤＣＴ係数に前記傾き相殺関数のＤＣＴ係数を加え、前記入力信号のＤＣＴ係数を近似的に復元する入力信号のＤＣＴ係数近似・復元モジュールと、
前記近似的に復元された入力信号のＤＣＴ係数から、前記入力信号を前記ブロック領域毎に得て、前記ブロック領域毎に前記入力信号を互いに貼り合わせ、前記入力情報を復元するブロック貼り合わせ回路
とを備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１３】
入力情報が複数のブロック領域に等分割され、前記ブロック領域毎に前記入力情報のデータが圧縮された圧縮データを伸張し、前記入力情報を推定する電子機器であって、
前記圧縮データを逆符号化する逆符号化回路と、
逆符号化された前記圧縮データを逆量子化し、逆量子化されたＤＣＴ係数を前記ブロック領域毎に得る逆量子化回路と、
前記逆量子化されたＤＣＴ係数を、対象ブロック領域と、該対象ブロック領域に隣接するブロック領域に入力するＤＣＴ係数入力モジュールと、
対象ブロック領域と、該対象ブロック領域に隣接するブロック領域とのブロック境界において、前記対象ブロック領域における前記入力信号の傾きを相殺する傾き相殺関数のＤＣＴ係数を、前記逆量子化されたＤＣＴ係数から計算する相殺関数ＤＣＴ係数計算モジュールと、
前記傾き相殺関数のＤＣＴ係数から量子化誤差を計算する量子化誤差計算モジュールと、
該量子化誤差を用いて、前記逆量子化されたＤＣＴ係数を補正し、前記入力信号のＤＣＴ係数を近似的に推定する量子化誤差補正モジュールと、
前記近似的に推定された入力信号のＤＣＴ係数から、前記入力信号を前記ブロック領域毎に得て、前記ブロック領域毎に前記入力信号を互いに貼り合わせ、前記入力情報を推定するブロック貼り合わせ回路
とを備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１４】
入力情報が複数のブロック領域に等分割され、前記ブロック領域毎に前記入力情報のデータが圧縮された圧縮データを伸張し、前記入力情報を推定する電子機器であって、
前記圧縮データを逆符号化する逆符号化回路と、
逆符号化された前記圧縮データを逆量子化し、逆量子化されたＤＣＴ係数を前記ブロック領域毎に得る逆量子化回路と、
前記逆量子化されたＤＣＴ係数を、対象ブロック領域と、該対象ブロック領域に隣接するブロック領域に入力するＤＣＴ係数入力モジュールと、
対象ブロック領域と、該対象ブロック領域に隣接するブロック領域とのブロック境界において、前記対象ブロック領域における前記入力信号の傾きを相殺する傾き相殺関数のＤＣＴ係数を、前記逆量子化されたＤＣＴ係数から計算する相殺関数ＤＣＴ係数計算モジュールと、
前記傾き相殺関数のＤＣＴ係数から量子化誤差を計算する量子化誤差計算モジュールと、
ブロック歪みを軽減する２次曲面を前記隣接するブロック領域に加え、前記２次曲面のＤＣＴ係数を計算する２次曲面ＤＣＴ係数計算モジュールと、
前記量子化誤差と前記２次曲面のＤＣＴ係数を用いて、前記逆量子化されたＤＣＴ係数を補正し、前記入力信号のＤＣＴ係数を近似的に推定する２次曲面量子化誤差補正モジュールと、
前記近似的に推定された入力信号のＤＣＴ係数から、前記入力信号を前記ブロック領域毎に得るモジュールと、
前記近似的に推定された入力信号のＤＣＴ係数から、前記入力信号を前記ブロック領域毎に得て、前記ブロック領域毎に前記入力信号を互いに貼り合わせ、前記入力情報を推定するブロック貼り合わせ回路
とを備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１５】
入力情報を記憶する第１の記憶装置と、
該第１の記憶装置から読み出した入力情報を、複数のブロック領域に等分割するブロック分割回路と、
前記複数のブロック領域中の対象ブロック領域と、該対象ブロック領域に隣接するブロック領域におけるそれぞれの入力信号のＤＣＴ係数を計算する入力信号のＤＣＴ係数計算モジュールと、
前記入力信号のＤＣＴ係数から、前記対象ブロック領域と、前記隣接するブロック領域とのブロック境界において、前記入力信号の前記ブロック境界における傾きを相殺する傾き相殺関数のＤＣＴ係数を計算する相殺関数ＤＣＴ係数計算モジュールと、
前記入力信号のＤＣＴ係数と、前記傾き相殺関数のＤＣＴ係数の残差を計算する残差計算モジュールと、
前記残差の量子化を行い圧縮データを得る量子化回路と、
前記圧縮データを符号化する符号化回路
前記符号化された圧縮データを格納する第２の記憶装置と、
該第２の記憶装置から読み出した前記圧縮データを逆符号化する逆符号化回路と、
逆符号化された前記圧縮データを逆量子化し、逆量子化されたＤＣＴ係数を前記ブロック領域毎に得る逆量子化回路と、
前記逆量子化されたＤＣＴ係数を、対象ブロック領域と、該対象ブロック領域に隣接するブロック領域に入力するＤＣＴ係数入力モジュールと、
前記対象ブロック領域と、該対象ブロック領域に隣接するブロック領域とのブロック境界において、前記対象ブロック領域における前記入力信号の傾きを相殺する傾き相殺関数のＤＣＴ係数を、前記逆量子化されたＤＣＴ係数から計算する相殺関数ＤＣＴ係数計算モジュールと、
前記逆量子化されたＤＣＴ係数に前記傾き相殺関数のＤＣＴ係数を加え、前記入力信号のＤＣＴ係数を近似的に復元する入力信号のＤＣＴ係数近似・復元モジュールと、
前記近似的に復元された入力信号のＤＣＴ係数から、前記入力信号を前記ブロック領域毎に得て、前記ブロック領域毎に前記入力信号を互いに貼り合わせ、前記入力情報を復元するブロック貼り合わせ回路
とを備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１６】
入力情報を、複数のブロック領域に等分割して、前記入力情報のデータを圧縮するエンコーダに、
前記複数のブロック領域中の対象ブロック領域と、該対象ブロック領域に隣接するブロック領域におけるそれぞれの入力信号のＤＣＴ係数を計算する命令と、
前記入力信号のＤＣＴ係数から、前記対象ブロック領域と、前記隣接するブロック領域とのブロック境界において、前記入力信号の前記ブロック境界における傾きを相殺する傾き相殺関数のＤＣＴ係数を計算する命令と、
前記入力信号のＤＣＴ係数と、前記傾き相殺関数のＤＣＴ係数の残差を計算する命令と、
前記残差の量子化及び符号化を行い圧縮データを得る命令
とを含む一連の命令を実行させるためのデータ圧縮プログラム。
【請求項１７】
入力情報が複数のブロック領域に等分割され、前記ブロック領域毎に前記入力情報のデータが圧縮された圧縮データを伸張し、前記入力情報を復元するデコーダに、
前記圧縮データに対し逆符号化及び逆量子化を行い、逆量子化されたＤＣＴ係数を前記ブロック領域毎に得る命令と、
対象ブロック領域と、該対象ブロック領域に隣接するブロック領域とのブロック境界において、前記対象ブロック領域における前記入力信号の傾きを相殺する傾き相殺関数のＤＣＴ係数を、前記逆量子化されたＤＣＴ係数から計算する命令と、
前記逆量子化されたＤＣＴ係数に前記傾き相殺関数のＤＣＴ係数を加え、前記入力信号のＤＣＴ係数を近似的に復元する命令と、
前記近似的に復元された入力信号のＤＣＴ係数から、前記入力信号を前記ブロック領域毎に得る命令と、
前記ブロック領域毎の前記入力信号を互いに貼り合わせ、前記入力情報を復元する命令
とを含む一連の命令を実行させるためのデータ伸張プログラム。
【請求項１８】
入力情報が複数のブロック領域に等分割され、前記ブロック領域毎に前記入力情報のデータが圧縮された圧縮データを伸張し、前記入力情報を推定するデコーダに、
前記圧縮データに対し逆符号化及び逆量子化を行い、逆量子化されたＤＣＴ係数を前記ブロック領域毎に得る命令と、
対象ブロック領域と、該対象ブロック領域に隣接するブロック領域とのブロック境界において、前記対象ブロック領域における前記入力信号の傾きを相殺する傾き相殺関数のＤＣＴ係数を、前記逆量子化されたＤＣＴ係数から計算する命令と、
前記傾き相殺関数のＤＣＴ係数から量子化誤差を計算する命令と、
該量子化誤差を用いて、前記逆量子化されたＤＣＴ係数を補正し、前記入力信号のＤＣＴ係数を近似的に推定する命令と、
前記近似的に推定された入力信号のＤＣＴ係数から、前記入力信号を前記ブロック領域毎に得る命令と、
前記ブロック領域毎の前記入力信号を互いに貼り合わせ、前記入力情報を推定する命令
とを含む一連の命令を実行させるためのデータ伸張プログラム。
【請求項１９】
入力情報が複数のブロック領域に等分割され、前記ブロック領域毎に前記入力情報のデータが圧縮された圧縮データを伸張し、前記入力情報を推定するデコーダに、
前記圧縮データに対し逆符号化及び逆量子化を行い、逆量子化されたＤＣＴ係数を前記ブロック領域毎に得る命令と、
対象ブロック領域と、該対象ブロック領域に隣接するブロック領域とのブロック境界において、前記対象ブロック領域における前記入力信号の傾きを相殺する傾き相殺関数のＤＣＴ係数を、前記逆量子化されたＤＣＴ係数から計算する命令と、
前記傾き相殺関数のＤＣＴ係数から量子化誤差を計算する命令と、
ブロック歪みを軽減する２次曲面を前記隣接するブロック領域に加え、前記２次曲面のＤＣＴ係数を計算する命令と、
前記量子化誤差と前記２次曲面のＤＣＴ係数を用いて、前記逆量子化されたＤＣＴ係数を補正し、前記入力信号のＤＣＴ係数を近似的に推定する命令と、
前記近似的に推定された入力信号のＤＣＴ係数から、前記入力信号を前記ブロック領域毎に得る命令と、
前記ブロック領域毎の前記入力信号を互いに貼り合わせ、前記入力情報を推定する命令
とを含む一連の命令を実行させるためのデータ伸張プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、画像データや音声データ等の種々の情報を含むデータの圧縮・伸張処理等に用いられるデータ圧縮装置、データ伸張装置等の電子機器、これらのデータ圧縮装置及びデータ伸張装置の少なくとも一方を含む電子機器やシステム、更には、これらの電子機器やシステムを用いたデータ圧縮方法、データ伸張方法、及びこれらの電子機器やシステムを制御するためのデータ圧縮プログラム及びデータ伸張プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】  静止画像を圧縮する画像圧縮技術の国際標準としてＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ  Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ  Ｅｘｐｅｒｔ  Ｇｒｏｕｐ）がある。ＪＰＥＧアルゴリズムは、大きく２つの圧縮方式に分けられる。第１の方式は離散コサイン変換（ＤＣＴ：Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｃｏｓｉｎｅ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を基本とした方式であり、第２の方式は２次元空間で差動ＰＣＭ（ＤＰＣＭ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ＰＣＭ）を行う空間関数（Ｓｐａｔｉａｌ）方式である。【０００３】  ＤＣＴ方式は量子化を含むため一般には完全に元の画像は再現されない非可逆符号化であるが、少ないビット数においても十分な復号画像品質を得ることができ、本アルゴリズムの基本となる方式である。一方、空間関数方式は、圧縮率は小さいが元の画像を完全に再現する可逆符号化であり、この特性を実現するために標準方式として付加された方式である。ＤＣＴ方式は更に必須機能であるベースライン・プロセス（Ｂａｓｅｌｉｎｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）とオプション機能である拡張ＤＣＴプロセス（Ｅｘｔｅｎｄｅｄ  Ｓｙｓｔｅｍ）の２つに分類される。ベースライン・プロセスは、ＤＣＴ方式を実現するすべての符号器／復号器が持たなければならない最小限の機能で、適応型離散コサイン変換（ＡＤＣＴ：Ａｄａｐｔｉｖｅ  Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｃｏｓｉｎｅ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ  Ｃｏｄｉｎｇ）方式を基礎としたアルゴリズムである。ベースライン・プロセスにおける画像圧縮では画像データを８×８ピクセル単位のブロックで処理をする。【０００４】  この様に、現在，多くの標準的なデジタル画像の圧縮形式は，ブロック単位のＤＣＴに基づいている。これらの方法はコサイン級数近似を基礎とするため，圧縮効率は本質的にＤＣＴ係数の収束速度に依存する。一般に，ＤＣＴ係数の収束が緩慢な場合に圧縮効率は悪くなる。又，低符号化レート（ビットレート）時にはＤＣＴ係数の量子化誤差が大きくなり，ブロック歪など，再構成画像の劣化現象が無視出来なくなる。
【発明の開示】
【０００５】  本発明は，従来の装置構成に対して簡単な構成を付加するだけで，ブロック単位のＤＣＴに基づくデジタル画像圧縮形式における圧縮効率の向上，及びブロック歪の除去を実現することが可能な電子機器、データ圧縮方法、データ伸張方法、データ圧縮プログラム及びデータ伸張プログラムを提供することを目的とする。
本発明の第１の態様は、入力情報を、複数のブロック領域に等分割して、入力情報のデータを圧縮するデータ圧縮方法に関する。即ち、第１の態様に係るデータ圧縮方法は、（ａ）複数のブロック領域中の対象ブロック領域と、この対象ブロック領域に隣接するブロック領域におけるそれぞれの入力信号のＤＣＴ係数を計算するステップ；（ｂ）入力信号のＤＣＴ係数から、対象ブロック領域と、隣接するブロック領域とのブロック境界において、入力信号のブロック境界における傾きを相殺する傾き相殺関数のＤＣＴ係数を計算するステップ；（ｃ）入力信号のＤＣＴ係数と、傾き相殺関数のＤＣＴ係数の残差を計算するステップ；（ｄ）残差の量子化及び符号化を行い圧縮データを得るステップとを含むデータ圧縮方法であることを要旨とする。
【０００６】  本発明の第２の態様は、入力情報が複数のブロック領域に等分割され、ブロック領域毎に入力情報のデータが圧縮された圧縮データを伸張し、入力情報を復元するデータ伸張方法に関する。即ち、第２の態様に係るデータ伸張方法は、（ａ）圧縮データに対し逆符号化及び逆量子化を行い、逆量子化されたＤＣＴ係数をブロック領域毎に得るステップ；（ｂ）対象ブロック領域と、この対象ブロック領域に隣接するブロック領域とのブロック境界において、対象ブロック領域における入力信号の傾きを相殺する傾き相殺関数のＤＣＴ係数を、逆量子化されたＤＣＴ係数から計算するステップ；（ｃ）逆量子化されたＤＣＴ係数に傾き相殺関数のＤＣＴ係数を加え、入力信号のＤＣＴ係数を近似的に復元するステップ；（ｄ）近似的に復元された入力信号のＤＣＴ係数から、入力信号をブロック領域毎に得るステップ；（ｅ）ブロック領域毎の入力信号を互いに貼り合わせ、入力情報を復元するステップとを含むデータ伸張方法であることを要旨とする。
【０００７】  本発明の第３の態様は、入力情報が複数のブロック領域に等分割され、ブロック領域毎に入力情報のデータが圧縮された圧縮データを伸張し、入力情報を推定するデータ伸張方法に関する。即ち、第３の態様に係るデータ伸張方法は、（ａ）圧縮データに対し逆符号化及び逆量子化を行い、逆量子化されたＤＣＴ係数をブロック領域毎に得るステップ；（ｂ）対象ブロック領域と、この対象ブロック領域に隣接するブロック領域とのブロック境界において、対象ブロック領域における入力信号の傾きを相殺する傾き相殺関数のＤＣＴ係数を、逆量子化されたＤＣＴ係数から計算するステップ；（ｃ）傾き相殺関数のＤＣＴ係数から量子化誤差を計算するステップ；（ｄ）この量子化誤差を用いて、逆量子化されたＤＣＴ係数を補正し、入力信号のＤＣＴ係数を近似的に推定するステップ；（ｅ）近似的に推定された入力信号のＤＣＴ係数から、入力信号をブロック領域毎に得るステップ；（ｆ）ブロック領域毎の入力信号を互いに貼り合わせ、入力情報を推定するステップとを含むデータ伸張方法であることを要旨とする。
【０００８】  本発明の第４の態様は、入力情報が複数のブロック領域に等分割され、ブロック領域毎に入力情報のデータが圧縮された圧縮データを伸張し、入力情報を推定するデータ伸張方法に関する。即ち、第４の態様に係るデータ伸張方法は、（ａ）圧縮データに対し逆符号化及び逆量子化を行い、逆量子化されたＤＣＴ係数をブロック領域毎に得るステップ；（ｂ）対象ブロック領域と、この対象ブロック領域に隣接するブロック領域とのブロック境界において、対象ブロック領域における入力信号の傾きを相殺する傾き相殺関数のＤＣＴ係数を、逆量子化されたＤＣＴ係数から計算するステップ；（ｃ）傾き相殺関数のＤＣＴ係数から量子化誤差を計算するステップ；（ｄ）ブロック歪みを軽減する２次曲面を隣接するブロック領域に加え、２次曲面のＤＣＴ係数を計算するステップ；（ｅ）量子化誤差と２次曲面のＤＣＴ係数を用いて、逆量子化されたＤＣＴ係数を補正し、入力信号のＤＣＴ係数を近似的に推定するステップ；（ｆ）近似的に推定された入力信号のＤＣＴ係数から、入力信号をブロック領域毎に得るステップ；（ｇ）ブロック領域毎の入力信号を互いに貼り合わせ、入力情報を推定するステップとを含むデータ伸張方法であることを要旨とする。
本発明の第５の態様は、入力情報を、複数のブロック領域に等分割して、入力情報のデータを圧縮する電子機器に関する。即ち、第５の態様に係る電子機器は、（ａ）複数のブロック領域中の対象ブロック領域と、この対象ブロック領域に隣接するブロック領域におけるそれぞれの入力信号のＤＣＴ係数を計算する入力信号のＤＣＴ係数計算モジュール；（ｂ）入力信号のＤＣＴ係数から、対象ブロック領域と、隣接するブロック領域とのブロック境界において、入力信号のブロック境界における傾きを相殺する傾き相殺関数のＤＣＴ係数を計算する相殺関数ＤＣＴ係数計算モジュール；（ｃ）入力信号のＤＣＴ係数と、傾き相殺関数のＤＣＴ係数の残差を計算する残差計算モジュール；（ｄ）残差の量子化を行い圧縮データを得る量子化回路；（ｅ）圧縮データを符号化する符号化回路とを備える電子機器であることを要旨とする。
本発明の第６の態様は、入力情報が複数のブロック領域に等分割され、ブロック領域毎に入力情報のデータが圧縮された圧縮データを伸張し、入力情報を復元する電子機器に関する。即ち、第５の態様に係る電子機器は、（ａ）圧縮データを逆符号化する逆符号化回路；（ｂ）逆符号化された圧縮データを逆量子化し、逆量子化されたＤＣＴ係数をブロック領域毎に得る逆量子化回路；（ｃ）逆量子化されたＤＣＴ係数を、対象ブロック領域と、この対象ブロック領域に隣接するブロック領域に入力するＤＣＴ係数入力モジュール；（ｄ）対象ブロック領域と、この対象ブロック領域に隣接するブロック領域とのブロック境界において、対象ブロック領域における入力信号の傾きを相殺する傾き相殺関数のＤＣＴ係数を、逆量子化されたＤＣＴ係数から計算する相殺関数ＤＣＴ係数計算モジュール；（ｅ）逆量子化されたＤＣＴ係数に傾き相殺関数のＤＣＴ係数を加え、入力信号のＤＣＴ係数を近似的に復元する入力信号のＤＣＴ係数近似・復元モジュール；（ｆ）近似的に復元された入力信号のＤＣＴ係数から、入力信号をブロック領域毎に得て、ブロック領域毎に入力信号を互いに貼り合わせ、入力情報を復元するブロック貼り合わせ回路とを備える電子機器であることを要旨とする。
【０００９】  本発明の第７の態様は、入力情報が複数のブロック領域に等分割され、ブロック領域毎に入力情報のデータが圧縮された圧縮データを伸張し、入力情報を推定する電子機器に関する。即ち、第５の態様に係る電子機器は、（ａ）圧縮データを逆符号化する逆符号化回路；（ｂ）逆符号化された圧縮データを逆量子化し、逆量子化されたＤＣＴ係数をブロック領域毎に得る逆量子化回路；（ｃ）逆量子化されたＤＣＴ係数を、対象ブロック領域と、この対象ブロック領域に隣接するブロック領域に入力するＤＣＴ係数入力モジュール；（ｄ）対象ブロック領域と、この対象ブロック領域に隣接するブロック領域とのブロック境界において、対象ブロック領域における入力信号の傾きを相殺する傾き相殺関数のＤＣＴ係数を、逆量子化されたＤＣＴ係数から計算する相殺関数ＤＣＴ係数計算モジュール；（ｅ）傾き相殺関数のＤＣＴ係数から量子化誤差を計算する量子化誤差計算モジュール；（ｆ）この量子化誤差を用いて、逆量子化されたＤＣＴ係数を補正し、入力信号のＤＣＴ係数を近似的に推定する量子化誤差補正モジュール；（ｇ）近似的に推定された入力信号のＤＣＴ係数から、入力信号をブロック領域毎に得て、ブロック領域毎に入力信号を互いに貼り合わせ、入力情報を推定するブロック貼り合わせ回路とを備える電子機器であることを要旨とする。
【００１０】  本発明の第８の態様は、入力情報が複数のブロック領域に等分割され、ブロック領域毎に入力情報のデータが圧縮された圧縮データを伸張し、入力情報を推定する電子機器に関する。即ち、第５の態様に係る電子機器は、（ａ）圧縮データを逆符号化する逆符号化回路；（ｂ）逆符号化された圧縮データを逆量子化し、逆量子化されたＤＣＴ係数をブロック領域毎に得る逆量子化回路；（ｃ）逆量子化されたＤＣＴ係数を、対象ブロック領域と、この対象ブロック領域に隣接するブロック領域に入力するＤＣＴ係数入力モジュール；（ｄ）対象ブロック領域と、この対象ブロック領域に隣接するブロック領域とのブロック境界において、対象ブロック領域における入力信号の傾きを相殺する傾き相殺関数のＤＣＴ係数を、逆量子化されたＤＣＴ係数から計算する相殺関数ＤＣＴ係数計算モジュール；（ｅ）傾き相殺関数のＤＣＴ係数から量子化誤差を計算する量子化誤差計算モジュール；（ｆ）ブロック歪みを軽減する２次曲面を隣接するブロック領域に加え、２次曲面のＤＣＴ係数を計算する２次曲面ＤＣＴ係数計算モジュール；（ｇ）量子化誤差と２次曲面のＤＣＴ係数を用いて、逆量子化されたＤＣＴ係数を補正し、入力信号のＤＣＴ係数を近似的に推定する２次曲面量子化誤差補正モジュール；（ｈ）近似的に推定された入力信号のＤＣＴ係数から、入力信号をブロック領域毎に得るモジュール；（ｉ）近似的に推定された入力信号のＤＣＴ係数から、入力信号をブロック領域毎に得て、ブロック領域毎に入力信号を互いに貼り合わせ、入力情報を推定するブロック貼り合わせ回路とを備える電子機器であることを要旨とする。
【００１１】  本発明の第９の態様は、（ａ）入力情報を記憶する第１の記憶装置；（ｂ）この第１の記憶装置から読み出した入力情報を、複数のブロック領域に等分割するブロック分割回路；（ｃ）複数のブロック領域中の対象ブロック領域と、この対象ブロック領域に隣接するブロック領域におけるそれぞれの入力信号のＤＣＴ係数を計算する入力信号のＤＣＴ係数計算モジュール；（ｄ）入力信号のＤＣＴ係数から、対象ブロック領域と、隣接するブロック領域とのブロック境界において、入力信号のブロック境界における傾きを相殺する傾き相殺関数のＤＣＴ係数を計算する相殺関数ＤＣＴ係数計算モジュール；（ｅ）入力信号のＤＣＴ係数と、傾き相殺関数のＤＣＴ係数の残差を計算する残差計算モジュール；（ｆ）残差の量子化を行い圧縮データを得る量子化回路；（ｇ）圧縮データを符号化する符号化回路；（ｈ）符号化された圧縮データを格納する第２の記憶装置；（ｉ）この第２の記憶装置から読み出した圧縮データを逆符号化する逆符号化回路；（ｊ）逆符号化された圧縮データを逆量子化し、逆量子化されたＤＣＴ係数をブロック領域毎に得る逆量子化回路；（ｋ）逆量子化されたＤＣＴ係数を、対象ブロック領域と、この対象ブロック領域に隣接するブロック領域に入力するＤＣＴ係数入力モジュール；（ｌ）対象ブロック領域と、この対象ブロック領域に隣接するブロック領域とのブロック境界において、対象ブロック領域における入力信号の傾きを相殺する傾き相殺関数のＤＣＴ係数を、逆量子化されたＤＣＴ係数から計算する相殺関数ＤＣＴ係数計算モジュール；（ｍ）逆量子化されたＤＣＴ係数に傾き相殺関数のＤＣＴ係数を加え、入力信号のＤＣＴ係数を近似的に復元する入力信号のＤＣＴ係数近似・復元モジュール；（ｎ）近似的に復元された入力信号のＤＣＴ係数から、入力信号をブロック領域毎に得て、ブロック領域毎に入力信号を互いに貼り合わせ、入力情報を復元するブロック貼り合わせ回路とを備える電子機器であることを要旨とする。
【００１２】  本発明の第１０の態様は、入力情報を、複数のブロック領域に等分割して、入力情報のデータを圧縮するエンコーダに、（ａ）複数のブロック領域中の対象ブロック領域と、この対象ブロック領域に隣接するブロック領域におけるそれぞれの入力信号のＤＣＴ係数を計算する命令；（ｂ）入力信号のＤＣＴ係数から、対象ブロック領域と、隣接するブロック領域とのブロック境界において、入力信号のブロック境界における傾きを相殺する傾き相殺関数のＤＣＴ係数を計算する命令；（ｃ）入力信号のＤＣＴ係数と、傾き相殺関数のＤＣＴ係数の残差を計算する命令；（ｄ）残差の量子化及び符号化を行い圧縮データを得る命令とを含む一連の命令を実行させるためのデータ圧縮プログラムであることを要旨とする。
【００１３】  本発明の第１１の態様は、入力情報が複数のブロック領域に等分割され、ブロック領域毎に入力情報のデータが圧縮された圧縮データを伸張し、入力情報を復元するデコーダに、（ａ）圧縮データに対し逆符号化及び逆量子化を行い、逆量子化されたＤＣＴ係数をブロック領域毎に得る命令；（ｂ）対象ブロック領域と、この対象ブロック領域に隣接するブロック領域とのブロック境界において、対象ブロック領域における入力信号の傾きを相殺する傾き相殺関数のＤＣＴ係数を、逆量子化されたＤＣＴ係数から計算する命令；（ｃ）逆量子化されたＤＣＴ係数に傾き相殺関数のＤＣＴ係数を加え、入力信号のＤＣＴ係数を近似的に復元する命令；（ｄ）近似的に復元された入力信号のＤＣＴ係数から、入力信号をブロック領域毎に得る命令；（ｅ）ブロック領域毎の入力信号を互いに貼り合わせ、入力情報を復元する命令とを含む一連の命令を実行させるためのデータ伸張プログラムであることを要旨とする。
【００１４】  本発明の第１２の態様は、入力情報が複数のブロック領域に等分割され、ブロック領域毎に入力情報のデータが圧縮された圧縮データを伸張し、入力情報を推定するデコーダに、（ａ）圧縮データに対し逆符号化及び逆量子化を行い、逆量子化されたＤＣＴ係数をブロック領域毎に得る命令；（ｂ）対象ブロック領域と、この対象ブロック領域に隣接するブロック領域とのブロック境界において、対象ブロック領域における入力信号の傾きを相殺する傾き相殺関数のＤＣＴ係数を、逆量子化されたＤＣＴ係数から計算する命令；（ｃ）傾き相殺関数のＤＣＴ係数から量子化誤差を計算する命令；（ｄ）この量子化誤差を用いて、逆量子化されたＤＣＴ係数を補正し、入力信号のＤＣＴ係数を近似的に推定する命令；（ｅ）近似的に推定された入力信号のＤＣＴ係数から、入力信号をブロック領域毎に得る命令；（ｆ）ブロック領域毎の入力信号を互いに貼り合わせ、入力情報を推定する命令とを含む一連の命令を実行させるためのデータ伸張プログラムであることを要旨とする。
【００１５】  本発明の第１３の態様は、入力情報が複数のブロック領域に等分割され、ブロック領域毎に入力情報のデータが圧縮された圧縮データを伸張し、入力情報を推定するデコーダに、（ａ）圧縮データに対し逆符号化及び逆量子化を行い、逆量子化されたＤＣＴ係数をブロック領域毎に得る命令；（ｂ）対象ブロック領域と、この対象ブロック領域に隣接するブロック領域とのブロック境界において、対象ブロック領域における入力信号の傾きを相殺する傾き相殺関数のＤＣＴ係数を、逆量子化されたＤＣＴ係数から計算する命令；（ｃ）傾き相殺関数のＤＣＴ係数から量子化誤差を計算する命令；（ｄ）ブロック歪みを軽減する２次曲面を隣接するブロック領域に加え、２次曲面のＤＣＴ係数を計算する命令；（ｅ）量子化誤差と２次曲面のＤＣＴ係数を用いて、逆量子化されたＤＣＴ係数を補正し、入力信号のＤＣＴ係数を近似的に推定する命令；（ｆ）近似的に推定された入力信号のＤＣＴ係数から、入力信号をブロック領域毎に得る命令；（ｇ）ブロック領域毎の入力信号を互いに貼り合わせ、入力情報を推定する命令とを含む一連の命令を実行させるためのデータ伸張プログラムであることを要旨とする。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の第１の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムの概略を説明するブロック図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムのＰＨＬＣＴ回路の論理的構成を説明するブロック図である。
【図３】図３は、本発明の第１〜第３の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムにおいて、ブロック分割回路が１画面の画像データを１ブロック単位に分割した状態を模式的に説明する図である。
【図４】図４は、図３に示した１ブロック単位が８×８（より一般的にはＮ×Ｎ）画素（ピクセル）からなることを説明する図である。
【図５】図５（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムの数学的基礎として、本来離散的な多値情報である入力信号を、説明の都合上、連続的な入力信号関数ｆ（ｘ）として模式的に示す図である。図５（ｂ）は、本発明の第１の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムの数学的基礎として、入力信号関数ｆ（ｘ）の傾きを相殺する「傾き相殺関数」ｕ（ｘ）を模式的に示す図である。図５（ｃ）は、残差ｖ（ｘ）＝ｆ（ｘ）−ｕ（ｘ）が、破線で示した２次元ブロック領域Ωのｘ方向の境界において、その傾き（１次導関数）がゼロになることを模式的に示す図である。図５（ｄ）は、残差ｖ（ｘ）＝ｆ（ｘ）−ｕ（ｘ）の傾きが、破線で示した２次元ブロック領域Ωのｘ方向の境界においてゼロになることにより、隣接する２次元ブロック領域Ωにおいて、残差ｖ（ｘ）＝ｆ（ｘ）−ｕ（ｘ）が、連続することを模式的に示す図である。
【図６】図６（ａ）は、図３に示した８×８画素からなる２次元ブロック領域Ωの内の、第１行及び第１列の成分となる画素を右上がりの斜線のハッチングで示した図である。図６（ｂ）は、図３に示した８×８画素からなる２次元ブロック領域Ωの内の、ｋ１・ｋ２＞０成分となる画素を右上がりの斜線のハッチングで示した図である。
【図７】図７は、互いに隣接する２次元ブロック領域Ωａ及びΩｂにおいて、それぞれの入力信号関数ｆａ及びｆｂに対し、座標ｘｉに沿った方向での傾き相殺関数ｕ（ｘ）を探索する様子を示す模式図である。
【図８】図８は、本発明の第１の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムにおけるＰＨＬＣＴ回路を用いたデータ圧縮方法を説明するためのフローチャートである。
【図９】図９（ａ）〜（ｆ）は、図８のフローチャートに対応して、本発明の第１の実施の形態に係るデータ圧縮方法を、５つのデータブロックでより具体的に説明する模式図である。
【図１０】図１０は、本発明の第１の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムの逆ＰＨＬＣＴ（ＩＰＨＬＣＴ）回路の論理的構成を説明するブロック図である。
【図１１】図１１は、本発明の第１の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムにおけるＩＰＨＬＣＴ回路を用いたデータ伸張方法を説明するためのフローチャートである。
【図１２】図１２（ａ）〜（ｅ）は、図１１のフローチャートに対応して、本発明の第１の実施の形態に係るデータ伸張方法を、５つのデータブロックでより具体的に説明する模式図である。
【図１３】図１３は、本発明の第２の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムの概略を説明するブロック図である。
【図１４】図１４は、本発明の第２の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムの部分モードＰＨＬＣＴ（ＰＰＨＬＣＴ）回路の論理的構成を説明するブロック図である。
【図１５】図１５は、本発明の第２の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムにおけるＰＰＨＬＣＴ回路を用いたデータ伸張方法を説明するためのフローチャートである。
【図１６】図１６（ａ）〜（ｄ）は、図１５のフローチャートに対応して、本発明の第２の実施の形態に係るデータ伸張方法を、５つのデータブロックでより具体的に説明する模式図である。
【図１７】図１７は、本発明の第２の実施の形態の変形例に係るデータ圧縮・伸張システムの部分モードＰＨＬＣＴ（ＰＰＨＬＣＴ）回路の論理的構成を説明するブロック図である。
【図１８】図１８は、本発明の第２の実施の形態の変形例に係るデータ圧縮・伸張システムにおけるＰＰＨＬＣＴ回路を用いたデータ伸張方法を説明するためのフローチャートである。
【図１９】図１９（ａ）〜（ｆ）は、図１８のフローチャートに対応して、本発明の第２の実施の形態の変形例に係るデータ伸張方法を、５つのデータブロックでより具体的に説明する模式図である。
【図２０】図２０（ａ）は、データ圧縮・伸張システムの性能を視覚的に評価する場合に標準的に用いられる試験用原画像レナ（Ｌｅｎｎａ）を示す図である。図２０（ｂ）は、データ圧縮・伸張システムの性能を視覚的に評価する場合に標準的に用いられる試験用原画像バーバラ（Ｂａｒｂａｒａ）を示す図である。
【図２１】図２１（ａ）は，横軸に符号化レート（ビットレート），縦軸に原画像レナを用いた場合のＭＳＳＩＭの値を、第１の実施の形態（ＰＨＬＣＴ）及び第２の実施の形態の変形例（ＰＰＨＬＣＴ）について、従来技術（ＤＣＴ）の場合の性能と比較して示す図である。図２１（ｂ）は，横軸に符号化レート，縦軸に原画像レナを用いた場合のＰＳＮＲの値を、第１の実施の形態（ＰＨＬＣＴ）及び第２の実施の形態の変形例（ＰＰＨＬＣＴ）について、従来技術（ＤＣＴ）の場合の性能と比較して示す図である。
【図２２】図２２（ａ）は，横軸に符号化レート（ビットレート），縦軸に原画像バーバラを用いた場合のＭＳＳＩＭの値を、第１の実施の形態（ＰＨＬＣＴ）及び第２の実施の形態の変形例（ＰＰＨＬＣＴ）について、従来技術（ＤＣＴ）の場合の性能と比較して示す図である。図２２（ｂ）は，横軸に符号化レート，縦軸に原画像バーバラを用いた場合のＰＳＮＲの値を、第１の実施の形態（ＰＨＬＣＴ）及び第２の実施の形態の変形例（ＰＰＨＬＣＴ）について、従来技術（ＤＣＴ）の場合の性能と比較して示す図である。
【図２３】図２３（ａ）は，原画像レナの場合において、横軸にＰＳＮＲ，縦軸にＤＣＴ（ＪＰＥＧ標準方式）に対する符号化レート（圧縮レート）の削減率をとり，第１の実施の形態（ＰＨＬＣＴ）及び第２の実施の形態の変形例（ＰＰＨＬＣＴ）について、従来技術（ＤＣＴ）の場合の性能と比較して示す図である。図２３（ｂ）は，原画像バーバラの場合において、横軸にＰＳＮＲ，縦軸にＤＣＴ（ＪＰＥＧ標準方式）に対する符号化レート（圧縮レート）の削減率をとり，第１の実施の形態（ＰＨＬＣＴ）及び第２の実施の形態の変形例（ＰＰＨＬＣＴ）について、従来技術（ＤＣＴ）の場合の性能と比較して示す図である。
【図２４】図２４は、符号化レート（圧縮レート）０．１５ｂｐｐにおける再構成画像の例を示す。図２４（ａ）は、原画像レナの場合において、従来技術に係るＪＰＥＧ標準方式のＤＣＴを適用した場合の再構成画像、図２４（ｂ）は、原画像レナの場合において、第２の実施の形態の変形例（ＰＰＨＬＣＴ）を適用した場合の再構成画像、図２４（ｃ）は、原画像レナの場合において、第１の実施の形態（ＰＨＬＣＴ）を適用した場合の再構成画像、図２４（ｄ）は、原画像バーバラの場合において、通常のＤＣＴ（ＪＰＥＧ標準方式）を適用した場合の再構成画像、図２４（ｅ）は、原画像バーバラの場合において、第２の実施の形態の変形例（ＰＰＨＬＣＴ）を適用した場合の再構成画像、図２４（ｆ）は、原画像バーバラの場合において、第１の実施の形態（ＰＨＬＣＴ）を適用した場合の再構成画像を示す図である。
【図２５】図２５は、符号化レート（圧縮レート）０．３ｂｐｐにおける再構成画像の例を示す。図２５（ａ）は、原画像レナの場合において、従来技術に係るＪＰＥＧ標準方式のＤＣＴを適用した場合のＰＳＮＲ＝３２．２２ｄＢにおける再構成画像、図２５（ｂ）は、原画像レナの場合において、第２の実施の形態の変形例（ＰＰＨＬＣＴ）を適用した場合のＰＳＮＲ＝３２．３６ｄＢにおける再構成画像、図２５（ｃ）は、原画像レナの場合において、第１の実施の形態（ＰＨＬＣＴ）を適用した場合のＰＳＮＲ＝３２．８０１ｄＢにおける再構成画像、図２５（ｄ）は、原画像バーバラの場合において、通常のＤＣＴ（ＪＰＥＧ標準方式）を適用した場合のＰＳＮＲ＝２５．６６ｄＢにおける再構成画像、図２５（ｅ）は、原画像バーバラの場合において、第２の実施の形態の変形例（ＰＰＨＬＣＴ）を適用した場合のＰＳＮＲ＝２５．７０ｄＢにおける再構成画像、図２５（ｆ）は、原画像バーバラの場合において、第１の実施の形態（ＰＨＬＣＴ）を適用した場合のＰＳＮＲ＝２６．０６ｄＢにおける再構成画像を示す図である。
【図２６】図２６は、本発明の第３の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムの概略を説明するブロック図である。
【図２７】図２７（ａ）は、本発明の第３の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムの導関数整合・局所コサイン変換（ＤＭＬＣＴ）回路の論理的構成を説明するブロック図で、図２７（ｂ）は、本発明の第３の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムの導関数整合・局所コサイン逆変換（ＩＤＭＬＣＴ）回路の論理的構成を説明するブロック図である。
【図２８】図２８は、本発明の第３の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムにおけるＤＭＬＣＴ回路を用いたデータ圧縮方法を説明するためのフローチャートである。
【図２９】図２９（ａ）〜（ｅ）は、図２８のフローチャートに対応して、本発明の第３の実施の形態に係るデータ圧縮方法を、３つの１次元データブロックでより具体的に説明する模式図である。
【図３０】図３０は、本発明の第３の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムにおけるＩＤＭＬＣＴ回路を用いたデータ伸張方法を説明するためのフローチャートである。
【図３１】図３１（ａ）〜（ｄ）は、図３０のフローチャートに対応して、本発明の第３の実施の形態に係るデータ伸張方法を、３つの１次元データブロックでより具体的に説明する模式図である。
【図３２】図３２（ａ）は、原画像レナの場合において、横軸にＰＳＮＲ，縦軸に第１の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システム（ＰＨＬＣＴ）及び第３の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システム（ＤＭＬＣＴ）の符号化レート（圧縮レート）の削減率を示す図で、図３２（ｂ）は、原画像バーバラの場合において、横軸にＰＳＮＲ，縦軸に第１の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システム（ＰＨＬＣＴ）及び第３の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システム（ＤＭＬＣＴ）の符号化レート（圧縮レート）の削減率を示す図である。
【図３３】図３３は、本発明の他の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムの概略を説明するブロック図である。
【図３４】図３４は、本発明の更に他の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムの概略を説明するブロック図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】  次に、図面を参照して、本発明の第１〜第３の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。又、以下に示す第１〜第３の実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置、方法やプログラムを例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。【００１８】  （第１の実施の形態）
図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムは、送信側端末５と、送信側端末５から送られてきた圧縮された画像情報のデータ（以下、「圧縮データ」と言う。）を伝送する伝送路３２と、伝送路３２を介して送信側端末５から送られてきた圧縮データを受信し、この圧縮データを伸張し、伸張された画像データを表示する受信側端末６とを備える。伝送路３２には、ＬＡＮ，ＷＡＮ，インターネット、イントラネット等の情報ネットワーク（コンピュータネットワーク）が含まれるが、無線の伝送路でも良い。【００１９】  送信側端末５は、エンコーダ１、撮像デバイス１１、信号処理回路１２、入力側フレームメモリ１３、送信回路３１，送信側量子化テーブル記憶装置１８，送信側ハフマン符号テーブル記憶装置１９を備える。ここで、エンコーダ１は、ブロック分割回路１４，多重調和・局所コサイン変換（ＰＨＬＣＴ）回路１５、量子化回路１６、エントロピー符号化回路１７を備える。伝送路３２が、インターネット等の情報ネットワークの場合は、送信回路３１は、モデム（ＭＯＤＥＭ）、宅内回線終端装置（ＤＳＵ）、網制御装置（ＮＣＵ）、通信制御装置（ＣＣＵ）、通信制御処理装置（ＣＣＰ）等のデータ回線終端装置が該当する。一方、伝送路３２が無線伝送路であれば、送信回路３１は、アンテナ（受信アンテナ）３に接続された低雑音増幅器、この低雑音増幅器に接続されたミキサ、ミキサに接続された中間周波（ＩＦ）増幅器、中間周波増幅器に接続された復調器等により構成可能である。【００２０】  受信側端末６は、デコーダ２、出力側フレームメモリ２５、ディスプレイ２７、表示回路２６、受信回路３３、受信側量子化テーブル記憶装置２９，受信側ハフマン符号テーブル記憶装置２８を備える。ここで、デコーダ２は、エントロピー復号化回路２１、逆量子化回路２２、逆ＰＨＬＣＴ（ＩＰＨＬＣＴ）回路２３、ブロック貼り合わせ回路２４を備える。伝送路３２が、インターネット等の情報ネットワークの場合は、受信回路３３は、ＭＯＤＥＭ、ＤＳＵ、ＮＣＵ、ＣＣＵ、ＣＣＰ等のデータ回線終端装置が該当する。【００２１】  送信側端末５の撮像デバイス１１はＣＣＤ等から構成され、被写体画像を撮影して出力信号を生成する。信号処理回路１２は、撮像デバイス１１の出力信号から１画面ずつの画像データを生成する。信号処理回路１２の生成した１画面ずつの画像データは、入力側フレームメモリ１３へ転送される。【００２２】  受信側端末６の表示回路２６は、デコーダ２から転送されてきた１画面ずつの画像データから画像信号を生成する。ディスプレイ２７は、表示回路２６の生成した画像信号を被写体画像として表示する。【００２３】  入力側フレームメモリ１３及び出力側フレームメモリ２５は、例えばＳＤＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ラムバスＤＲＡＭ等の書き換え可能な半導体メモリ等で構成可能であり、転送されてきた１画面（１フレーム）毎の画像データを書き込んで記憶すると共に、記憶した画像データを１画面ずつ読み出す。【００２４】  図１において、入力側フレームメモリ１３から読み出された１画面ずつの画像データは、エンコーダ１へ転送される。エンコーダ１においては、ブロック分割回路１４により、１画面の画像データがＪＰＥＧ方式の規格によって定められた８×８画素の複数のブロックに分割され（図４参照。）、ＰＨＬＣＴ回路１５において、各ブロック毎に多値画像データの圧縮処理が行われる。即ち、ＰＨＬＣＴ回路１５は、図２に示すように、入力画像のＤＣＴ係数計算モジュール（入力信号のＤＣＴ係数計算モジュール）１５１と、第１相殺関数ＤＣＴ係数計算モジュール１５２と、第２相殺関数ＤＣＴ係数計算モジュール１５３と、残差計算モジュール１５４とを備え、ブロック分割回路１４から、１画面の画像データを図３に示すような１ブロック単位で取り込み、その画像データに対してＰＨＬＣＴ処理を実行する（ＰＨＬＣＴ回路１５の詳細は、後述する。）。【００２５】  量子化回路１６は、ＰＨＬＣＴ回路１５から供給された残差Ｖ＝Ｆ−ＵのＤＣＴ係数を、送信側量子化テーブル記憶装置１８に格納されている量子化しきい値を参照して量子化する。即ち、量子化回路１６では、表２に示したような量子化しきい値でＤＣＴ係数を除算することで、その商としての量子化係数を得る。上記の量子化しきい値としては、高周波成分に対しては大きい値が設定され、低周波成分に対しては小さい値が設定される。なお、自然界の風景等の一般の画像では高周波成分は少ない。上記により、量子化後の量子化係数は、高周波成分の多くが０となる。送信側量子化テーブル記憶装置１８に格納された量子化しきい値は、圧縮データの圧縮率の画質を決定するものである。【００２６】  この様にして得られた量子化係数は、ジグザグスキャンと言われる走査順に取り出され、エントロピー符号化回路１７に入力される。エントロピー符号化回路１７は、量子化回路１６にて量子化されたＤＣＴ係数を、送信側ハフマン符号テーブル記憶装置１９に格納されているハフマン符号を参照して可変長符号化することにより、圧縮データをブロック単位で生成する。エントロピー符号化回路１７では、ブロック左上隅のＤＣ成分と、それを除くＡＣ成分に分けて符号化が行われ、ＡＣ成分については、０である係数（無効係数）の連続数であるゼロラン長と０以外の係数（有効係数）との組にされ、この組をハフマン符号テーブルに従って符号化する。送信側ハフマン符号テーブル記憶装置１９に格納されたハフマン符号は、量子化されたＤＣＴ係数に対して予め予測される出現頻度に応じて割り当てられる可変長の符号であり、出現頻度の高いものに対して短く割り当てられる。【００２７】  エントロピー符号化回路１７の生成したブロック単位の圧縮データは、送信回路３１を介して、伝送路３２に転送される。伝送路３２を介して送信側端末５から送られてきた圧縮データは、受信側端末６の受信回路３３が受信する。受信回路３３を介して入力された圧縮データは、デコーダ２のエントロピー復号化回路２１へ転送される。【００２８】  エントロピー復号化回路２１は、受信回路３３を介して転送されてきたブロック単位の圧縮データを、受信側ハフマン符号テーブル記憶装置２８に格納されているハフマン符号を参照して可変長復号化することにより、伸張された画像情報のデータ（以下、「伸張データ」という）をブロック単位で生成する。受信側ハフマン符号テーブル記憶装置２８に格納されたハフマン��号は、伸張データに対して予め予測される出現頻度に応じて割り当てられる可変長の符号であり、出現頻度の高いものに対して短く割り当てられる。逆量子化回路２２は、エントロピー復号化回路２１の生成したブロック単位の伸張データを、受信側量子化テーブル記憶装置２９に格納されている量子化しきい値を参照して逆量子化することにより、ＤＣＴ係数を生成する。受信側量子化テーブル記憶装置２９に格納された量子化しきい値は、圧縮データを伸張した再生画像の画質を決定するものである。【００２９】  逆ＰＨＬＣＴ回路２３は、図１０に示すように、残差入力モジュール２３１と、第１相殺関数ＤＣＴ係数計算モジュール２３２と、第２相殺関数ＤＣＴ係数計算モジュール２３３と、入力画像のＤＣＴ係数近似・復元モジュール２３４とを備え、逆量子化回路２２の生成したＤＣＴ係数に対して逆ＰＨＬＣＴ処理を行う（逆ＰＨＬＣＴ回路２３の詳細は、後述する。）。逆ＰＨＬＣＴ回路２３にて多重調和・局所コサイン逆変換が行われたブロック単位の伸張データは、ブロック貼り合わせ回路２４で貼り合わせられ、１画面ずつのデータになる。【００３０】  ブロック貼り合わせ回路２４で貼り合わせられた１画面ずつのデータは、出力側フレームメモリ２５へ転送される。そして、出力側フレームメモリ２５は、デコーダ２から転送されてきた１画面ずつの画像データを書き込んで記憶する。又、表示回路２６は、デコーダ２から転送されてきた１画面ずつの画像データから画像信号を生成し、その画像信号はディスプレイ２７上で被写体画像として表示する。【００３１】  ＜多重調和・局所コサイン変換（ＰＨＬＣＴ）回路＞
ＰＨＬＣＴ回路１５の説明の前に、図３に示す２次元ブロック領域Ωにおける入力信号関数ｆを考える。実際の画像処理装置における入力信号関数ｆは離散的な情報としてのみ与えられるが，ここでは説明のため，ｆ（ｘ）を連続的な信号として扱う。図３に示す２次元ブロック領域Ωは、図４に示すような８×８画素（ピクセル）からなる。【００３２】  本発明の第１の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムでは，図５（ａ）に示すような入力信号関数ｆ（ｘ）に対し、入力信号関数ｆ（ｘ）の傾きを相殺する関数（以下において「傾き相殺関数」と言う。）として、図５（ｂ）に示すような関数ｕ（ｘ）に着目する。図５（ａ）〜図５（ｄ）において、それぞれ２本の縦方向の破線で、２次元ブロック領域Ωのｘ方向の境界を示している。図５（ｃ）に示すような残差ｖ（ｘ）＝ｆ（ｘ）−ｕ（ｘ）を用いてＤＣＴ係数の収束性を改善する。傾き相殺関数ｕについては，ポアソン方程式のノイマン境界値問題
【数１】
0004352110.tif 000002
【００３３】の解ｕを用いる。ただし，
【数２】
0004352110.tif 000003
【００３４】｜Ω｜はブロックの面積を表す。関数ｕは，以下の定理に示すように，ブロック境界で入力信号の傾きを相殺するＣ２級関数の中で，平均曲率の２乗積分値を最小とする関数である。即ち、『関数ｐが閉領域Ω（バー）においてＣ２とし，Ｍ（ｐ）をΩ（バー）におけるｐの平均曲率の２乗積分
【数３】
0004352110.tif 000004
【００３５】とすると、∂Ω上でノイマン境界条件∂ｐ／∂ν＝∂ｆ／∂νを満足する任意のｐに対し，Ｍ（ｕ）≦Ｍ（ｐ）が成立する』という定理を用いる。なお、本明細書では、Ω（バー）は、
【数４】
0004352110.tif 000005
【００３６】を意味する。【００３７】  一般のＤＣＴ係数の収束速度は漸近的にＯ（‖ｋ‖−２）に従うことが知られている。ここで，ｋ＝（ｋ１，ｋ２）は各ブロックにおける空間周波数インデックスである。一方，第１の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムのＰＨＬＣＴ回路１５における処理では、残差ｖのＤＣＴ係数の収束速度はＯ（‖ｋ‖−４）に従う。【００３８】  次に、離散的に与えられた入力信号関数ｆに対する第１の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムにおける画像処理方法について述べる。図４では８×８の格子点を例示したが、より一般的には、入力信号関数ｆ（ｘ，ｙ）のサンプリング点を単位正方形領域
Ω＝（０，１）２＝｛（ｘ，ｙ）｜０＜ｘ＜１，０＜ｙ＜１｝
上のＮ×Ｎ格子点（ｘｉ，ｙｊ）に配置する。ただし，
ｘｉ＝（０．５＋ｉ）／Ｎ，ｙｊ＝（０．５＋ｊ）／Ｎ，（ｉ，ｊ＝０，１，．．．，Ｎ−１）
である。領域Ωの周囲に配置された離散点における入力信号関数ｆの傾きを
【数５】
0004352110.tif 000006
【００３９】とする。ただし，
ｆｘ：＝∂ｆ（ｘ，ｙ）／∂ｘ及び
ｆｙ：＝∂ｆ（ｘ，ｙ）／∂ｙ
である。ポアソン方程式（１）のノイマン境界条件を１次元離散コサイン級数を用いて近似する：
【数６】
0004352110.tif 000007
【００４０】及び｛Ｇｋ（１）｝０≦ｋ≦Ｎ−１はΩの境界上の離散点におけるｆの傾きｇ０（１），ｇ１（１），．．．．，ｇＮ−１（１）に対する１次元ＤＣＴ係数である。この場合，ポアソン方程式（１）の解となる傾き相殺関数ｕは，
【数７】
0004352110.tif 000008
【００４１】である。更に，解ｕ（ｘ，ｙ）のＤＣＴ係数Ｕｋ１，ｋ２（ｋ１，ｋ２＝０，１，．．．，Ｎ−１）は次式で与えられる：
【数８】
0004352110.tif 000009
【００４２】明らかにηｋ，ｍ及びη＊ｋ，ｍは入力信号とは無関係に計算可能である。参考に，Ｎ＝８，即ち，図４に示した８×８画素ブロックサイズの場合のηｋ，ｍの値を表１に示す。
【表１】
0004352110.tif 000010
【００４３】実際に式（５）に示す傾き相殺関数ｕのＤＣＴ係数Ｕを計算するためには，入力信号の傾きｇ０（１），ｇ１（１），．．．．，ｇＮ−１（１）のＤＣＴ係数Ｇ０（１），Ｇ１（１），．．．．，ＧＮ−１（１）の値が必要となるが，これらの値については，以下のように近似的に計算する。【００４４】  先ず，図３に示すように，着目したブロック領域Ωの上下左右に隣接する４つのブロック領域を考える。図３のそれぞれ領域Ω（ｓ，ｔ）において，入力データを
ｆ（ｓ，ｔ）ｉ，ｊ：＝ｆ（ｘｉ＋ｓ，ｙｊ＋ｔ），
ｉ，ｊ＝０，１，．．．，Ｎ−１
と表記し，
Ω（０，０）＝Ω及び
ｆ（０，０）ｉ，ｊ＝ｆ（ｘｉ，ｙｊ）
とする。入力信号の傾きｇ０（１），ｇ１（１），．．．．，ｇＮ−１（１）を次のように近似する：
【数９】
0004352110.tif 000011
【００４５】はそれぞれ行，列方向に対する入力信号の平均値である。更に，Ｆ（ｓ，ｔ）＝（Ｆ（ｓ，ｔ）ｋ１，ｋ２）をそれぞれのブロック領域Ω（ｓ，ｔ）における入力データｆ（ｓ，ｔ）の２次元ＤＣＴ係数とすると，
【数１０】
0004352110.tif 000012
【００４６】を得る．同様に，
【数１１】
0004352110.tif 000013
【００４７】したがって，ポアソン方程式の解ｕ（ｘ，ｙ）のＤＣＴ係数Ｕｋ１，ｋ２，（ｋ１，ｋ２＝０，１，．．．，Ｎ−１）は次式で与えられる：
【数１２】
0004352110.tif 000014
【００４８】式（８）は、ＰＨＬＣＴ回路１５の第２相殺関数ＤＣＴ係数計算モジュール１５３及び逆ＰＨＬＣＴ回路２３の第２相殺関数ＤＣＴ係数計算モジュール２３３において計算する。ＤＣ成分Ｕ０，０については，式（４）に含まれる定数ｃの任意性より，一般性を失うことなく
Ｕ０，０＝０
とすることができる。【００４９】  第１の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムでは，入力画像の量子化誤差（入力信号の量子化誤差）Ｆの代わりに，傾き相殺関数ｕのＤＣＴ係数Ｕから計算される残差Ｖ＝Ｆ−Ｕを用いて圧縮効率の改善を図る。これは，圧縮後にエンコーダ１から伝送されるのは入力画像の量子化誤差（入力信号の量子化誤差）Ｆではなく残差Ｖ＝Ｆ−Ｕであり，残差Ｖから画像の再構成を試みることを意味する。したがって，デコーダ２側において残差Ｖ＝Ｆ−Ｕからもとの入力画像の量子化誤差（入力信号の量子化誤差）Ｆを復元することが可能となるように，ＰＨＬＣＴ回路１５の第１相殺関数ＤＣＴ係数計算モジュール１５２において、傾き相殺関数ｕのＤＣＴ係数Ｕを以下のように修正する：
【数１３】
0004352110.tif 000015
【００５０】明らかに，ＵとＵ（チルダ）の相違点は第１行目及び第１列目のみであり，Ｕ（チルダ）におけるこれらの値は，対象ブロック及び隣接ブロックのＤＣ成分のみから求められる。したがって、式（９）は、逆ＰＨＬＣＴ回路２３の第１相殺関数ＤＣＴ係数計算モジュール２３２における計算にも用いられる。なお、本明細書では、Ｕ（チルダ）は、
【数１４】
0004352110.tif 000016
【００５１】を意味する。同様に、Ｖ（チルダ）が、
【数１５】
0004352110.tif 000017
【００５２】を意味するものとすれば、修正後の残差Ｖ（チルダ）：＝Ｆ−Ｕ（チルダ）は次式となる：
【数１６】
0004352110.tif 000018
【００５３】残差Ｖ（チルダ）：＝Ｆ−Ｕ（チルダ）の計算は、ＰＨＬＣＴ回路１５の残差計算モジュール１５４で行う。残差計算モジュール１５４で計算された残差Ｖ（チルダ）は、それぞれのブロック領域毎のデータとして、量子化回路１６に伝送され、更にエントロピー符号化回路１７及び送信回路３１を経て、伝送路３２に転送される。伝送路３２を介して送られてきた圧縮データは、受信側端末６の受信回路３３を介して入力され、デコーダ２のエントロピー復号化回路２１へ転送され、逆量子化回路２２を経て逆ＰＨＬＣＴ回路２３に入力される。そして、逆ＰＨＬＣＴ回路２３では、Ｖ（チルダ）を用いて画像を再構成する。ここで，Ｖ（チルダ）０，０＝Ｆ０，０を確認しておく。以下において、本明細書では、記号の表記を簡単にするため，Ｕ及びＶの表記は，それぞれＵ（チルダ）及びＶ（チルダ）を指しているものとする。【００５４】  送信側端末５の送信側量子化テーブル記憶装置１８に格納された量子化テーブルをＱとし，その要素をＱｋ（≧１）とすると，ＤＣＴ係数Ｆは、エンコーダ１の量子化回路１６において、次のように量子化される：
【数１７】
0004352110.tif 000019
【００５５】  エンコーダ１の量子化回路１６において量子化されたＤＣＴ係数列｛ｉｋ｝は，エンコーダ１のエントロピー符号化回路１７による符号化の後に、送信回路３１を経て、伝送路３２に転送され、伝送路３２を伝送される。【００５６】  図８に示すフローチャートを用いて、本発明の第１の実施の形態に係るＰＨＬＣＴ回路１５を用いたデータ圧縮方法を説明する。なお、以下に述べるデータ圧縮方法は、一例であり、この変形例を含めて、これ以外の種々の方法により、実現可能であることは勿論である。【００５７】  （ａ）エンコーダ１のブロック分割回路１４を用い、ステップＳ１０１において、入力側フレームメモリ１３から伝送された入力画像を、図４に示すような８×８画素からなるデータブロックに分割する。データブロックに分割された入力画像のデータは、エンコーダ１のＰＨＬＣＴ回路１５に転送される。
（ｂ）ＰＨＬＣＴ回路１５の入力画像のＤＣＴ係数計算モジュール（入力信号のＤＣＴ係数計算モジュール）１５１は、ステップＳ１１１において、図９（ａ）及び（ｃ）に示すように、対象となる中央のデータブロック、及び対象となるデータブロックの上下左右に隣接する４つのデータブロックの各々にＤＣＴ処理を適用する。これにより、それぞれのデータブロックに対する入力画像の量子化誤差（入力信号の量子化誤差）Ｆを計算する。
（ｃ）ＰＨＬＣＴ回路１５の第１相殺関数ＤＣＴ係数計算モジュール１５２は、ステップＳ１１２において、式（９）を用い，Ｖ０，０（＝Ｆ０，０）から傾き相殺関数ｕのＤＣＴ係数Ｕｋの第１行及び第１列の成分を図９（ｂ）に示すように、計算する（図６（ａ）のハッチングをした画素が第１行及び第１列の成分に対応する。）。【００５８】  （ｄ）ＰＨＬＣＴ回路１５の第２相殺関数ＤＣＴ係数計算モジュール１５３は、ステップＳ１１３において、図９（ｃ）に示した入力画像の量子化誤差（入力信号の量子化誤差）Ｆに対し式（８）を用い，傾き相殺関数ｕのＤＣＴ係数Ｕｋのｋ１・ｋ２＞０成分を図９（ｄ）に示すように、計算する（図６（ｂ）のハッチングをした画素がｋ１・ｋ２＞０成分となる画素に対応する。）。図９（ｂ）に示した第１行及び第１列の成分、図９（ｄ）に示したｋ１・ｋ２＞０成分は、図９（ｅ）に示すようにまとめられる。
（ｅ）ＰＨＬＣＴ回路１５の残差計算モジュール１５４は、ステップＳ１１４において、図９（ｅ）に示した傾き相殺関数ｕのＤＣＴ係数Ｕｋから、残差Ｖ＝Ｆ−Ｕを図９（ｆ）に示すように計算する。図９（ｆ）に示した残差Ｖ＝Ｆ−Ｕは、エンコーダ１の量子化回路１６に出力される。【００５９】  （ｆ）量子化回路１６は、ステップＳ１０３において、送信側量子化テーブル記憶装置１８に格納されている量子化しきい値Ｑｋを参照して、残差Ｖ＝Ｆ−Ｕの量子化：
ｉｋ＝ｒｏｕｎｄ（Ｖｋ／Ｑｋ）
を実行し、ＶｋをＱｋで除した整数部分が、ジグザグスキャンと言われる走査順に｛ｉｋ｝として取り出される。｛ｉｋ｝は、エンコーダ１のエントロピー符号化回路１７に入力される。【００６０】  （ｇ）エントロピー符号化回路１７は、ステップＳ１０４において、送信側ハフマン符号テーブル記憶装置１９に格納されているハフマン符号を参照して｛ｉｋ｝の符号化を実行する。エントロピー符号化回路１７の生成したブロック単位の圧縮データは、送信回路３１を介して、伝送路３２に転送される。【００６１】  図８に示したフローチャートで、ステップＳ１１２及びステップＳ１１３の処理が、従来のＪＰＥＧ標準方式に付加されているが，それ以外はＪＰＥＧ標準方式と全く同一の処理である。【００６２】  図８に示した一連のデータ圧縮処理は、図８と等価なアルゴリズムのプログラムにより、図１に示したエンコーダ１を制御して実行出来る。このプログラムは、本発明の第１の実施の形態に係るエンコーダ１を構成するコンピュータシステムのプログラム記憶装置（図示省略）に記憶させれば良い。又、このプログラムは、コンピュータ読取り可能な記録媒体に保存し、この記録媒体をエンコーダ１のプログラム記憶装置に読み込ませることにより、本発明の一連のデータ圧縮処理を実行することができる。【００６３】  即ち、本発明の第１の実施の形態に係るデータ圧縮プログラムは、入力情報を、複数のブロック領域に等分割して、入力情報のデータを圧縮するエンコーダ１に、
（ａ）複数のブロック領域中の対象ブロック領域と、この対象ブロック領域に隣接するブロック領域におけるそれぞれの入力信号のＤＣＴ係数Ｆを計算する命令；
（ｂ）入力信号のＤＣＴ係数Ｆから、対象ブロック領域と、隣接するブロック領域とのブロック境界において、入力信号のブロック境界における傾きを相殺する傾き相殺関数のＤＣＴ係数Ｕを計算する命令；
（ｃ）入力信号のＤＣＴ係数Ｆと、傾き相殺関数のＤＣＴ係数Ｕの残差Ｖを計算する命令；（ｄ）残差Ｖの量子化及び符号化を行い圧縮データを得る命令
とを含む一連の命令を実行させる。【００６４】  ここで、「コンピュータ読取り可能な記録媒体」とは、例えばコンピュータの外部メモリ装置、半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、磁気テープなどのプログラムを記録することができるような媒体などを意味する。具体的には、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ，ＭＯディスク、磁気テープなどが「コンピュータ読取り可能な記録媒体」に含まれる。例えば、エンコーダ１の本体は、フレキシブルディスク装置（フレキシブルディスクドライブ）及び光ディスク装置（光ディスクドライブ）を内蔵若しくは外部接続するように構成出来る。フレキシブルディスクドライブに対してはフレキシブルディスクを、又光ディスクドライブに対してはＣＤ−ＲＯＭをその挿入口から挿入し、所定の読み出し操作を行うことにより、これらの記録媒体に格納されたプログラムをエンコーダ１を構成するプログラム記憶装置にインストールすることができる。又、所定のドライブ装置を接続することにより、例えばゲームパック等に利用されているメモリ装置としてのＲＯＭや、磁気テープ装置としてのカセットテープを用いることもできる。更に、インターネット等の情報処理ネットワークを介して、このプログラムをプログラム記憶装置に格納することが可能である。【００６５】  ＜多重調和・局所コサイン逆変換（ＩＰＨＬＣＴ）回路＞
デコーダ２側では，伝送路３２を伝送されたデータを受信回路３３を介して入力し、デコーダ２のエントロピー復号化回路２１で逆符号化した後、受信側量子化テーブル記憶装置２９に格納された量子化テーブルを用いて逆量子化し、更に、逆ＰＨＬＣＴ回路２３において、残差Ｖの逆量子化されたＤＣＴ係数残差ＶｋＱに対して、逆ＤＣＴ（ＩＤＣＴ）を施すことによって画像を再構成する。【００６６】  図１１に示すフローチャートを用いて、本発明の第１の実施の形態に係る逆ＰＨＬＣＴ回路２３を用いたデータ伸張方法を説明する。なお、以下に述べるデータ伸張方法は、一例であり、この変形例を含めて、これ以外の種々の方法により、実現可能であることは勿論である。【００６７】  （ａ）デコーダ２のエントロピー復号化回路２１は、受信回路３３を介して転送されてきたブロック単位の圧縮データを、ステップＳ２０１において、受信側ハフマン符号テーブル記憶装置２８に格納されているハフマン符号を参照して可変長復号化する。これにより、伸張データがブロック単位で生成される。【００６８】  （ｂ）デコーダ２の逆量子化回路２２は、エントロピー復号化回路２１の生成したブロック単位の伸張データを、ステップＳ２０２において、受信側量子化テーブル記憶装置２９に格納されている量子化しきい値Ｑｋを参照して逆量子化：
ＶｋＱ＝Ｑｋ×ｉｋ
することにより、残差Ｖ＝Ｆ−Ｕの逆量子化された量子化誤差ＶｋＱを生成する。残差Ｖの逆量子化された量子化誤差ＶｋＱは、逆ＰＨＬＣＴ回路２３の残差入力モジュール２３１に転送される。【００６９】  （ｃ）逆ＰＨＬＣＴ回路２３の残差入力モジュール２３１は、ステップＳ２１１において、図１２（ａ）及び（ｃ）に示すように、対象となる中央のデータブロック、及び対象となるデータブロックの上下左右に隣接する４つのデータブロックの各々に残差Ｖの逆量子化されたＤＣＴ係数残差ＶｋＱを入力する。
（ｄ）逆ＰＨＬＣＴ回路２３の第１相殺関数ＤＣＴ係数計算モジュール２３２は、ステップＳ２１２において、式（９）を用い，ＶＱ０，０（＝ＦＱ０，０）から傾き相殺関数ｕのＤＣＴ係数ＵｋＱの第１行及び第１列の成分を図１２（ｂ）に示すように、計算する。
（ｅ）逆ＰＨＬＣＴ回路２３の第２相殺関数ＤＣＴ係数計算モジュール２３３は、ステップＳ２１３では、図１２（ｃ）に示したように、ステップＳ２１２で第１相殺関数ＤＣＴ係数計算モジュール２３２によって計算されたＵｋＱの第１行及び第１列の成分に、ＶｋＱの第１行及び第１列の成分を足しこみ、これを入力画像の量子化誤差（入力信号の量子化誤差）ＦＱの第１行及び第１列の成分の近似とし、この入力画像の量子化誤差（入力信号の量子化誤差）ＦＱに対し式（８）を用い，傾き相殺関数ｕのＤＣＴ係数ＵｋＱのｋ１・ｋ２＞０成分を図１２（ｄ）に示すように、計算する。
（ｆ）逆ＰＨＬＣＴ回路２３の入力画像のＤＣＴ係数近似・復元モジュール２３４は、ステップＳ２１４において、図１２（ｅ）に示すように、残差Ｖの逆量子化された量子化誤差ＶＱにＵＱを加え、
ＦＱ≒ＶＱ＋ＵＱ
を近似・復元する。【００７０】  （ｇ）更に、入力画像のＤＣＴ係数近似・復元モジュール２３４は、ステップＳ２１５において、ＵＱ＋ＶＱに対し，ブロック毎にＩＤＣＴ処理を適用し、多値画像データを復元する。【００７１】  （ｈ）デコーダ２のブロック貼り合わせ回路２４は、ＩＤＣＴ処理の結果得られた多値画像データを用いて、ステップＳ２０４において、各ブロックを図３に示すように、貼り合わせる。ブロック貼り合わせ回路２４で貼り合わせられた１画面ずつのデータは、出力側フレームメモリ２５へ転送される。【００７２】  図１１に示したフローチャートで、ステップＳ２１１〜ステップＳ２１４の処理が、従来のＪＰＥＧ標準方式に付加されているが，それ以外はＪＰＥＧ標準方式と全く同一の処理である。元のＪＰＥＧ標準方式に対する計算コストの増加は、主にＵあるいはＵＱに関するコストであり，Ｎ×Ｎ画素データブロックあたり約３Ｃ１Ｎ２＋４Ｃ２Ｎ２と評価出来る。ここで，Ｃ１及びＣ２はそれぞれ加減算，積算に要する単位コストである。【００７３】  図１１に示した一連のデータ伸張処理は、図１１と等価なアルゴリズムのプログラムにより、図１に示したデコーダ２を制御して実行出来る。このプログラムは、本発明のデコーダ２を構成するコンピュータシステムのプログラム記憶装置（図示省略）に記憶させれば良い。又、このプログラムは、コンピュータ読取り可能な記録媒体に保存し、この記録媒体をデコーダ２のプログラム記憶装置に読み込ませることにより、本発明の一連のデータ伸張処理を実行することができる。【００７４】  即ち、本発明の第１の実施の形態に係るデータ伸張プログラムは、入力情報が複数のブロック領域に等分割され、ブロック領域毎に入力情報のデータが圧縮された圧縮データを伸張し、入力情報を復元するデコーダ２に、
（ａ）圧縮データに対し逆符号化及び逆量子化を行い、逆量子化された量子化誤差ＶＱをブロック領域毎に得る命令；
（ｂ）対象ブロック領域と、この対象ブロック領域に隣接するブロック領域とのブロック境界において、対象ブロック領域における入力信号の傾きを相殺する傾き相殺関数のＤＣＴ係数ＵＱを、逆量子化された量子化誤差ＶＱから計算する命令；
（ｃ）逆量子化された量子化誤差ＶＱに傾き相殺関数のＤＣＴ係数ＵＱを加え、入力信号のＤＣＴ係数ＦＱを近似的に復元する命令；
（ｄ）近似的に復元された入力信号のＤＣＴ係数ＦＱから、入力信号をブロック領域毎に得る命令；
（ｅ）ブロック領域毎の入力信号を互いに貼り合わせ、入力情報を復元する命令とを含む一連の命令を実行させる。【００７５】  ここで、「コンピュータ読取り可能な記録媒体」とは、第１の実施の形態に係るデータ圧縮プログラムで説明したような、コンピュータの外部メモリ装置、半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、磁気テープなどのプログラムを記録することができるような媒体などを意味する。例えば、デコーダ２の本体は、フレキシブルディスク装置（フレキシブルディスクドライブ）及び光ディスク装置（光ディスクドライブ）を内蔵若しくは外部接続するように構成出来る。フレキシブルディスクドライブに対してはフレキシブルディスクを、又光ディスクドライブに対してはＣＤ−ＲＯＭをその挿入口から挿入し、所定の読み出し操作を行うことにより、これらの記録媒体に格納されたプログラムをデコーダ２を構成するプログラム記憶装置にインストールすることができる。更に、インターネット等の情報処理ネットワークを介して、このプログラムをプログラム記憶装置に格納することが可能である。【００７６】  （第２の実施の形態）
図１３に示すように、本発明の第２の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムは、第１の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムと同様に、送信側端末５Ｐと、送信側端末５Ｐから送られてきた圧縮データを伝送する伝送路３２と、伝送路３２を介して送信側端末５Ｐから送られてきた圧縮データを受信し、この圧縮データを伸張し、伸張された画像データを表示する受信側端末６Ｐとを備える。【００７７】  第２の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムでは，送信側端末５Ｐが、ＪＰＥＧ標準方式に従いエンコードされた圧縮データを伝送路３２を介して、受信側端末６Ｐに伝送し、受信側端末６Ｐにのみ多重調和・局所コサイン逆変換を適用することによって量子化によって失われた情報を推定する方法，即ち，デコーダ側の処理の改善のみで再構成画像の改善を実現する「部分モード（Ｐａｒｔｉａｌ  ｍｏｄｅ）」のデータ圧縮・伸張システムについて述べる。本明細書では、第２の実施の形態において定義した部分モードのデータ圧縮・伸張システムに対し、第１の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムは、送信側端末５のエンコーダ１で、多重調和・局所コサイン変換を行い、受信側端末６のデコーダ２で多重調和・局所コサイン逆変換を行うモードであるので「フルモード（Ｆｕｌｌ  ｍｏｄｅ）のデータ圧縮・伸張システム」と定義する。【００７８】  即ち、第２の実施の形態に係る部分モードのデータ圧縮・伸張システムの送信側端末５Ｐは、ＪＰＥＧ標準方式のエンコーダ１Ｐ、撮像デバイス１１、信号処理回路１２、入力側フレームメモリ１３、送信回路３１，送信側量子化テーブル記憶装置１８，送信側ハフマン符号テーブル記憶装置１９を備える。ＪＰＥＧ標準方式のエンコーダ１Ｐは、ブロック分割回路１４，ＪＰＥＧ標準方式のＤＣＴ回路３５、量子化回路１６、エントロピー符号化回路１７を備える点で、第１の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムとは異なる。【００７９】  一方、第２の実施の形態に係る部分モードのデータ圧縮・伸張システムの受信側端末６Ｐは、多重調和・局所コサイン逆変換を適用するデコーダ２Ｐ、出力側フレームメモリ２５、ディスプレイ２７、表示回路２６、受信回路３３、受信側量子化テーブル記憶装置２９，受信側ハフマン符号テーブル記憶装置２８を備える。多重調和・局所コサイン逆変換を適用するデコーダ２Ｐは、エントロピー復号化回路２１、逆量子化回路２２、部分モード多重調和・局所コサイン変換（ＰＰＨＬＣＴ：Ｐａｒｔｉａｌ  ｍｏｄｅ  ＰｏｌｙＨａｒｍｏｎｉｃ  Ｌｏｃａｌ  Ｃｏｓｉｎｅ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）回路３６ａ、ブロック貼り合わせ回路２４を備える。【００８０】  送信側端末５Ｐの撮像デバイス１１、信号処理回路１２、入力側フレームメモリ１３及び受信側端末６Ｐの表示回路２６、ディスプレイ２７及び出力側フレームメモリ２５等は、第１の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムと同様で良いので重複した説明を省略する。【００８１】  図１３において、入力側フレームメモリ１３から読み出された１画面ずつの画像データは、エンコーダ１Ｐへ転送される。エンコーダ１Ｐにおいては、ブロック分割回路１４により、１画面の画像データがＪＰＥＧ方式の規格によって定められた８×８画素の複数のブロックに分割され（図４参照。）、ＪＰＥＧ標準方式のＤＣＴ回路３５において、各ブロック毎に多値画像データの圧縮処理が行われる。量子化回路１６は、ＤＣＴ回路３５から供給された入力画像ＦのＤＣＴ係数を、送信側量子化テーブル記憶装置１８に格納されている量子化しきい値を参照して量子化する。即ち、量子化回路１６では、表２に示したような量子化しきい値でＤＣＴ係数を除算することで、その商としての量子化係数を得る。この様にして得られた量子化係数は、ジグザグスキャンと言われる走査順に取り出され、エントロピー符号化回路１７に入力される。エントロピー符号化回路１７は、量子化回路１６にて量子化された入力画像ＦのＤＣＴ係数を、送信側ハフマン符号テーブル記憶装置１９に格納されているハフマン符号を参照して可変長符号化することにより、圧縮データをブロック単位で生成する。エントロピー符号化回路１７の生成したブロック単位の圧縮データは、送信回路３１を介して、伝送路３２に転送される。伝送路３２を介して送信側端末５Ｐから送られてきた圧縮データは、受信側端末６Ｐの受信回路３３が受信する。受信回路３３を介して入力された圧縮データは、デコーダ２Ｐのエントロピー復号化回路２１へ転送される。【００８２】  ＪＰＥＧ標準方式におけるデータ圧縮は，主に，入力画像の量子化誤差（入力信号の量子化誤差）Ｆｋの高周波成分が量子化操作を経て切り捨てられることによって実現される。第１の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムにおける議論にあるように，周波数インデックスｋに対する入力画像の量子化誤差（入力信号の量子化誤差）Ｆｋ及び多重調和・局所コサイン変換における残差Ｖｋの漸近的な振る舞いは次のように表される：
【数１８】
0004352110.tif 000020
【００８３】即ち，‖ｋ‖→∞において、入力画像の量子化誤差（入力信号の量子化誤差）Ｆｋ≒Ｕｋであり，傾き相殺関数ｕのＤＣＴ係数Ｕｋを用いて量子化によって切り捨てられた高周波帯のＤＣＴ係数Ｆｋの推定が可能となる。実際には式（８）及び式（９）においてＦｋ（ｓ，ｔ）の代わりに量子化後のＦｋ（ｓ，ｔ）Ｑを用いて計算されたＵｋＱを用いることになるが，ＵｋＱとＵｋとの誤差は次式で評価される：
【数１９】
0004352110.tif 000021
【００８４】ただしＥｋはＦｋ（ｓ，ｔ）Ｑに含まれる量子化誤差に対する評価
【数２０】
0004352110.tif 000022
【００８５】である。明らかに，ＵｋＱとＵｋとの誤差は，ＤＣＴ係数Ｆｋ（ｓ，ｔ）Ｑの第１行及び第１列の成分に含まれる量子化誤差にのみ依存している。以上の議論に基づき，第２の実施の形態に係る部分モードのデータ圧縮・伸張システムの基本手法を以下のように、提供する：
【数２１】
0004352110.tif 000023
【００８６】ただし
【数２２】
0004352110.tif 000024
【００８７】  第２の実施の形態に係る部分モードのデータ圧縮・伸張システムのデコーダ２Ｐが内蔵するエントロピー復号化回路２１は、受信回路３３を介して転送されてきたブロック単位の圧縮データを、受信側ハフマン符号テーブル記憶装置２８に格納されているハフマン符号を参照して可変長復号化することにより、伸張データをブロック単位で生成する。受信側ハフマン符号テーブル記憶装置２８に格納されたハフマン符号は、伸張データに対して予め予測される出現頻度に応じて割り当てられる可変長の符号であり、出現頻度の高いものに対して短く割り当てられる。逆量子化回路２２は、エントロピー復号化回路２１の生成したブロック単位の伸張データを、受信側量子化テーブル記憶装置２９に格納されている量子化しきい値を参照して逆量子化することにより、ＤＣＴ係数を生成する。受信側量子化テーブル記憶装置２９に格納された量子化しきい値は、圧縮データを伸張した再生画像の画質を決定するものである。【００８８】  デコーダ２ＰのＰＰＨＬＣＴ回路３６ａは、図１４に示すように、ＤＣＴ係数入力モジュール３６１と、第１相殺関数ＤＣＴ係数計算モジュール３６２と、第２相殺関数ＤＣＴ係数計算モジュール３６３と、量子化誤差計算モジュール３６４と、量子化誤差補正モジュール３６５とを備え、逆量子化回路２２の生成したＤＣＴ係数に対して多重調和・局所コサイン逆変換を行う（ＰＰＨＬＣＴ回路３６ａの詳細は、後述する。）。ＰＰＨＬＣＴ回路３６ａにて多重調和・局所コサイン逆変換が行われたブロック単位の伸張データは、ブロック貼り合わせ回路２４で貼り合わせられ、１画面ずつのデータになる。【００８９】  ブロック貼り合わせ回路２４で貼り合わせられた１画面ずつのデータは、出力側フレームメモリ２５へ転送される。そして、出力側フレームメモリ２５は、デコーダ２Ｐから転送されてきた１画面ずつの画像データを書き込んで記憶する。又、表示回路２６は、デコーダ２Ｐから転送されてきた１画面ずつの画像データから画像信号を生成し、その画像信号はディスプレイ２７上で被写体画像として表示する。【００９０】  図１５に示すフローチャートを用いて、本発明の第２の実施の形態に係るＰＰＨＬＣＴ回路３６ａを用いたデータ伸張方法を説明する。なお、以下に述べるデータ伸張方法は、一例であり、この変形例を含めて、これ以外の種々の方法により、実現可能であることは勿論である。【００９１】  （ａ）デコーダ２Ｐのエントロピー復号化回路２１は、受信回路３３を介して転送されてきたブロック単位の圧縮データを、ステップＳ３０１において、受信側ハフマン符号テーブル記憶装置２８に格納されているハフマン符号を参照して可変長復号化する。これにより、伸張データがブロック単位で生成される。【００９２】  （ｂ）デコーダ２Ｐの逆量子化回路２２は、エントロピー復号化回路２１の生成したブロック単位の伸張データ｛ｉｋ｝を、ステップＳ３０２において、受信側量子化テーブル記憶装置２９に格納されている量子化しきい値Ｑｋを参照して式（１１）で示される逆量子化することにより、入力画像の逆量子化後のＤＣＴ係数ＦｋＱを生成する。入力画像の逆量子化後のＤＣＴ係数ＦｋＱは、ＰＰＨＬＣＴ回路３６ａのＤＣＴ係数入力モジュール３６１に転送される。【００９３】  （ｃ）ＰＰＨＬＣＴ回路３６ａのＤＣＴ係数入力モジュール３６１は、ステップＳ３１１において、図１６（ａ）に示すように、対象となる中央のデータブロック、及び対象となるデータブロックの上下左右に隣接する４つのデータブロックの各々に入力画像の逆量子化後のＤＣＴ係数ＤＣＴ係数ＦｋＱを入力する。
（ｄ）ＰＰＨＬＣＴ回路３６ａの第１相殺関数ＤＣＴ係数計算モジュール３６２は、ステップＳ３１２において、式（９）を用い，ＶＱ０，０（＝ＦＱ０，０）から傾き相殺関数ｕのＤＣＴ係数ＵｋＱの第１行及び第１列の成分を計算する。
（ｅ）ＰＰＨＬＣＴ回路３６ａの第２相殺関数ＤＣＴ係数計算モジュール３６３は、ステップＳ３１３において、図１６（ａ）に示した入力画像の逆量子化後のＤＣＴ係数ＦＱに対し式（８）を用い，傾き相殺関数ｕのＤＣＴ係数ＵｋＱのｋ１・ｋ２＞０成分を計算する。そして、ステップＳ３１３において、計算したｋ１・ｋ２＞０成分と、ステップＳ３１２において計算した第１行及び第１列の成分とを図１６（ｂ）に示すように合成する。
（ｆ）ＰＰＨＬＣＴ回路３６ａの量子化誤差計算モジュール３６４は、ステップＳ３１４において、式（１２）を用いて量子化誤差ｄｋを計算する。
（ｇ）更に、ＰＰＨＬＣＴ回路３６ａの量子化誤差補正モジュール３６５は、ステップＳ３１５において、｜ｄｋ｜≦Ｑｋ／２ならば、図１６（ｃ）に示すように入力画像の逆量子化後のＤＣＴ係数ＦｋＱをＦｋＱ＋ｄｋで置き換える。｜ｄｋ｜＞Ｑｋ／２ならば、何もしないで、入力画像の逆量子化後のＤＣＴ係数ＦｋＱをそのまま採用する。【００９４】  （ｈ）この様にして、デコーダ２ＰのＰＰＨＬＣＴ回路３６ａは、入力画像の逆量子化後のＤＣＴ係数ＦＱに対し，ブロック毎にＩＤＣＴを適用し、多値画像データを推定し、ステップＳ３１６において、デコーダ２Ｐのブロック貼り合わせ回路２４に多値画像データを出力する。【００９５】  （ｉ）デコーダ２Ｐのブロック貼り合わせ回路２４は、ＩＤＣＴ処理の結果得られた多値画像データを用いて、ステップＳ３０４において、各ブロックを図３に示すように、貼り合わせる。ブロック貼り合わせ回路２４で貼り合わせられた１画面ずつのデータは、出力側フレームメモリ２５へ転送される。【００９６】  第２の実施の形態に係る部分モードのデータ圧縮・伸張システムの計算コストには，第１の実施の形態で説明したフルモードデータ圧縮・伸張システムと比較し，量子化誤差ｄｋの計算に要するコストが新たに含まれる。式（１２）より，量子化誤差ｄｋの計算コストは，１ブロックあたり３Ｎ２回の比較処理に要するコストである。【００９７】  図１５に示した一連のデータ伸張処理は、図１５と等価なアルゴリズムのプログラムにより、図１３に示したデコーダ２Ｐを制御して実行出来る。このプログラムは、本発明のデコーダ２Ｐを構成するコンピュータシステムのプログラム記憶装置（図示省略）に記憶させれば良い。又、このプログラムは、コンピュータ読取り可能な記録媒体に保存し、この記録媒体をデコーダ２Ｐのプログラム記憶装置に読み込ませることにより、本発明の一連のデータ伸張処理を実行することができる。【００９８】  即ち、本発明の第２の実施の形態に係るデータ伸張プログラムは、入力情報が複数のブロック領域に等分割され、ブロック領域毎に入力情報のデータが圧縮された圧縮データを伸張し、入力情報を推定するデコーダ２Ｐに、
（ａ）圧縮データに対し逆符号化及び逆量子化を行い、逆量子化された量子化誤差ＦＱをブロック領域毎に得る命令；
（ｂ）対象ブロック領域と、この対象ブロック領域に隣接するブロック領域とのブロック境界において、対象ブロック領域における入力信号の傾きを相殺する傾き相殺関数のＤＣＴ係数ＵＱを、逆量子化された量子化誤差ＦＱから計算する命令；
（ｃ）傾き相殺関数のＤＣＴ係数ＵＱから量子化誤差ｄを計算する命令；
（ｄ）この量子化誤差ｄを用いて、逆量子化された量子化誤差ＦＱを補正し、入力信号のＤＣＴ係数のより良い近似を求める（入力信号の量子化誤差を近似的に推定する）命令；
（ｅ）上記の入力信号のＤＣＴ係数のより良い近似（近似的に復元された入力信号のＤＣＴ係数）から、入力信号をブロック領域毎に得る命令；
（ｆ）ブロック領域毎の入力信号を互いに貼り合わせ、入力情報を推定する命令
とを含む一連の命令を実行させる。【００９９】  ここで、「コンピュータ読取り可能な記録媒体」とは、第１の実施の形態に係るデータ圧縮プログラムで説明したような、コンピュータの外部メモリ装置、半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、磁気テープなどのプログラムを記録することができるような媒体などを意味する。例えば、デコーダ２Ｐの本体は、フレキシブルディスク装置（フレキシブルディスクドライブ）及び光ディスク装置（光ディスクドライブ）を内蔵若しくは外部接続するように構成出来る。更に、インターネット等の情報処理ネットワークを介して、このプログラムをプログラム記憶装置に格納することが可能である。【０１００】  （第２の実施の形態の変形例）
第２の実施の形態の変形例に係るデータ圧縮・伸張システムは，図１３に示した第２の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムと同様に、送信側端末５Ｐが、ＪＰＥＧ標準方式に従いエンコードされた圧縮データを伝送路３２を介して、受信側端末６Ｐに伝送し、受信側端末６Ｐにのみ多重調和・局所コサイン逆変換を適用することによって量子化によって失われた情報を推定する部分モードのデータ圧縮・伸張システムである。【０１０１】  図１３に示した第２の実施の形態の変形例に係るデータ圧縮・伸張システムと同様に、第２の実施の形態の変形例に係る部分モードのデータ圧縮・伸張システムの受信側端末６Ｐは、多重調和・局所コサイン逆変換を適用するデコーダ２Ｐ、出力側フレームメモリ２５、ディスプレイ２７、表示回路２６、受信回路３３、受信側量子化テーブル記憶装置２９，受信側ハフマン符号テーブル記憶装置２８を備えるが、多重調和・局所コサイン逆変換を適用するデコーダ２Ｐは、ブロック歪み除去機能を有する点で、図１３に示したデータ圧縮・伸張システムとは異なる。【０１０２】  「ブロック歪」とは，特に低符号化レート（ビットレート）での圧縮処理を経て再構成された画像のブロック境界に生じる歪であり，原画像では本来滑らかであったはずの部分にも現れるため，非常に観測者の目に付く歪である。第２の実施の形態の変形例に係るデータ圧縮・伸張システムでは，次式の２次曲面を各々のデータブロックに加算し，ブロック歪を軽減する方法を提供する：
【数２３】
0004352110.tif 000025
【０１０３】２次曲面ｐ（ｘ，ｙ）を隣接するデータブロックにそれぞれ加えた場合，ブロック歪は境界平均の意味で取り除かれる。２次曲面ｐのＤＣＴ係数は，
【数２４】
0004352110.tif 000026
【０１０４】  即ち、第２の実施の形態の変形例に係るデータ圧縮・伸張システムのデコーダ２Ｐは、図１３に示した第２の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムと同様に、エントロピー復号化回路２１、逆量子化回路２２、ＰＰＨＬＣＴ回路３６ｂ、ブロック貼り合わせ回路２４を備えるが、ＰＰＨＬＣＴ回路３６ｂが、図１７に示すように、ＤＣＴ係数入力モジュール３６１と、第１相殺関数ＤＣＴ係数計算モジュール３６２と、第２相殺関数ＤＣＴ係数計算モジュール３６３と、量子化誤差計算モジュール３６４と、２次曲面ＤＣＴ係数計算モジュール３６６と、２次曲面量子化誤差補正モジュール３６７とを備える点で、図１４に示した第２の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムのＰＰＨＬＣＴ回路３６ａとは異なる。【０１０５】  送信側端末５Ｐの撮像デバイス１１、信号処理回路１２、入力側フレームメモリ１３及び受信側端末６Ｐの表示回路２６、ディスプレイ２７及び出力側フレームメモリ２５等は、第１及び第２の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムと同様で良いので重複した説明を省略する。【０１０６】  図１８に示すフローチャートを用いて、本発明の第２の実施の形態の変形例に係るＰＰＨＬＣＴ回路３６ｂを用いたデータ伸張方法を説明する。ステップＳ３０１及びステップＳ３０２は、図１５に示したフローチャートと同様であるので、重複した説明を省略し、第２の実施の形態の変形例では、図１５に示したフローチャートのステップＳ３０３に対応して、入力画像の逆量子化後のＤＣＴ係数ＦｋＱを推定する処理、即ち、ステップＳ３０２以降で、ステップＳ３０４の直前までの処理について説明する。【０１０７】  （ａ）第２の実施の形態の変形例に係るＰＰＨＬＣＴ回路３６ｂのＤＣＴ係数入力モジュール３６１は、ステップＳ３２１において、図１９（ａ）に示すように、対象となる中央のデータブロック、及び対象となるデータブロックの上下左右に隣接する４つのデータブロックの各々に入力画像の逆量子化後のＤＣＴ係数ＤＣＴ係数ＦｋＱを入力する。
（ｂ）ＰＰＨＬＣＴ回路３６ｂの第１相殺関数ＤＣＴ係数計算モジュール２３２は、ステップＳ３２２において、式（９）を用い，ＶＱ０，０（＝ＦＱ０，０）から傾き相殺関数ｕのＤＣＴ係数ＵｋＱの第１行及び第１列の成分を計算する。
（ｃ）ＰＰＨＬＣＴ回路３６ｂの第２相殺関数ＤＣＴ係数計算モジュール２３３は、ステップＳ３２３において、図１９（ａ）に示した入力画像の逆量子化後のＤＣＴ係数ＦＱに対し式（８）を用い，傾き相殺関数ｕのＤＣＴ係数ＵｋＱのｋ１・ｋ２＞０成分を計算する。そして、ステップＳ３２３において、計算したｋ１・ｋ２＞０成分と、ステップＳ３２２において計算した第１行及び第１列の成分とを図１９（ｂ）に示すように合成する。
（ｄ）ＰＰＨＬＣＴ回路３６ｂの量子化誤差計算モジュール３６４は、ステップＳ３２４において、式（１２）を用いて量子化誤差ｄｋを計算する。【０１０８】  （ｅ）ＰＰＨＬＣＴ回路３６ｂの２次曲面ＤＣＴ係数計算モジュール３６６は、ステップＳ３２５において、式（１４）を用いて２次曲面ｐのＤＣＴ係数Ｐｋを、図１９（ｃ）に示すように計算する。そして、図１９（ｄ）に示すように、２次曲面ＤＣＴ係数計算モジュール３６６は、傾き相殺関数ｕのＤＣＴ係数ＵｋＱに２次曲面ｐのＤＣＴ係数Ｐｋを加算する。【０１０９】  （ｆ）更に、ＰＰＨＬＣＴ回路３６ｂの２次曲面量子化誤差補正モジュール３６７は、ステップＳ３２６において、｜ｄｋ＋Ｐｋ｜≦Ｑｋ／２ならば、図１９（ｅ）に示すように入力画像の逆量子化後のＤＣＴ係数ＦｋＱをＦｋＱ＋ｄｋ＋Ｐｋで置き換える。｜ｄｋ＋Ｐｋ｜＞Ｑｋ／２ならば、図１９（ｆ）に示すように、何もしないで、ＵｋＱ＋Ｐｋをそのまま採用する。【０１１０】  （ｇ）この様にして、デコーダ２ＰのＰＰＨＬＣＴ回路３６ｂは、入力画像の逆量子化後のＤＣＴ係数ＦＱに対し，ブロック毎にＩＤＣＴを適用し、多値画像データを推定し、ステップＳ３２７において、デコーダ２Ｐのブロック貼り合わせ回路２４に多値画像データを出力する。【０１１１】  第２の実施の形態の変形例に係るデータ圧縮・伸張システムによって付加されるコストは，２次曲面ｐのＤＣＴ係数Ｐｋの計算に要するコストであり，１ブロックあたりＯ（Ｎ）で評価される。
図１８に示した一連のデータ伸張処理は、図１８と等価なアルゴリズムのプログラムにより、図１３に示したデコーダ２Ｐを制御して実行出来る。このプログラムは、本発明のデコーダ２Ｐを構成するコンピュータシステムのプログラム記憶装置（図示省略）に記憶させれば良い。又、このプログラムは、コンピュータ読取り可能な記録媒体に保存し、この記録媒体をデコーダ２Ｐのプログラム記憶装置に読み込ませることにより、本発明の一連のデータ伸張処理を実行することができる。【０１１２】  即ち、本発明の第２の実施の形態の変形例に係るデータ伸張プログラムは、入力情報が複数のブロック領域に等分割され、ブロック領域毎に入力情報のデータが圧縮された圧縮データを伸張し、入力情報を推定するデコーダ２Ｐに、
（ａ）圧縮データに対し逆符号化及び逆量子化を行い、逆量子化された量子化誤差ＦＱをブロック領域毎に得る命令；
（ｂ）対象ブロック領域と、この対象ブロック領域に隣接するブロック領域とのブロック境界において、対象ブロック領域における入力信号の傾きを相殺する傾き相殺関数のＤＣＴ係数ＵＱを、逆量子化された量子化誤差ＦＱから計算する命令；
（ｃ）傾き相殺関数のＤＣＴ係数ＵＱから量子化誤差ｄを計算する命令；
（ｄ）ブロック歪みを軽減する２次曲面を隣接するブロック領域に加え、２次曲面のＤＣＴ係数ＰＱを計算する命令；
（ｅ）量子化誤差ｄと２次曲面のＤＣＴ係数ＰＱを用いて、逆量子化された量子化誤差ＦＱを補正し、入力信号のＤＣＴ係数のより良い近似を求める（入力信号のＤＣＴ係数を近似的に推定する）命令；
（ｆ）上記の入力信号のＤＣＴ係数のより良い近似（近似的に推定された入力信号のＤＣＴ係数）から、入力信号をブロック領域毎に得る命令；
（ｇ）ブロック領域毎の入力信号を互いに貼り合わせ、入力情報を推定する命令
とを含む一連の命令を実行させる。【０１１３】  ここで、「コンピュータ読取り可能な記録媒体」とは、第１の実施の形態に係るデータ圧縮プログラムで説明したような、コンピュータの外部メモリ装置、半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、磁気テープなどのプログラムを記録することができるような媒体などを意味する。【０１１４】  フルモード多重調和・局所コサイン変換（ＰＨＬＣＴ）を用いた第１の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システム、及びブロック歪み除去機能を有する部分モード多重調和・局所コサイン変換（ＰＰＨＬＣＴ）を用いた第２の実施の形態の変形例に係るデータ圧縮・伸張システムの性能を，定量的，視覚的，両面から従来技術に係るＪＰＥＧ標準方式のデータ圧縮・伸張システムの性能と比較して評価する。定量的評価には，以下の２種類の指標を用いる。【０１１５】  （ａ）ピーク信号対ノイズ比（ＰＳＮＲ：Ｐｅａｋ  Ｓｉｇｎａｌ  ｔｏ  Ｎｏｉｓｅ  Ｒａｔｉｏ）：
「ＰＳＮＲ」は、２乗誤差を入力信号のピーク値で正規化することによって得られる誤差評価指標であり，次式で定義される：
【数２５】
0004352110.tif 000027
【０１１６】  上式のΩは、一枚の画像全体を表す領域，ｆＱは再構成画像データ，ＲＭＳＥ（ｒｏｏｔ  ｍｅａｎ−ｓｑｕａｒｅｄ  ｅｒｒｏｒ）は原画像と再構成画像の２乗平均平方根誤差を表す。単位は（ｄＢ）であり，その値が大きいほど，良好な結果とみなす。【０１１７】  （ｂ）平均構造類似（ＭＳＳＩＭ：ｍｅａｎ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ  ＳＩＭｉｌｉａｒｉｔｙ）：
画像情報に特有の幾何学的構造，即ち，一般に，一枚の画像は有限個のオブジェクトから構成されていることに着目し，原画像と再構成画像の局所的な類似性に重みを付加した誤差評価指標である。ＭＳＳＩＭの値が大きいほど良好な結果とみなし，その最大値は１である。ＰＳＮＲと比較し，より視覚的評価に近い結果を与えるものと考えられる。【０１１８】  量子化時に必要となる量子化テーブルとしては，表２に示すＪＰＥＧ形式で最も標準的に用いられる輝度用量子化テーブルを用いる。
【表２】
0004352110.tif 000028
【０１１９】  又，符号化アルゴリズムには，ハフマン符号化アルゴリズムを用いている。試験用の原画像としては，図２０（ａ）に示すレナ（Ｌｅｎｎａ）及び図２０（ｂ）に示すバーバラ（Ｂａｒｂａｒａ）を使用する。レナ及びバーバラは、画像処理システムの性能評価に標準的に用いられる原画像である。【０１２０】  図２１（ａ）は，横軸に符号化レート（ビットレート），縦軸に原画像を図２０（ａ）に示すレナを用いた場合のＭＳＳＩＭの値を、第１の実施の形態（ＰＨＬＣＴ）及び第２の実施の形態の変形例（ＰＰＨＬＣＴ）について、従来技術（ＤＣＴ）の場合の性能と比較して示したものである。図２１（ａ）において、「ＰＨＬＣＴ」は第１の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システム、「ＰＰＨＬＣＴ」は第２の実施の形態の変形例に係るデータ圧縮・伸張システム、「ＤＣＴ」は従来技術に係るＪＰＥＧ標準方式のデータ圧縮・伸張システムの性能を示す。この表記は、図２１（ｂ）、図２２（ａ）、図２２（ｂ）、図２３（ａ）及び図２３（ｂ）等でも同様である。【０１２１】  図２１（ｂ）は，横軸に符号化レート，縦軸に原画像としてレナを用いた場合のＰＳＮＲの値を、第１の実施の形態（ＰＨＬＣＴ）及び第２の実施の形態の変形例（ＰＰＨＬＣＴ）について、従来技術（ＤＣＴ）の場合の性能と比較して示したものである。図２１（ａ）及び図２１（ｂ）は、原画像レナの場合の同一の符号化レート（圧縮レート）に対する再構成画像の精度を，第１の実施の形態（ＰＨＬＣＴ）、第２の実施の形態の変形例（ＰＰＨＬＣＴ）及び従来技術（ＤＣＴ）について、定量的に評価している。【０１２２】  図２２（ａ）は，横軸に符号化レート，縦軸に原画像を図２０（ｂ）に示すバーバラを用いた場合のＭＳＳＩＭの値を、第１の実施の形態（ＰＨＬＣＴ）及び第２の実施の形態の変形例（ＰＰＨＬＣＴ）について、従来技術（ＤＣＴ）の場合の性能と比較して示したものである。図２２（ｂ）は，横軸に符号化レート，縦軸に原画像としてバーバラを用いた場合のＰＳＮＲの値を、第１の実施の形態（ＰＨＬＣＴ）及び第２の実施の形態の変形例（ＰＰＨＬＣＴ）について、従来技術（ＤＣＴ）の場合の性能と比較して示したものである。図２２（ａ）及び図２２（ｂ）は、原画像バーバラの場合の同一の符号化レート（圧縮レート）に対する再構成画像の精度を，第１の実施の形態（ＰＨＬＣＴ）、第２の実施の形態の変形例（ＰＰＨＬＣＴ）及び従来技術（ＤＣＴ）について、定量的に評価している。【０１２３】  図２１（ａ），図２１（ｂ），図２２（ａ）及び図２２（ｂ）の結果から次の２点が読み取れる；
（ａ）ＰＨＬＣＴを適用した場合ＭＳＳＩＭ及びＰＳＮＲともに、従来技術に係るＪＰＥＧ標準方式のデータ圧縮・伸張システムからの改善がみられる；
（ｂ）ＰＰＨＬＣＴを適用した場合ＰＳＮＲの値は、従来技術に係るＪＰＥＧ標準方式のデータ圧縮・伸張システムからほとんど改善されていないが，ＭＳＳＩＭについては低符号化レート時に、従来技術に係るＪＰＥＧ標準方式のデータ圧縮・伸張システムからの改善がみられる。【０１２４】  次に，図２３（ａ）は，原画像レナの場合において、横軸にＰＳＮＲ，縦軸にＤＣＴ（ＪＰＥＧ標準方式）に対する符号化レート（圧縮レート）の削減率をとり，第１の実施の形態（ＰＨＬＣＴ）及び第２の実施の形態の変形例（ＰＰＨＬＣＴ）について、従来技術（ＤＣＴ）の場合の性能と比較して示したものであり、図２３（ｂ）は，原画像バーバラの場合において、横軸にＰＳＮＲ，縦軸にＤＣＴ（ＪＰＥＧ標準方式）に対する符号化レート（圧縮レート）の削減率をとり，第１の実施の形態（ＰＨＬＣＴ）及び第２の実施の形態の変形例（ＰＰＨＬＣＴ）について、従来技術（ＤＣＴ）の場合の性能と比較して示したものである。【０１２５】  図２３（ａ）及び図２３（ｂ）は，再構成画像がＰＳＮＲの意味で等価な精度を持つために必要な符号化レート（圧縮レート）を，第１の実施の形態（ＰＨＬＣＴ）及び第２の実施の形態の変形例（ＰＰＨＬＣＴ）について、従来技術（ＤＣＴ）の場合の性能と比較して示したものである。削減率が高ければ，それだけ情報が節約されたものとみなせる。単位は％で表示している。【０１２６】  更に，視覚的評価として，符号化レート（圧縮レート）０．１５ｂｐｐにおける再構成画像を図２４（ａ）〜図２４（ｆ）に示す。図２４（ａ）は、原画像レナの場合において、従来技術に係るＪＰＥＧ標準方式のＤＣＴを適用した場合のＰＳＮＲ＝２８．７０ｄＢにおける再構成画像、図２４（ｂ）は、原画像レナの場合において、第２の実施の形態の変形例（ＰＰＨＬＣＴ）を適用した場合のＰＳＮＲ＝２８．８９ｄＢにおける再構成画像、図２４（ｃ）は、原画像レナの場合において、第１の実施の形態（ＰＨＬＣＴ）を適用した場合のＰＳＮＲ＝２９．５０ｄＢにおける再構成画像を示す。【０１２７】  一方、図２４（ｄ）は、原画像バーバラの場合において、通常のＤＣＴ（ＪＰＥＧ標準方式）を適用した場合のＰＳＮＲ＝２３．５８ｄＢにおける再構成画像、図２４（ｅ）は、原画像バーバラの場合において、第２の実施の形態の変形例（ＰＰＨＬＣＴ）を適用した場合のＰＳＮＲ＝２３．７０ｄＢにおける再構成画像、図２４（ｆ）は、原画像バーバラの場合において、第１の実施の形態（ＰＨＬＣＴ）を適用した場合のＰＳＮＲ＝２４．０１ｄＢにおける再構成画像を示す。【０１２８】  図２４（ａ）〜図２４（ｆ）は、図２０（ａ）に示すレナ及び図２０（ｂ）に示すバーバラの全体の画像を、０．１５ｂｐｐで圧縮したものであるが、図２４（ａ）〜図２４（ｆ）では、視覚的比較の材料として，画像全体ではなく，画像内で最も観測者の注意を引く顔の周囲のみを抽出して表示している。ブロック歪の軽減などは明らかであり，視覚的評価としても第１及び第２の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムの、従来技術に係るＪＰＥＧ標準方式のデータ圧縮・伸張システムに対する有利な効果は確認出来る。【０１２９】  又、同様な視覚的評価として，符号化レート（圧縮レート）０．３ｂｐｐにおける再構成画像を図２５（ａ）〜図２５（ｆ）に示す。図２５（ａ）は、原画像レナの場合において、従来技術に係るＪＰＥＧ標準方式のＤＣＴを適用した場合のＰＳＮＲ＝３２．２２ｄＢにおける再構成画像、図２５（ｂ）は、原画像レナの場合において、第２の実施の形態の変形例（ＰＰＨＬＣＴ）を適用した場合のＰＳＮＲ＝３２．３６ｄＢにおける再構成画像、図２５（ｃ）は、原画像レナの場合において、第１の実施の形態（ＰＨＬＣＴ）を適用した場合のＰＳＮＲ＝３２．８０１ｄＢにおける再構成画像を示す。【０１３０】  一方、図２５（ｄ）は、原画像バーバラの場合において、通常のＤＣＴ（ＪＰＥＧ標準方式）を適用した場合のＰＳＮＲ＝２５．６６ｄＢにおける再構成画像、図２５（ｅ）は、原画像バーバラの場合において、第２の実施の形態の変形例（ＰＰＨＬＣＴ）を適用した場合のＰＳＮＲ＝２５．７０ｄＢにおける再構成画像、図２５（ｆ）は、原画像バーバラの場合において、第１の実施の形態（ＰＨＬＣＴ）を適用した場合のＰＳＮＲ＝２６．０６ｄＢにおける再構成画像を示す。【０１３１】  図２５（ａ）〜図２５（ｆ）は、図２０（ａ）に示すレナ及び図２０（ｂ）に示すバーバラの全体の画像を、０．３ｂｐｐで圧縮したものであるが、図２５（ａ）〜図２５（ｆ）では、視覚的比較の材料として，画像全体ではなく，画像内で最も観測者の注意を引く顔の周囲のみを抽出して表示している。ブロック歪の軽減などは明らかであり，視覚的評価としても第１及び第２の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムの、従来技術に係るＪＰＥＧ標準方式のデータ圧縮・伸張システムに対する有利な効果は確認出来る。【０１３２】  （第３の実施の形態）
第１及び第２の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムでは，ブロック境界における原画像の傾きを境界条件とするポアソン方程式の解を用いた画像圧縮効果の改善方法について述べてきた。第１及び第２の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システム方法では，ＤＣＴ係数の第１行・列成分のみからきまる境界条件下でのポアソン方程式の近似解を用いるため，計算コストは小さく，アルゴリズムも比較的単純であった。【０１３３】  一方，第３の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムでは，第１行・列成分のみならず，更に高次の成分をも利用する導関数整合・局所コサイン変換（ＤＭＬＣＴ：Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ  Ｍａｔｃｈｉｎｇ  Ｌｏｃａｌ  Ｃｏｓｉｎｅ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を用いたデータ圧縮・伸張方法を提供する。第１行・列成分のみを用いる場合と比較し，計算コストは大きく，アルゴリズムも複雑になるが，より高い圧縮効果を実現しうることを数値実験から確認している。【０１３４】  即ち、図２６に示すように、本発明の第３の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムは、送信側端末５ｄと、送信側端末５ｄから送られてきた圧縮データを伝送する伝送路３２と、伝送路３２を介して送信側端末５ｄから送られてきた圧縮された圧縮データを受信し、この圧縮データを伸張し、伸張された画像データを表示する受信側端末６ｄとを備える基本構成においては、第１の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムと同様である。【０１３５】  送信側端末５ｄは、導関数整合・局所コサイン変換（ＤＭＬＣＴ）を用いたエンコーダ１ｄ、撮像デバイス１１、信号処理回路１２、入力側フレームメモリ１３、送信回路３１，送信側量子化テーブル記憶装置１８，送信側ハフマン符号テーブル記憶装置１９を備える点で、第１の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムとは異なる。ＤＭＬＣＴを用いたエンコーダ１ｄは、ブロック分割回路１４，ＤＭＬＣＴ回路３７、量子化回路１６、エントロピー符号化回路１７を備える。【０１３６】  受信側端末６ｄは、導関数整合・局所コサイン逆変換（ＩＤＭＬＣＴ）を用いたデコーダ２ｄ、出力側フレームメモリ２５、ディスプレイ２７、表示回路２６、受信回路３３、受信側量子化テーブル記憶装置２９，受信側ハフマン符号テーブル記憶装置２８を備える点で、第１の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムとは異なる。ＩＤＭＬＣＴを用いたデコーダ２ｄは、エントロピー復号化回路２１、逆量子化回路２２、ＩＤＭＬＣＴ回路３８、ブロック貼り合わせ回路２４を備える。【０１３７】  送信側端末５ｄの撮像デバイス１１、信号処理回路１２、入力側フレームメモリ１３及び受信側端末６ｄの表示回路２６、ディスプレイ２７及び出力側フレームメモリ２５等は、第１及び第２の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムと同様で良いので重複した説明を省略する。【０１３８】  図２６において、入力側フレームメモリ１３から読み出された１画面ずつの画像データは、エンコーダ１ｄへ転送される。エンコーダ１ｄにおいては、ブロック分割回路１４により、１画面の画像データがＪＰＥＧ方式の規格によって定められた８×８画素の複数のブロックに分割され（図４参照。）、ＤＭＬＣＴ回路３７において、各ブロック��に多値画像データの圧縮処理が行われる。即ち、ＤＭＬＣＴ回路３７は、図２７（ａ）に示すように、１次元ＤＭＬＣＴ計算モジュール３７１とテンソル積計算モジュール３７２とを備える。そして、１次元ＤＭＬＣＴ計算モジュール３７１は、入力画像のＤＣＴ係数計算モジュール（入力信号のＤＣＴ係数計算モジュール）７１１と、上限設定モジュール７１２と、第１残差計算モジュール７１３と、第２残差計算モジュール７１４とを備える。ＤＭＬＣＴ回路３７は、ブロック分割回路１４から、１画面の画像データを図３に示すような１ブロック単位で取り込み、その画像データに対して導関数整合・局所コサイン変換（ＤＭＬＣＴ）を実行する（ＤＭＬＣＴ回路３７の詳細は、後述する。）。【０１３９】  量子化回路１６は、ＤＭＬＣＴ回路３７から供給された残差Ｖ＝Ｆ−ＵのＤＣＴ係数を、送信側量子化テーブル記憶装置１８に格納されている量子化しきい値を参照して量子化する。量子化回路１６で得られた量子化係数は、ジグザグスキャンと言われる走査順に取り出され、エントロピー符号化回路１７に入力される。エントロピー符号化回路１７は、量子化回路１６にて量子化されたＤＣＴ係数を、送信側ハフマン符号テーブル記憶装置１９に格納されているハフマン符号を参照して可変長符号化することにより、圧縮データをブロック単位で生成する。エントロピー符号化回路１７の生成したブロック単位の圧縮データは、送信回路３１を介して、伝送路３２に転送される。【０１４０】  伝送路３２を介して送信側端末５ｄから送られてきた圧縮データは、受信側端末６ｄの受信回路３３が受信する。受信回路３３を介して入力された圧縮データは、ＩＤＭＬＣＴを用いたデコーダ２ｄのエントロピー復号化回路２１へ転送される。エントロピー復号化回路２１は、受信回路３３を介して転送されてきたブロック単位の圧縮データを、受信側ハフマン符号テーブル記憶装置２８に格納されているハフマン符号を参照して可変長復号化することにより、伸張データをブロック単位で生成する。逆量子化回路２２は、エントロピー復号化回路２１の生成したブロック単位の伸張データを、受信側量子化テーブル記憶装置２９に格納されている量子化しきい値を参照して逆量子化することにより、ＤＣＴ係数を生成する。【０１４１】  ＩＤＭＬＣＴ回路３８は、図２７（ｂ）に示すように、テンソル展開モジュール３８１と、１次元ＩＤＭＬＣＴ計算モジュール３８２とを備える。１次元ＩＤＭＬＣＴ計算モジュール３８２は、１次元ブロック残差入力モジュール８２１と、第１補間多項式ＤＣＴ係数計算モジュール８２２と、第２補間多項式ＤＣＴ係数計算モジュール８２３と、入力画像のＤＣＴ係数近似・復元モジュール８２４とを備える。ＩＤＭＬＣＴ回路３８は、逆量子化回路２２の生成したＤＣＴ係数に対して導関数整合・局所コサイン逆変換（ＩＤＭＬＣＴ）を行う（ＩＤＭＬＣＴ回路３８の詳細は、後述する。）。ＩＤＭＬＣＴ回路３８にて導関数整合・局所コサイン逆変換が行われたブロック単位の伸張データは、ブロック貼り合わせ回路２４で貼り合わせられ、１画面ずつのデータになる。【０１４２】  ブロック貼り合わせ回路２４で貼り合わせられた１画面ずつのデータは、出力側フレームメモリ２５へ転送される。そして、出力側フレームメモリ２５は、デコーダ２ｄから転送されてきた１画面ずつの画像データを書き込んで記憶する。又、表示回路２６は、デコーダ２ｄから転送されてきた１画面ずつの画像データから画像信号を生成し、その画像信号はディスプレイ２７上で被写体画像として表示する。
ＤＭＬＣＴ回路３７及びＩＤＭＬＣＴ回路３８を説明する前に、ＤＭＬＣＴ回路３７の１次元ＤＭＬＣＴ計算モジュール３７１及びＩＤＭＬＣＴ回路３８の１次元ＩＤＭＬＣＴ計算モジュール３８２で処理される１次元信号を対象としたデータ圧縮・伸張方法について説明する。２次元の信号，即ち画像圧縮については，ＤＭＬＣＴ回路３７のテンソル積計算モジュール３７２によって、１次元信号に関する画像圧縮方法のテンソル積が計算され、処理される。又、２次元の信号の画像伸張については，ＩＤＭＬＣＴ回路３８のテンソル展開モジュール３８１によって、テンソル積が１次元信号に関する画像圧縮方法に展開され、処理される。【０１４３】  先ず、１次元ＤＭＬＣＴ計算モジュール３７１及び１次元ＩＤＭＬＣＴ計算モジュール３８２での処理における数学的定式化を説明するに際し、区間［０，１］で定義された十分滑らかな入力信号関数ｆ（ｘ）を考える。区間［０，１］における入力信号関数ｆ（ｘ）の１次元ＤＣＴ係数は，次式で与えられる：
【数２６】
0004352110.tif 000029
【０１４４】右辺の級数項を，区間［０，１］上のＮ個のサンプリングデータによるｆ（ｘ）ｃｏｓπｋｘの数値積分とみなすと，
【数２７】
0004352110.tif 000030
【０１４５】更にｋ＞０の場合，右辺に部分積分を適用することによって次式を得る：
【数２８】
0004352110.tif 000031
【０１４６】  第１及び第２の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムでは，端点のみで入力信号関数ｆ（ｘ）の傾き相殺関数ｕ（ｘ）を考え，残差ｖ（ｘ）＝ｆ（ｘ）−ｕ（ｘ）のＤＣＴ係数
【数２９】
0004352110.tif 000032
【０１４７】の収束速度がＯ（ｋ−４）となることを利用して圧縮効果の改善を試みた。第１及び第２の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張方法は，端点近傍でのギブス（Ｇｉｂｂｓ）現象の回避方法として非常に有効であったが，一方，残差の量子化誤差Ｖｋに対する評価式（１６）は，残差の量子化誤差Ｖｋの値が端点のみならず内部のｄｖ／ｄｘ（ｘ）の振る舞いにも大きく依存することを示している。【０１４８】  第３の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムでは，新たなｕ成分として，区間［０，１］上に等間隔に設定された両端点を含むｎ個の拘束点
【数３０】
0004352110.tif 000033
【０１４９】においても入力信号関数ｆ（ｘ）の傾きを相殺する，即ち，条件
【数３１】
0004352110.tif 000034
【０１５０】を満足するｎ次補間多項式
【数３２】
0004352110.tif 000035
【０１５１】を用いる。式（１８）の右辺第２項のｃは適当な定数，右辺第１項のＬｉ（ｘ）はｉ番目のラグランジュ（Ｌａｇｒａｎｇｅ）多項式の原始関数
【数３３】
0004352110.tif 000036
【０１５２】である。【０１５３】  第３の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムにおける圧縮効果は，補間多項式ｕ（ｘ）の近似精度に依存する。厳密な精度評価は困難であるが，例えば
【数３４】
0004352110.tif 000037
【０１５４】を満足するξ（ｘ）∈（０，１）が存在することは容易に導かれる。【０１５５】  第１及び第２の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムの議論と同様に，実際に残差の量子化誤差Ｖｋを構成するためには，補間多項式ｕ（ｘ）のＤＣＴ係数Ｕｋ（ｋ＞０）が必要となる。関数ｕ（ｘ）の定義式（１８）より，補間多項式ｕ（ｘ）のＤＣＴ係数Ｕｋは次式で与えられる：
【数３５】
0004352110.tif 000038
【０１５６】式（２０）に示した係数ｗｋ，ｎ，ｉの値は，入力信号関数ｆ（ｘ）とは無関係に計算可能である。拘束点ｘｎ，ｉにおける導関数ｄｆ／ｄｘ（ｘｎ，ｉ）の計算に関しては，以下で述べるように，入力信号関数ｆ（ｘ）の差分を適用する。先ず，入力信号関数ｆ（ｘ）の定義域を［０，１］から［−１，２］に拡張する。即ち，区間［０，１］だけでなくその周囲においても入力信号関数ｆ（ｘ）が定義されているものとする。これに伴いｘｎ，ｉを次式で再定義する：
【数３６】
0004352110.tif 000039
【０１５７】拘束点における導関数の計算には，差分近似
【数３７】
0004352110.tif 000040
【０１５８】を適用する。ここでＤＣＴ係数Ｆｋを用いると，
【数３８】
0004352110.tif 000041
【０１５９】である。上式の導出については，ｋ＝ｎ−１のとき
【数３９】
0004352110.tif 000042
【０１６０】となることからも明らかである。第３の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムでは，低次のＤＣＴ係数にのみ着目し，式（２２）を以下のように近似する：
【数４０】
0004352110.tif 000043
【０１６１】即ち，式（２１）の近似値としてＦ０，．．．，Ｆｎ−２からきまる
【数４１】
0004352110.tif 000044
【０１６２】を用いる。ここで，Ｆｋ（−１）及びＦｋ（１）はそれぞれ区間［−１，０］，［１，２］における入力信号関数ｆ（ｘ）のＤＣＴ係数を表す。更に式（２４）を式（１９）に代入することによって，補間多項式ｕ（ｘ）のＤＣＴ係数Ｕｋに関して以下の近似式を得る：
【数４２】
0004352110.tif 000045
【０１６３】明らかに，係数Ｗ（ａ）ｋ，ｎ，ｊ，Ｗ（ｂ）ｋ，ｎ，ｊ，及びＷ（ｃ）ｋ，ｎ，ｊは入力信号関数ｆ（ｘ）とは無関係に計算可能である。【０１６４】  図２８に示すフローチャートを用いて、本発明の第３の実施の形態に係るＤＭＬＣＴ回路３７を用いたデータ圧縮方法を説明する。なお、以下に述べるデータ圧縮方法は、一例であり、この変形例を含めて、これ以外の種々の方法により、実現可能であることは勿論である。
（ａ）ＤＭＬＣＴ回路３７の１次元ＤＭＬＣＴ計算モジュール３７１は、ステップＳ５０１において、図２９（ａ）に示すように、対象となる中央の１次元データブロック、及び対象となる１次元データブロックの上下に隣接する２つの１次元データブロックの各々に信号を入力する。そして、それぞれの１次元データブロックにＤＣＴ処理を適用し、図２９（ｂ）に示すように、対象となる中央の１次元データブロック、及び対象となる１次元データブロックの上下に隣接する２つの１次元データブロックのそれぞれに対する入力画像の量子化誤差（入力信号の量子化誤差）Ｆを計算する。【０１６５】  （ｂ）ＤＭＬＣＴ回路３７の上限設定モジュール７１２は、ステップＳ５０２において、拘束点の個数ｎに上限ｎ（バー）を設ける。上限ｎ（バー）を設けるのは、経験的に，効果的なｎはそれほど大きくなく，又，ｎを大きくするに従って計算コストが過大となるためである。なお、本明細書では、ｎ（バー）は、
【数４３】
0004352110.tif 000046
【０１６６】を意味する。【０１６７】  （ｃ）ＤＭＬＣＴ回路３７の第１残差計算モジュール７１３は、式（２５）を用いて、図２９（ｃ）に示すように、補間多項式ｕ（ｘ）のＤＣＴ係数Ｕｋを求める。そして、ステップＳ５０３において、
【数４４】
0004352110.tif 000047
【０１６８】に対し、図２９（ｃ）に示すように、残差
【数４５】
0004352110.tif 000048
【０１６９】を計算する。【０１７０】  （ｄ）その後、ＤＭＬＣＴ回路３７の第２残差計算モジュール７１４は、ステップＳ５０４において、
【数４６】
0004352110.tif 000049
【０１７１】に対し、残差
【数４７】
0004352110.tif 000050
【０１７２】を計算する。【０１７３】  （ｅ）ＤＭＬＣＴ回路３７のテンソル積計算モジュール３７２は、ステップＳ５０６において、図２９（ｅ）に示すように、テンソル積により２次元ＤＣＴを計算する。ステップＳ５０６における２次元ＤＣＴの計算は，入力された２次元信号に対し，例えば、図２９（ｂ）のように、１次元ＤＣＴを垂直方向に適用した場合は、得られた１次元ＤＣＴ係数に対し，更に水平方向に１次元ＤＣＴ処理を適用することによって実現出来る。一方、１次元ＤＣＴを水平方向に適用した場合は、得られた１次元ＤＣＴ係数に対し，更に垂直方向に１次元ＤＣＴ処理を適用することによって実現出来る。図２９（ｅ）に示した残差Ｖ＝Ｆ−Ｕは、エンコーダ１ｄの量子化回路１６に出力される。【０１７４】  （ｆ）量子化回路１６及びエントロピー符号化回路１７における量子化及び符号化の処理は、第１の実施の形態に係るデータ圧縮方法と同様であり、重複した説明を省略する。エントロピー符号化回路１７の生成したブロック単位の圧縮データは、送信回路３１を介して、伝送路３２に転送される。【０１７５】  図２８に示した一連のデータ圧縮処理は、図２８と等価なアルゴリズムのプログラムにより、図２６に示したエンコーダ１ｄを制御して実行出来る。このプログラムは、本発明のエンコーダ１ｄを構成するコンピュータシステムのプログラム記憶装置（図示省略）に記憶させれば良い。又、このプログラムは、コンピュータ読取り可能な記録媒体に保存し、この記録媒体をエンコーダ１ｄのプログラム記憶装置に読み込ませることにより、本発明の一連のデータ圧縮処理を実行することができる。ここで、「コンピュータ読取り可能な記録媒体」とは、例えばコンピュータの外部メモリ装置、半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、磁気テープなどのプログラムを記録することができるような媒体などを意味する。例えば、エンコーダ１ｄの本体は、フレキシブルディスク装置（フレキシブルディスクドライブ）及び光ディスク装置（光ディスクドライブ）を内蔵若しくは外部接続するように構成出来る。フレキシブルディスクドライブに対してはフレキシブルディスクを、又光ディスクドライブに対してはＣＤ−ＲＯＭをその挿入口から挿入し、所定の読み出し操作を行うことにより、これらの記録媒体に格納されたプログラムをエンコーダ１ｄを構成するプログラム記憶装置にインストールすることができる。更に、インターネット等の情報処理ネットワークを介して、このプログラムをプログラム記憶装置に格納することが可能である。【０１７６】  図３０に示すフローチャートを用いて、本発明の第３の実施の形態に係るＩＤＭＬＣＴ回路３８を用いたデータ伸張方法を説明する。なお、以下に述べるデータ伸張方法は、一例であり、この変形例を含めて、これ以外の種々の方法により、実現可能であることは勿論である。【０１７７】  （ａ）デコーダ２ｄのエントロピー復号化回路２１及び逆量子化回路２２における復号化及び逆量子化の処理は、第１の実施の形態に係るデータ圧縮方法と同様であり、重複した説明を省略する。残差Ｖの量子化誤差ＶｋＱは、ＩＤＭＬＣＴ回路３８のテンソル展開モジュール３８１に転送される。【０１７８��  （ｂ）ＩＤＭＬＣＴ回路３８のテンソル展開モジュール３８１は、ステップＳ６０１において、図３１（ａ）の２次元のテンソル積の残差ＶｋＱから１次元の残差ＶｋＱに展開される。１次元に展開された残差Ｖｋは、図３１（ｂ）に示すように、対象となる中央の１次元データブロック、及び対象となる１次元データブロックの上下に隣接する２つの１次元データブロックの各々の画素の位置に入力される。
（ｃ）ＩＤＭＬＣＴ回路３８の第１補間多項式ＤＣＴ係数計算モジュール８２２は、式（２５）を用いて、図３１（ｃ）に示すように、補間多項式ｕ（ｘ）のＤＣＴ係数Ｕｋ（・）Ｑを求める。Ｕｋ（ｎ）Ｑは，式（２５）においてＦｋをＦｋＱで置き換えたものである。そして、ステップＳ６０２において、
【数４８】
0004352110.tif 000051
【０１７９】に対し、図３１（ｄ）に示すように、順次、
【数４９】
0004352110.tif 000052
【０１８０】を計算する。したがって，
【数５０】
0004352110.tif 000053
【０１８１】と順次復元することができる。【０１８２】  （ｄ）その後、ＩＤＭＬＣＴ回路３８の第２補間多項式ＤＣＴ係数計算モジュール８２３は、ステップＳ６０３において、
【数５１】
0004352110.tif 000054
【０１８３】に対し、
【数５２】
0004352110.tif 000055
【０１８４】を計算する。【０１８５】  （ｅ）更に、入力画像のＤＣＴ係数近似・復元モジュール８２４は、ステップＳ６０４において、ＦｋＱに対し，ブロック毎にＩＤＣＴ処理を適用し、多値画像データを復元する。【０１８６】  （ｆ）デコーダ２ｄのブロック貼り合わせ回路２４は、ＩＤＣＴ処理の結果得られた多値画像データを用いて、各ブロックを貼り合わせる。ブロック貼り合わせ回路２４で貼り合わせられた１画面ずつのデータは、出力側フレームメモリ２５へ転送される。【０１８７】  図３０に示した一連のデータ圧縮処理は、図３０と等価なアルゴリズムのプログラムにより、図２６に示したデコーダ２ｄを制御して実行出来る。このプログラムは、本発明のデコーダ２ｄを構成するコンピュータシステムのプログラム記憶装置（図示省略）に記憶させれば良い。又、このプログラムは、コンピュータ読取り可能な記録媒体に保存し、この記録媒体をデコーダ２ｄのプログラム記憶装置に読み込ませることにより、本発明の一連のデータ圧縮処理を実行することができる。ここで、「コンピュータ読取り可能な記録媒体」とは、例えばコンピュータの外部メモリ装置、半導体メモリ、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、磁気テープなどのプログラムを記録することができるような媒体などを意味する。例えば、デコーダ２ｄの本体は、フレキシブルディスク装置（フレキシブルディスクドライブ）及び光ディスク装置（光ディスクドライブ）を内蔵若しくは外部接続するように構成出来る。フレキシブルディスクドライブに対してはフレキシブルディスクを、又光ディスクドライブに対してはＣＤ−ＲＯＭをその挿入口から挿入し、所定の読み出し操作を行うことにより、これらの記録媒体に格納されたプログラムをデコーダ２ｄを構成するプログラム記憶装置にインストールすることができる。更に、インターネット等の情報処理ネットワークを介して、このプログラムをプログラム記憶装置に格納することが可能である。【０１８８】  第３の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムの性能を，ポアソン方程式の解を用いた場合である第１の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムと比較する。図３２（ａ）は、原画像レナの場合において、横軸にＰＳＮＲ，縦軸に第１の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システム（ＰＨＬＣＴ）及び第３の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システム（ＤＭＬＣＴ）の符号化レート（圧縮レート）の削減率を示したものである。一方、図３２（ｂ）は、原画像バーバラの場合において、横軸にＰＳＮＲ，縦軸に第１の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システム（ＰＨＬＣＴ）及び第３の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システム（ＤＭＬＣＴ）の符号化レート（圧縮レート）の削減率を示したものである。第３の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムの拘束点の個数ｎの上限ｎ（バー）としては，ｎ（バー）＝２，３，４の３通りについて、図３２（ａ）及び図３２（ｂ）では、ＤＭＬＣＴ（ｎ）と表記している。第１の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システム（ＰＨＬＣＴ）と比較して第３の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システム（ＤＭＬＣＴ）は計算コストは大きく，アルゴリズムも複雑になるが，より高い圧縮効果を実���しうることが確認出来る。【０１８９】  （その他の実施の形態）
上記のように、本発明は第１〜第３の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。【０１９０】  既に述べた第１〜第３の実施の形態の説明においては、ＪＰＥＧアルゴリズムを用いた静止画の圧縮・伸張技術に関して例示したが、本発明は静止画の圧縮・伸張技術に限定されるものではなく、ＭＰＥＧアルゴリズム等を用いた動画の圧縮・伸張技術にも適用可能であることは勿論である。更に、本発明は画像の圧縮・伸張技術に限定されるものではなく、ハイファイオーディオから電話音声に至る音声データの圧縮・伸張技術にも適用可能である。音声データの圧縮・伸張技術においては、音声の周波数を考慮すれば良いので、１次元のデータの圧縮・伸張を行えば良い。【０１９１】  又、第１〜第３の実施の形態の説明においては、送信側端末５，５Ｐ，５ｄと、送信側端末５，５Ｐ，５ｄから送られてきた圧縮データを伝送する伝送路３２と、伝送路３２を介して送信側端末５から送られてきた圧縮データを受信し、この圧縮データを伸張し、伸張された画像データを表示する受信側端末６，６Ｐ，６ｄとを備える構成で説明したが、電子スチルカメラのように、エンコーダ１，１ｐ，１ｄとデコーダ２，２ｐ，２ｄとを同一の装置内に内蔵する電子機器でも構わない。【０１９２】  図３３に示すように、本発明の他の実施の形態に係る電子機器（電子スチルカメラ）は、ＪＰＥＧ方式を用いたエンコーダ１、デコーダ２、制御コア回路３、撮像デバイス１１、信号処理回路１２、フレームメモリ（第１の記憶装置）１３ｃ、ディスプレイ２７、表示回路２６、メモリカード（第２の記憶装置）５３、ＲＡＭ５４、入出力回路５５、データバス５１，５２から構成されている。例えば、エンコーダ１、デコーダ２、制御コア回路３、信号処理回路１２、フレームメモリ（第１の記憶装置）１３ｃ、表示回路２６、データバス５１，５２、ＲＡＭ５４等の少なくとも一部を同一半導体チップに集積させた構造でも良い。【０１９３】  エンコーダ１は、第１の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムと同様に、ブロック分割回路１４，ＰＨＬＣＴ回路１５、量子化回路１６、エントロピー符号化回路１７を備え、デコーダ２も、第１の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムと同様に、エントロピー復号化回路２１、逆量子化回路２２、逆ＰＨＬＣＴ（ＩＰＨＬＣＴ）回路２３、ブロック貼り合わせ回路２４を備える。【０１９４】  撮像デバイス１１、信号処理回路１２、フレームメモリ（第１の記憶装置）１３ｃ、表示回路２６、ディスプレイ２７等は、基本的に第１の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムと同様であるが、信号処理回路１２の生成した１画面ずつの画像データは、データバス５１を介して、フレームメモリ（第１の記憶装置）１３ｃ又は表示回路２６の少なくともいずれかへ転送される。表示回路２６は、データバス５１を介して転送されてきた１画面ずつの画像データから画像信号を生成する。ディスプレイ２７は、表示回路２６の生成した画像信号を被写体画像として表示する。フレームメモリ（第１の記憶装置）��３ｃは書き換え可能な半導体メモリ（例えば、ＳＤＲＡＭ、ＤＲＡＭ、ラムバスＤＲＡＭ等）から構成され、データバス５１を介して転送されてきた１画面（１フレーム）毎の画像データを書き込んで記憶すると共に、記憶した画像データを１画面ずつ読み出す。フレームメモリ（第１の記憶装置）１３ｃから読み出された１画面ずつの画像データは、データバス５１を介してエンコーダ１へ転送される。エンコーダ１においては、ブロック分割回路１４により、１画面の画像データがＪＰＥＧ方式の規格によって定められた複数のマクロブロックに分割され、その各ブロック毎に圧縮・伸張処理が行われる。【０１９５】  ＰＨＬＣＴ回路１５の詳細な構成の図示は省略するが、第１の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムと同様に、入力画像のＤＣＴ係数計算モジュール（入力信号のＤＣＴ係数計算モジュール）１５１、第１相殺関数ＤＣＴ係数計算モジュール１５２、第２相殺関数ＤＣＴ係数計算モジュール１５３及び残差計算モジュール１５４を備え、ブロック分割回路１４から、１画面の画像データをブロック単位で取り込み、その画像データに対して多重調和・局所コサイン変換（ＰＨＬＣＴ）を実行し、残差Ｖ＝Ｆ−Ｕの量子化誤差Ｖｋを出力する。量子化回路１６やエントロピー符号化回路１７は、第１の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムと同様にＲＡＭ１８ｃに記憶された量子化テーブルに格納されている量子化しきい値及びＲＡＭ１９ｃに記憶されたハフマンテーブルに格納されているハフマン符号を参照して量子化及び符号化を行う。エントロピー符号化回路１７の生成したブロック単位の圧縮データは、データバス５２を介して、メモリカード（第２の記憶装置）５３又は入出力回路５５の少なくともいずれかへ転送される。メモリカード（第２の記憶装置）５３は電子スチルカメラに対して着脱可能に装着されており、メモリカード（第２の記憶装置）５３内にはフラッシュメモリ５３ｍが設けられている。フラッシュメモリ５３ｍは、データバス５２を介して転送されてきた１画面ずつの圧縮データを書き込んで記憶すると共に、記憶した圧縮データを１画面ずつ読み出してデータバス５２へ転送する。入出力回路５５は、データバス５２を介して転送されてきた１画面ずつの圧縮データを、電子スチルカメラに接続された、外部ディスプレイ、パーソナルコンピュータ、プリンタ、等の外部機器へ出力すると共に、外部機器から入力された圧縮データをデータバス５２へ転送する。【０１９６】  メモリカード（第２の記憶装置）５３から読み出された圧縮データ又は入出力回路５５を介して入力された圧縮データは、データバス５２を介してデコーダ２のエントロピー復号化回路２１へ転送される。エントロピー復号化回路２１は、データバス５２を介して転送されてきたブロック単位の圧縮データを、ＲＡＭ１９ｃに記憶されたハフマンテーブルに格納されているハフマン符号を参照して可変長復号化することにより、伸張データをブロック単位で生成する。逆量子化回路２２は、エントロピー復号化回路２１の生成したブロック単位の伸張データを、ＲＡＭ１８ｃに記憶された量子化テーブルに格納されている量子化しきい値を参照して逆量子化することにより、残差Ｖ＝Ｆ−���の逆量子化された量子化誤差ＶｋＱを生成する。逆ＰＨＬＣＴ回路２３は、逆量子化回路２２の生成した逆量子化された量子化誤差ＶｋＱに対して２次元の多重調和・局所コサイン逆変換（ＩＰＨＬＣＴ）を行う。逆ＰＨＬＣＴ回路２３にてＩＰＨＬＣＴが行われたブロック単位の伸張データは、ブロック貼り合わせ回路２４で貼り合わせられ、１画面ずつのデータになる。ブロック貼り合わせ回路２４で貼り合わせられた１画面ずつのデータは、データバス５１を介してフレームメモリ（第１の記憶装置）１３ｃへ転送される。そして、フレームメモリ（第１の記憶装置）１３ｃは、逆ＰＨＬＣＴ回路２３からデータバス５１を介して転送されてきた１画面ずつの画像データを書き込んで記憶する。又、表示回路２６は、デコーダ２からデータバス５１を介して転送されてきた１画面ずつの画像データから画像信号を生成し、その画像信号はディスプレイ２７上で被写体画像として表示される。【０１９７】  なお、図３３に示した電子スチルカメラの構成において、第２の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムと同様に、エンコーダ１をＪＰＥＧ標準方式とし、デコーダ２にのみ多重調和・局所コサイン逆変換を適用して、部分モードのデータ圧縮・伸張システムとすることも可能である。【０１９８】  図３４に示すように、本発明の更に他の実施の形態に係る電子スチルカメラは、導関数整合・局所コサイン変換（ＤＭＬＣＴ）を用いたエンコーダ１ｄ、導関数整合・局所コサイン逆変換（ＩＤＭＬＣＴ）を用いたデコーダ２ｄ、制御コア回路３、撮像デバイス１１、信号処理回路１２、フレームメモリ（第１の記憶装置）１３ｃ、ディスプレイ２７、表示回路２６、メモリカード（第２の記憶装置）５３、ＲＡＭ５４、入出力回路５５、データバス５１，５２から構成されている。【０１９９】  エンコーダ１ｄは、第３の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムと同様に、ブロック分割回路１４，ＤＭＬＣＴ回路３７、量子化回路１６、エントロピー符号化回路１７を備え、デコーダ２ｄも、第３の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムと同様に、エントロピー復号化回路２１、逆量子化回路２２、ＩＤＭＬＣＴ回路３８、ブロック貼り合わせ回路２４を備える。ＤＭＬＣＴ回路３７及びＩＤＭＬＣＴ回路３８の詳細は、第３の実施の形態に係るデータ圧縮・伸張システムで説明した通りであり、それらの詳細な構成やブロック図に示した他の構成の説明は図３３に示した電子スチルカメラの説明から理解可能であるので重複した説明は省略する。図３４に示すような、ＤＭＬＣＴ回路３７、ＩＤＭＬＣＴ回路３８を用いた構成とすることにより、図３３に示すポアソン方程式の解を用いたＰＨＬＣＴ／ＩＰＨＬＣＴ方式の場合に比し、計算コストは大きく，アルゴリズムも複雑になるが，より高い圧縮効果を実現出来る。【０２００】  この様に、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【産業上の利用可能性】
【０２０１】  本発明の電子機器、データ圧縮方法、データ伸張方法、データ圧縮プログラム及びデータ伸張プログラムは、画像データや音声データを含む種々の情報の圧縮・伸張処理技術を用いるテレビ電話、インターネット電話等の電子機器の製造業を含むインターネット・イントラネット関連産業に利用可能である。【０２０２】  この他、本発明の電子機器、データ圧縮方法、データ伸張方法、データ圧縮プログラム及びデータ伸張プログラムは、画像データや音声データを含む種々の情報の圧縮・伸張処理技術を用いる、映画やＤＶＤなどのマルチメディア産業、更には、携帯電話、コピー機、ファクシミリ、プリンタ等の電子機器産業に利用可能である。
【図１】
0004352110.tif 000056
【図２】
0004352110.tif 000057
【図３】
0004352110.tif 000058
【図４】
0004352110.tif 000059
【図５】
0004352110.tif 000060
【図６】
0004352110.tif 000061
【図７】
0004352110.tif 000062
【図８】
0004352110.tif 000063
【図９】
0004352110.tif 000064
【図１０】
0004352110.tif 000065
【図１１】
0004352110.tif 000066
【図１２】
0004352110.tif 000067
【図１３】
0004352110.tif 000068
【図１４】
0004352110.tif 000069
【図１５】
0004352110.tif 000070
【図１６】
0004352110.tif 000071
【図１７】
0004352110.tif 000072
【図１８】
0004352110.tif 000073
【図１９】
0004352110.tif 000074
【図２０】
0004352110.tif 000075
【図２１】
0004352110.tif 000076
【図２２】
0004352110.tif 000077
【図２３】
0004352110.tif 000078
【図２４】
0004352110.tif 000079
【図２５】
0004352110.tif 000080
【図２６】
0004352110.tif 000081
【図２７】
0004352110.tif 000082
【図２８】
0004352110.tif 000083
【図２９】
0004352110.tif 000084
【図３０】
0004352110.tif 000085
【図３１】
0004352110.tif 000086
【図３２】
0004352110.tif 000087
【図３３】
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【図３４】
0004352110.tif 000089