(57)【要約】【課題】ブロック歪み及び折り返し歪みの少ない画像圧縮・伸張方法及び装置を提供する。【解決手段】一方向に連続する入力信号のデータを圧縮するデータ圧縮方法は、データを２つのデータからなる連続する区間領域に分割する。次に、各区間領域内のデータを直交変換を適用して各区間領域の周波数係数を得る。次に、１区画おきの各区間領域毎に両隣に隣接するデータを用いて境界値予測交流成分を計算し、区間領域の交流成分の周波数係数から境界値予測交流成分を引いた残差を１区画おきの各区画領域の交流成分とする。次に、他の１区画おきの各区間領域毎に両隣の区間領域の直流成分の周波数係数を用いて平均値予測交流成分を計算し、区間領域の交流成分の周波数係数から平均値予測交流成分を引いた残差を他の１区画おきの各区間領域の交流成分とする。そして、得られた各区画領域の交流成分の量子化及び符号化を行い、圧縮データを得る。【選択図】図１
2009147688.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に連続する入力信号のデータを圧縮するデータ圧縮方法であって、
該データを２つのデータからなる連続する区間領域に分割する第１ステップと、
各該区間領域内の該データを直交変換を適用して各該区間領域の周波数係数を得る第２ステップと、
１区画おきの各該区間領域毎に両隣に隣接する該データを用いて境界値予測交流成分を計算し、該区間領域の交流成分の周波数係数から該境界値予測交流成分を引いた残差を１区画おきの各該区画領域の交流成分とする第３ステップと、
他の１区画おきの各該区間領域毎に両隣の該区間領域の直流成分の周波数係数を用いて平均値予測交流成分を計算し、該区間領域の交流成分の周波数係数から該平均値予測交流成分を引いた残差を他の１区画おきの各該区間領域の交流成分とする第４ステップと、
該第３ステップ及び該第４ステップで得られた各該区画領域の交流成分の量子化及び符号化を行い、圧縮データを得る第４ステップとを有することを特徴とするデータ圧縮方法。
【請求項２】
２次元の入力信号のデータを圧縮するデータ圧縮方法であって、
該データを２×２のデータからなる連続するブロック領域に分割する第１ステップと、
各該ブロック領域内の該データを横方向又は縦方向のいずれか一方向に直交変換を適用して第１周波数係数を得る第２ステップと、
各該ブロック領域毎に該一方向に連続する両隣のブロック領域の該第１周波数係数又は該一方向に連続する両隣に隣接する該データを用いて第１予測交流成分を計算し、該第１予測交流成分に対応する該ブロック領域の交流成分の該第１周波数係数から該第１予測交流成分を引いた第１残差を該ブロック領域の交流成分とする第３ステップと、
各該ブロック領域内の該第１周波数係数及び該第１残差を他方向に直交変換を適用して第２周波数係数を得る第４ステップと、
各該ブロック領域毎に該他方向に連続する両隣の該ブロック領域の該第１周波数係数、該第１残差又は第２周波数係数を用いて第２予測交流成分を計算し、該第２予測交流成分に対応する該ブロック領域の交流成分の該第２周波数係数から該第２予測交流成分を引いた第２残差を該ブロック領域の交流成分とする第５ステップと、
該第３ステップ及び該第５ステップで得られた各該ブロック領域の交流成分の量子化及び符号化を行い、圧縮データを得る第４ステップとを有することを特徴とするデータ圧縮方法。
【請求項３】
前記一方向に連続する前記ブロック領域毎の前記第１予測交流成分は、該ブロック領域の両隣のブロック領域の前記第１周波数係数を用いて計算される平均値予測交流成分と、該ブロック領域の両隣に隣接する前記データを用いて計算される境界値予測交流成分とを交互に適用し、
前記他方向に連続する該ブロック領域毎の前記第２予測交流成分は、該ブロック領域の両隣のブロック領域の前記第２周波数係数を用いて計算される平均値予測交流成分と、該ブロック領域の両隣に隣接する前記第１周波数係数及び前記第１残差を用いて計算される境界値予測交流成分とを交互に適用する請求項２記載のデータ圧縮方法。
【請求項４】
前記一方向に連続する前記ブロック領域毎の前記第１予測交流成分は、該ブロック領域の両隣のブロック領域の前記第１周波数係数を用いて計算される平均値予測交流成分であり、
前記他方向に連続する該ブロック領域毎の前記第２予測交流成分は、該ブロック領域の両隣のブロック領域の前記第２周波数係数を用いて計算される平均値予測交流成分である請求項２記載のデータ圧縮方法。
【請求項５】
２次元の（ｍ×２Ｌ）×（ｎ×２Ｌ）（ｍ及びｎは１以上の自然数、Ｌは２以上の自然数）からなる入力信号のデータを圧縮するデータ圧縮方法であって、
該データを２Ｌ×２Ｌからなるマクロブロック毎に（ｍ×ｎ）個に分割する第１ステップと、
各該マクロブロックの該データを第１階層のデータとし、該第１階層のデータを２×２のデータからなる連続するブロック領域に分割する第２ステップと、
各該ブロック領域内の該データを直交変換を適用して周波数係数を得る第３ステップと、
各該ブロック領域毎に周囲に隣接するブロック領域の該周波数係数又は該データを用いて予測交流成分を計算し、該予測交流成分に対応する該ブロック領域の交流成分の該周波数係数から該予測交流成分を引いた残差を該ブロック領域の交流成分とする第４ステップと、
第Ｎ階層（Ｎは１〜Ｌ−１の自然数）の各該ブロック領域の直流成分を抽出して２（Ｌ−Ｎ）×２（Ｌ−Ｎ）からなる第（Ｎ＋１）階層のデータを構成し、該第（Ｎ＋１）階層において２×２のデータからなる連続するブロック領域に分割し、その後、該第４ステップと同様の手法により残差を該ブロック領域の交流成分とする第５ステップと、
第２階層から第Ｌ階層までに求められた各該交流成分をマクロブロックの所定の交流成分に配置し、該交流成分の量子化及び符号化を行い圧縮データを得る第６ステップとを有することを特徴とするデータ圧縮方法。
【請求項６】
入力信号が一方向に連続する２つのデータからなる区間領域に等分割され、該区間領域毎に該入力信号のデータが境界値予測交流成分又は平均値予測交流成分を交互に用いて圧縮された圧縮データを伸長し、該入力信号を復元するデータ伸張方法であって、
該圧縮データに対し逆量子化及び逆符号化を行う第１ステップと、
周波数係数を各該区間領域毎に得ると共に、１区画おきの各該区間領域毎に両隣の該区間領域の直流成分の周波数係数を用いて平均値予測交流成分を計算し、該区間領域の交流成分の周波数係数に該平均値予測交流成分を加えた和を１区画おきの各該区間領域の交流成分とし、各該区間領域の直流成分と交流成分とを逆直交変換を適用して各該区間領域の復元データを得る第２ステップと、
他の１区画おきの各該区間領域毎に両隣に隣接する該復元データを用いて境界値予測交流成分を計算し、該区間領域の交流成分の周波数係数に該境界値予測交流成分を加えた和を１区画おきの各該区画領域の交流成分とし、各該区間領域の直流成分と交流成分とを逆直交変換を適用して各該区間領域の復元データを得る第３ステップとを有することを特徴とするデータ伸張方法。
【請求項７】
入力信号が連続する２×２の複数のデータからなるブロック領域に等分割され、該ブロック領域毎に該入力信号のデータが圧縮された圧縮データを伸張し、該入力信号を復元するデータ伸張方法であって、
該圧縮データに対し逆量子化及び逆符号化を行う第１ステップと、
周波数係数を該ブロック領域毎に得ると共に、各該ブロック領域毎に該一方向に連続する両隣のブロック領域の該第１周波数係数又は該一方向に連続する両隣に隣接する該データを用いて第１予測交流成分を計算し、該第１予測交流成分に対応する該ブロック領域の交流成分の該周波数係数に該第１予測交流成分を加えた和を該ブロック領域の交流成分とし、各該ブロック領域の直流成分と交流成分とを逆直交変換を適用して各該ブロック領域の中間復元データを得る第２ステップと、
各該ブロック領域毎に該他方向に連続する両隣の該ブロック領域の該中間復元データを用いて第２予測交流成分を計算し、該第２予測交流成分に対応する該ブロック領域の交流成分の該中間復元データに該第２予測交流成分を加えた和を該ブロック領域の交流成分とし、各該ブロック領域の直流成分と交流成分とを逆直交変換を適用して各該ブロック領域の復元データを得る第３ステップとを有することを特徴とするデータ伸張方法。
【請求項８】
入力信号が２次元の（ｍ×２Ｌ）×（ｎ×２Ｌ）（ｍ及びｎは１以上の自然数、Ｌは２以上の自然数）のデータからなり、２Ｌ×２Ｌのマクロブロック毎に分割された該データを第１階層のデータとし、該第Ｎ階層（Ｎは１〜Ｌ−１の自然数）のデータを２×２のデータからなる連続するブロック領域に分割し、該ブロック領域の直流成分を抽出して第（Ｎ＋１）階層のデータを構成し、第１階層〜第Ｌ階層毎に該入力信号のデータが圧縮された圧縮データを伸張し、該入力信号を復元するデータ伸張方法であって、
該圧縮データに対し逆量子化及び逆符号化を行う第１ステップと、
周波数係数を該ブロック領域毎に得ると共に、第Ｌ階層から順に第１階層までの各階層において、各該ブロック領域毎に周囲に隣接するブロック領域の該周波数係数又は該データを用いて予測交流成分を計算し、該予測交流成分に対応する該ブロック領域の交流成分の該周波数係数に該予測交流成分を加えた和を該ブロック領域の交流成分とし、各該ブロック領域の直流成分と交流成分とを逆直交変換を適用して各該ブロック領域の復元データを得る第２ステップと、
各該マクロブロック毎に得られた復元データを配置する第３ステップとを有することを特徴とするデータ伸張方法。
【請求項９】
一方向に連続する入力信号のデータを圧縮するデータ圧縮装置であって、
該データを２つのデータからなる連続する区間領域に分割する区間領域作成部と、
各該区間領域内の該データを直交変換を適用して各該区間領域の周波数係数を得る周波数係数作成部と、
１区画おきの各該区間領域毎に両隣に隣接する該データを用いて境界値予測交流成分を計算し、該区間領域の交流成分の周波数係数から該境界値予測交流成分を引いた残差を１区画おきの各該区画領域の交流成分とする境界値予測交流成分作成部と、
他の1区画おきの各該区間領域毎に両隣の該区間領域の直流成分の周波数係数を用いて平均値予測交流成分を計算し、該区間領域の交流成分の周波数係数から該平均値予測交流成分を引いた残差を他の１区画おきの各該区間領域の交流成分とする平均値予測交流成分作成部と、
該第２ステップ及び該第３ステップで得られた各該区画領域の交流成分の量子化及び符号化を行い、圧縮データを得る圧縮データ作成部とを有することを特徴とするデータ圧縮装置。
【請求項１０】
２次元の入力信号のデータを圧縮するデータ圧縮装置であって、
該データを２×２のデータからなる連続するブロック領域に分割するブロック領域作成部と、
各該ブロック領域内の該データを横方向又は縦方向のいずれか一方向に直交変換を適用して第１周波数係数を得る第１周波数係数作成部と、
各該ブロック領域毎に該一方向に連続する両隣のブロック領域の該第１周波数係数又は該一方向に連続する両隣に隣接する該データを用いて第１予測交流成分を計算し、該第１予測交流成分に対応する該ブロック領域の交流成分の該第１周波数係数から該第１予測交流成分を引いた第１残差を該ブロック領域の交流成分とする第１交流成分作成部と、
各該ブロック領域内の該第１周波数係数及び該第１残差を他方向に直交変換を適用して第２周波数係数を得る第２周波数係数作成部と、
各該ブロック領域毎に該他方向に連続する両隣の該ブロック領域の該第１周波数係数、該第１残差又は第２周波数係数を用いて第２予測交流成分を計算し、該第２予測交流成分に対応する該ブロック領域の交流成分の該第２周波数係数から該第２予測交流成分を引いた第２残差を該ブロック領域の交流成分とする第２交流成分作成部と、
該第２ステップ及び該第３ステップで得られた各該ブロック領域の交流成分の量子化及び符号化を行い、圧縮データを得る圧縮データ作成部とを有することを特徴とするデータ圧縮装置。
【請求項１１】
前記一方向に連続する前記ブロック領域毎の前記第１予測交流成分は、該ブロック領域の両隣のブロック領域の前記第１周波数係数を用いて計算される平均値予測交流成分と、該ブロック領域の両隣に隣接する前記データを用いて計算される境界値予測交流成分とを交互に適用し、
前記他方向に連続する該ブロック領域毎の前記第２予測交流成分は、該ブロック領域の両隣のブロック領域の前記第２周波数係数を用いて計算される平均値予測交流成分と、該ブロック領域の両隣に隣接する前記第１周波数係数及び前記第１残差を用いて計算される境界値予測交流成分とを交互に適用する請求項１０記載のデータ圧縮装置。
【請求項１２】
前記一方向に連続する前記ブロック領域毎の前記第１予測交流成分は、該ブロック領域の両隣のブロック領域の前記第１周波数係数を用いて計算される平均値予測交流成分であり、
前記他方向に連続する該ブロック領域毎の前記第２予測交流成分は、該ブロック領域の両隣のブロック領域の前記第２周波数係数を用いて計算される平均値予測交流成分である請求項１０記載のデータ圧縮装置。
【請求項１３】
２次元の（ｍ×２Ｌ）×（ｎ×２Ｌ）（ｍ及びｎは１以上の自然数、Ｌは２以上の自然数）からなる入力信号のデータを圧縮するデータ圧縮装置であって、
該データを２Ｌ×２Ｌからなるマクロブロック毎に（ｍ×ｎ）個に分割するマクロブロック作成部と、
各該マクロブロックの該データを第１階層のデータとし、該第１階層のデータを２×２のデータからなる連続するブロック領域に分割するブロック領域作成部と、
各該ブロック領域内の該データを直交変換を適用して周波数係数を得る周波数係数作成部と、
各該ブロック領域毎に周囲に隣接するブロック領域の該周波数係数又は該データを用いて予測交流成分を計算し、該予測交流成分に対応する該ブロック領域の交流成分の該周波数係数から該予測交流成分を引いた残差を該ブロック領域の交流成分とする第１交流成分作成部と、
第Ｎ階層（Ｎは１〜Ｌ−１の自然数）の各該ブロック領域の直流成分を抽出して２（Ｌ−Ｎ）×２（Ｌ−Ｎ）からなる第（Ｎ＋１）階層のデータを構成し、該第（Ｎ＋１）階層において２×２のデータからなる連続するブロック領域に分割し、その後、該第３ステップと同様の手法により残差を該ブロック領域の交流成分とする第Ｎ交流成分作成部と、
第２階層から第Ｌ階層までに求められた各該交流成分をマクロブロックの所定の交流成分に配置し、該交流成分の量子化及び符号化を行い圧縮データを圧縮データ作成部とを有することを特徴とするデータ圧縮装置。
【請求項１４】
入力信号が一方向に連続する２つのデータからなる区間領域に等分割され、該区間領域毎に該入力信号のデータが境界値予測交流成分又は平均値予測交流成分を交互に用いて圧縮された圧縮データを伸張し、該入力信号を復元するデータ伸張装置であって、
該圧縮データに対し逆量子化及び逆符号化を行うデータ作成部と、
周波数係数を該区間領域毎に得ると共に、１区画おきの各該区間領域毎に両隣の該区間領域の直流成分の周波数係数を用いて平均値予測交流成分を計算し、該区間領域の交流成分の周波数係数に該平均値予測交流成分を加えた和を１区画おきの各該区間領域の交流成分とし、各該区間領域の直流成分と交流成分とを逆直交変換を適用して各該区間領域の復元データを得る第１復元データ作成部と、
他の１区画おきの各該区間領域毎に両隣に隣接する該復元データを用いて境界値予測交流成分を計算し、該区間領域の交流成分の周波数係数に該境界値予測交流成分を加えた和を１区画おきの各該区画領域の交流成分とし、各該区間領域の直流成分と交流成分とを逆直交変換を適用して各該区間領域の復元データを得る第２復元データ作成部とを有することを特徴とするデータ伸張装置。
【請求項１５】
入力信号が連続する２×２の複数のデータからなるブロック領域に等分割され、該ブロック領域毎に該入力信号のデータが圧縮された圧縮データを伸張し、該入力信号を復元するデータ伸張装置であって、
該圧縮データに対し逆量子化及び逆符号化を行うデータ作成部と、
周波数係数を該ブロック領域毎に得ると共に、各該ブロック領域毎に該一方向に連続する両隣のブロック領域の該第１周波数係数又は該一方向に連続する両隣に隣接する該データを用いて第１予測交流成分を計算し、該第１予測交流成分に対応する該ブロック領域の交流成分の該周波数係数に該第１予測交流成分を加えた和を該ブロック領域の交流成分とし、各該ブロック領域の直流成分と交流成分とを逆直交変換を適用して各該ブロック領域の中間復元データを得る中間復元データ作成部と、
各該ブロック領域毎に該他方向に連続する両隣の該ブロック領域の該中間復元データを用いて第２予測交流成分を計算し、該第２予測交流成分に対応する該ブロック領域の交流成分の該中間復元データに該第２予測交流成分を加えた和を該ブロック領域の交流成分とし、各該ブロック領域の直流成分と交流成分とを逆直交変換を適用して各該ブロック領域の復元データを得る復元データ作成部とを有することを特徴とするデータ伸張装置。
【請求項１６】
入力信号が２次元の（ｍ×２Ｌ）×（ｎ×２Ｌ）（ｍ及びｎは１以上の自然数、Ｌは２以上の自然数）のデータからなり、２Ｌ×２Ｌのマクロブロック毎に分割された該データを第１階層のデータとし、該第Ｎ階層（Ｎは１〜Ｌ−１の自然数）のデータを２×２のデータからなる連続するブロック領域に分割し、該ブロック領域の直流成分を抽出して第（Ｎ＋１）階層のデータを構成し、第１階層〜第Ｌ階層毎に該入力信号のデータが圧縮された圧縮データを伸張し、該入力信号を復元するデータ伸張装置であって、
該圧縮データに対し逆量子化及び逆符号化を行うデータ作成部と、
周波数係数を該ブロック領域毎に得ると共に、第Ｌ階層から順に第１階層までの各階層において、各該ブロック領域毎に周囲に隣接するブロック領域の該周波数係数又は該データを用いて予測交流成分を計算し、該予測交流成分に対応する該ブロック領域の交流成分の該周波数係数に該予測交流成分を加えた和を該ブロック領域の交流成分とし、各該ブロック領域の直流成分と交流成分とを逆直交変換を適用して各該ブロック領域の復元データを得る復元データ作成部と、
各該マクロブロック毎に得られた復元データを配置するデータ配置部とを有することを特徴とするデータ伸張装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はデータ圧縮方法、データ伸張方法、データ圧縮装置及びデータ伸張装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のデジタル画像の圧縮方法として、ＪＰＥＧ形式（Ｊｏｉｎｔ  Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈ  Ｅｘｐｅｒｔ  Ｇｒｏｕｐ）が利用されている。このＪＰＥＧ形式は、非特許文献１に示すように、８×８画素ブロック単位の２次元離散コサイン変換（ＤＣＴ）に基づいている。ＪＰＥＧ形式においては、低周波数成分と比較し、高周波数成分を多少粗く表現しても復元画像の主観的な品質にはそれほど影響しないという人間の視覚特性を利用して、量子化行列と呼ばれる係数表によって、低周波数成分よりも高周波数成分の方が粗くなるように量子化ステップが定められている。これにより、ＪＰＥＧ形式は符号化効率を向上させている。
【０００３】
【非特許文献１】Ｗ．Ｂ．Ｐｅｎｎｅｂａｋｅｒ  ａｎｄ  Ｊ．Ｌ．Ｍｉｔｃｈｅｌｌ，  ＪＰＥＧ  Ｓｔｉｌｌ  Ｉｍａｇｅ  Ｄａｔｅ  Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄ，  Ｖａｎ  Ｎｏｓｔｒａｎｄ  Ｒｅｉｎｈｏｌｄ，  Ｎｅｗ  Ｙｏｒｋ，  １９９３
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、画像内に含まれるオブジェクトと背景の境界等のエッジ部分では高周波数成分が重要であり、高周波成分を粗く量子化し過ぎると、エッジを含むブロックにおいて、折り返し歪みと呼ばれるギザギザしたノイズが現われるおそれがある。また、高圧縮時には、低周波数成分に対しても、量子化ステップを大きくとる必要がある。この場合、変換ブロック毎に独立した基底関数を用いているために、ブロック境界における歪み（ブロック歪み）が生じてしまうおそれがある。
【０００５】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、ブロック歪み及び折り返し歪みの少ない画像圧縮・伸張方法及び装置を提供することを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１発明のデータ圧縮方法は、一方向に連続する入力信号のデータを圧縮するデータ圧縮方法であって、
該データを２つのデータからなる連続する区間領域に分割する第１ステップと、
各該区間領域内の該データを直交変換を適用して各該区間領域の周波数係数を得る第２ステップと、
１区画おきの各該区間領域毎に両隣に隣接する該データを用いて境界値予測交流成分を計算し、該区間領域の交流成分の周波数係数から該境界値予測交流成分を引いた残差を１区画おきの各該区画領域の交流成分とする第３ステップと、
他の１区画おきの各該区間領域毎に両隣の該区間領域の直流成分の周波数係数を用いて平均値予測交流成分を計算し、該区間領域の交流成分の周波数係数から該平均値予測交流成分を引いた残差を他の１区画おきの各該区間領域の交流成分とする第４ステップと、
該第３ステップ及び該第４ステップで得られた各該区画領域の交流成分の量子化及び符号化を行い、圧縮データを得る第４ステップとを有することを特徴とする。
【０００７】
第１発明のデータ圧縮方法では、予測交流成分が境界値及び平均値を利用して計算されるため、カットされた高周波数成分をより近似させることができる。
【０００８】
したがって、第１発明のデータ圧縮方法は、ブロック歪み及び折り返し歪みを少なくすることができる。
【０００９】
第２発明のデータ圧縮方法は、２次元の入力信号のデータを圧縮するデータ圧縮方法であって、
該データを２×２のデータからなる連続するブロック領域に分割する第１ステップと、
各該ブロック領域内の該データを横方向又は縦方向のいずれか一方向に直交変換を適用して第１周波数係数を得る第２ステップと、
各該ブロック領域毎に該一方向に連続する両隣のブロック領域の該第１周波数係数又は該一方向に連続する両隣に隣接する該データを用いて第１予測交流成分を計算し、該第１予測交流成分に対応する該ブロック領域の交流成分の該第１周波数係数から該第１予測交流成分を引いた第１残差を該ブロック領域の交流成分とする第３ステップと、
各該ブロック領域内の該第１周波数係数及び該第１残差を他方向に直交変換を適用して第２周波数係数を得る第４ステップと、
各該ブロック領域毎に該他方向に連続する両隣の該ブロック領域の該第１周波数係数、該第１残差又は第２周波数係数を用いて第２予測交流成分を計算し、該第２予測交流成分に対応する該ブロック領域の交流成分の該第２周波数係数から該第２予測交流成分を引いた第２残差を該ブロック領域の交流成分とする第５ステップと、
該第３ステップ及び該第５ステップで得られた各該ブロック領域の交流成分の量子化及び符号化を行い、圧縮データを得る第４ステップとを有することを特徴とする。
【００１０】
第２発明のデータ圧縮方法では、横方向及び縦方向に分けて計算するため、計算速度を速くすることができるとともに、高周波数成分をより近似させることができる。
【００１１】
したがって、第２発明のデータ圧縮方法も、ブロック歪み及び折り返し歪みを少なくすることができる。
【００１２】
第２発明のデータ圧縮方法において、一方向に連続するブロック領域毎の第１予測交流成分は、ブロック領域の両隣のブロック領域の第１周波数係数を用いて計算される平均値予測交流成分と、ブロック領域の両隣に隣接するデータを用いて計算される境界値予測交流成分とを交互に適用し、
他方向に連続するブロック領域毎の第２予測交流成分は、ブロック領域の両隣のブロック領域の第２周波数係数を用いて計算される平均値予測交流成分と、ブロック領域の両隣に隣接する第１周波数係数及び第１残差を用いて計算される境界値予測交流成分とを交互に適用し得る。
【００１３】
また、第２発明のデータ圧縮方法において、一方向に連続するブロック領域毎の第１予測交流成分は、ブロック領域の両隣のブロック領域の第１周波数係数を用いて計算される平均値予測交流成分であり、
他方向に連続するブロック領域毎の第２予測交流成分は、ブロック領域の両隣のブロック領域の第２周波数係数を用いて計算される平均値予測交流成分であり得る。
【００１４】
第３発明のデータ圧縮方法は、２次元の（ｍ×２Ｌ）×（ｎ×２Ｌ）（ｍ及びｎは１以上の自然数、Ｌは２以上の自然数）からなる入力信号のデータを圧縮するデータ圧縮方法であって、
該データを２Ｌ×２Ｌからなるマクロブロック毎に（ｍ×ｎ）個に分割する第１ステップと、
各該マクロブロックの該データを第１階層のデータとし、該第１階層のデータを２×２のデータからなる連続するブロック領域に分割する第２ステップと、
各該ブロック領域内の該データを直交変換を適用して周波数係数を得る第３ステップと、
各該ブロック領域毎に周囲に隣接するブロック領域の該周波数係数又は該データを用いて予測交流成分を計算し、該予測交流成分に対応する該ブロック領域の交流成分の該周波数係数から該予測交流成分を引いた残差を該ブロック領域の交流成分とする第４ステップと、
第Ｎ階層（Ｎは１〜Ｌ−１の自然数）の各該ブロック領域の直流成分を抽出して２（Ｌ−Ｎ）×２（Ｌ−Ｎ）からなる第（Ｎ＋１）階層のデータを構成し、該第（Ｎ＋１）階層において２×２のデータからなる連続するブロック領域に分割し、その後、該第４ステップと同様の手法により残差を該ブロック領域の交流成分とする第５ステップと、
第２階層から第Ｌ階層までに求められた各該交流成分をマクロブロックの所定の交流成分に配置し、該交流成分の量子化及び符号化を行い圧縮データを得る第６ステップとを有することを特徴とする。
【００１５】
第３発明のデータ圧縮方法では、階層化して計算するため、計算速度を速くすることができるとともに、高周波数成分をより近似させることができる。
【００１６】
したがって、第３発明のデータ圧縮方法も、ブロック歪み及び折り返し歪みを少なくすることができる。
【００１７】
第４発明のデータ伸張方法は、入力信号が一方向に連続する２つのデータからなる区間領域に等分割され、該区間領域毎に該入力信号のデータが境界値予測交流成分又は平均値予測交流成分を交互に用いて圧縮された圧縮データを伸張し、該入力信号を復元するデータ伸張方法であって、
該圧縮データに対し逆量子化及び逆符号化を行う第１ステップと、
周波数係数を各該区間領域毎に得ると共に、１区画おきの各該区間領域毎に両隣の該区間領域の直流成分の周波数係数を用いて平均値予測交流成分を計算し、該区間領域の交流成分の周波数係数に該平均値予測交流成分を加えた和を１区画おきの各該区間領域の交流成分とし、各該区間領域の直流成分と交流成分とを逆直交変換を適用して各該区間領域の復元データを得る第２ステップと、
他の１区画おきの各該区間領域毎に両隣に隣接する該復元データを用いて境界値予測交流成分を計算し、該区間領域の交流成分の周波数係数に該境界値予測交流成分を加えた和を１区画おきの各該区画領域の交流成分とし、各該区間領域の直流成分と交流成分とを逆直交変換を適用して各該区間領域の復元データを得る第３ステップとを有することを特徴とする。
【００１８】
この第４発明のデータ伸張方法は、第１発明のデータ圧縮方法により圧縮されたデータを伸張する方法である。
【００１９】
第５発明のデータ伸張方法は、入力信号が連続する２×２の複数のデータからなるブロック領域に等分割され、該ブロック領域毎に該入力信号のデータが圧縮された圧縮データを伸張し、該入力信号を復元するデータ伸張方法であって、
該圧縮データに対し逆量子化及び逆符号化を行う第１ステップと、
周波数係数を該ブロック領域毎に得ると共に、各該ブロック領域毎に該一方向に連続する両隣のブロック領域の該第１周波数係数又は該一方向に連続する両隣に隣接する該データを用いて第１予測交流成分を計算し、該第１予測交流成分に対応する該ブロック領域の交流成分の該周波数係数に該第１予測交流成分を加えた和を該ブロック領域の交流成分とし、各該ブロック領域の直流成分と交流成分とを逆直交変換を適用して各該ブロック領域の中間復元データを得る第２ステップと、
各該ブロック領域毎に該他方向に連続する両隣の該ブロック領域の該中間復元データを用いて第２予測交流成分を計算し、該第２予測交流成分に対応する該ブロック領域の交流成分の該中間復元データに該第２予測交流成分を加えた和を該ブロック領域の交流成分とし、各該ブロック領域の直流成分と交流成分とを逆直交変換を適用して各該ブロック領域の復元データを得る第３ステップとを有することを特徴とする。
【００２０】
この第５発明のデータ伸張方法は、第２発明のデータ圧縮方法により、圧縮されたデータを伸張する方法である。
【００２１】
第６発明のデータ伸張方法は、入力信号が２次元の（ｍ×２Ｌ）×（ｎ×２Ｌ）（ｍ及びｎは１以上の自然数、Ｌは２以上の自然数）のデータからなり、２Ｌ×２Ｌのマクロブロック毎に分割された該データを第１階層のデータとし、該第Ｎ階層（Ｎは１〜Ｌ−１の自然数）のデータを２×２のデータからなる連続するブロック領域に分割し、該ブロック領域の直流成分を抽出して第（Ｎ＋１）階層のデータを構成し、第１階層〜第Ｌ階層毎に該入力信号のデータが圧縮された圧縮データを伸張し、該入力信号を復元するデータ伸張方法であって、
該圧縮データに対し逆量子化及び逆符号化を行う第１ステップと、
周波数係数を該ブロック領域毎に得ると共に、第Ｌ階層から順に第１階層までの各階層において、各該ブロック領域毎に周囲に隣接するブロック領域の該周波数係数又は該データを用いて予測交流成分を計算し、該予測交流成分に対応する該ブロック領域の交流成分の該周波数係数に該予測交流成分を加えた和を該ブロック領域の交流成分とし、各該ブロック領域の直流成分と交流成分とを逆直交変換を適用して各該ブロック領域の復元データを得る第２ステップと、
各該マクロブロック毎に得られた復元データを配置する第３ステップとを有することを特徴とする。
【００２２】
この第６発明のデータ伸張方法は、第３発明のデータ圧縮方法により圧縮されたデータを伸張する方法である。
【００２３】
第７発明のデータ圧縮装置は、一方向に連続する入力信号のデータを圧縮するデータ圧縮装置であって、
該データを２つのデータからなる連続する区間領域に分割する区間領域作成部と、
各該区間領域内の該データを直交変換を適用して各該区間領域の周波数係数を得る周波数係数作成部と、
１区画おきの各該区間領域毎に両隣に隣接する該データを用いて境界値予測交流成分を計算し、該区間領域の交流成分の周波数係数から該境界値予測交流成分を引いた残差を１区画おきの各該区画領域の交流成分とする境界値予測交流成分作成部と、
他の1区画おきの各該区間領域毎に両隣の該区間領域の直流成分の周波数係数を用いて平均値予測交流成分を計算し、該区間領域の交流成分の周波数係数から該平均値予測交流成分を引いた残差を他の１区画おきの各該区間領域の交流成分とする平均値予測交流成分作成部と、
該第２ステップ及び該第３ステップで得られた各該区画領域の交流成分の量子化及び符号化を行い、圧縮データを得る圧縮データ作成部とを有することを特徴とする。
【００２４】
第８発明のデータ圧縮装置は、２次元の入力信号のデータを圧縮するデータ圧縮装置であって、
該データを２×２のデータからなる連続するブロック領域に分割するブロック領域作成部と、
各該ブロック領域内の該データを横方向又は縦方向のいずれか一方向に直交変換を適用して第１周波数係数を得る第１周波数係数作成部と、
各該ブロック領域毎に該一方向に連続する両隣のブロック領域の該第１周波数係数又は該一方向に連続する両隣に隣接する該データを用いて第１予測交流成分を計算し、該第１予測交流成分に対応する該ブロック領域の交流成分の該第１周波数係数から該第１予測交流成分を引いた第１残差を該ブロック領域の交流成分とする第１交流成分作成部と、
各該ブロック領域内の該第１周波数係数及び該第１残差を他方向に直交変換を適用して第２周波数係数を得る第２周波数係数作成部と、
各該ブロック領域毎に該他方向に連続する両隣の該ブロック領域の該第１周波数係数、該第１残差又は第２周波数係数を用いて第２予測交流成分を計算し、該第２予測交流成分に対応する該ブロック領域の交流成分の該第２周波数係数から該第２予測交流成分を引いた第２残差を該ブロック領域の交流成分とする第２交流成分作成部と、
該第２ステップ及び該第３ステップで得られた各該ブロック領域の交流成分の量子化及び符号化を行い、圧縮データを得る圧縮データ作成部とを有することを特徴とする。
【００２５】
第８発明のデータ圧縮装置において、一方向に連続する前記ブロック領域毎の第１予測交流成分は、ブロック領域の両隣のブロック領域の第１周波数係数を用いて計算される平均値予測交流成分と、ブロック領域の両隣に隣接するデータを用いて計算される境界値予測交流成分とを交互に適用し、
他方向に連続するブロック領域毎の第２予測交流成分は、ブロック領域の両隣のブロック領域の第２周波数係数を用いて計算される平均値予測交流成分と、ブロック領域の両隣に隣接する第１周波数係数及び第１残差を用いて計算される境界値予測交流成分とを交互に適用し得る。
【００２６】
また、第８発明のデータ圧縮装置において、一方向に連続するブロック領域毎の第１予測交流成分は、ブロック領域の両隣のブロック領域の第１周波数係数を用いて計算される平均値予測交流成分であり、
他方向に連続するブロック領域毎の第２予測交流成分は、ブロック領域の両隣のブロック領域の第２周波数係数を用いて計算される平均値予測交流成分であり得る。
【００２７】
第９発明のデータ圧縮装置は、２次元の（ｍ×２Ｌ）×（ｎ×２Ｌ）（ｍ及びｎは１以上の自然数、Ｌは２以上の自然数）からなる入力信号のデータを圧縮するデータ圧縮装置であって、
該データを２Ｌ×２Ｌからなるマクロブロック毎に（ｍ×ｎ）個に分割するマクロブロック作成部と、
各該マクロブロックの該データを第１階層のデータとし、該第１階層のデータを２×２のデータからなる連続するブロック領域に分割するブロック領域作成部と、
各該ブロック領域内の該データを直交変換を適用して周波数係数を得る周波数係数作成部と、
各該ブロック領域毎に周囲に隣接するブロック領域の該周波数係数又は該データを用いて予測交流成分を計算し、該予測交流成分に対応する該ブロック領域の交流成分の該周波数係数から該予測交流成分を引いた残差を該ブロック領域の交流成分とする第１交流成分作成部と、
第Ｎ階層（Ｎは１〜Ｌ−１の自然数）の各該ブロック領域の直流成分を抽出して２（Ｌ−Ｎ）×２（Ｌ−Ｎ）からなる第（Ｎ＋１）階層のデータを構成し、該第（Ｎ＋１）階層において２×２のデータからなる連続するブロック領域に分割し、その後、該第３ステップと同様の手法により残差を該ブロック領域の交流成分とする第Ｎ交流成分作成部と、
第２階層から第Ｌ階層までに求められた各該交流成分をマクロブロックの所定の交流成分に配置し、該交流成分の量子化及び符号化を行い圧縮データを圧縮データ作成部とを有することを特徴とする。
【００２８】
第１０発明のデータ伸張装置は、入力信号が一方向に連続する２つのデータからなる区間領域に等分割され、該区間領域毎に該入力信号のデータが境界値予測交流成分又は平均値予測交流成分を交互に用いて圧縮された圧縮データを伸張し、該入力信号を復元するデータ伸張装置であって、
該圧縮データに対し逆量子化及び逆符号化を行うデータ作成部と、
周波数係数を該区間領域毎に得ると共に、１区画おきの各該区間領域毎に両隣の該区間領域の直流成分の周波数係数を用いて平均値予測交流成分を計算し、該区間領域の交流成分の周波数係数に該平均値予測交流成分を加えた和を１区画おきの各該区間領域の交流成分とし、各該区間領域の直流成分と交流成分とを逆直交変換を適用して各該区間領域の復元データを得る第１復元データ作成部と、
他の１区画おきの各該区間領域毎に両隣に隣接する該復元データを用いて境界値予測交流成分を計算し、該区間領域の交流成分の周波数係数に該境界値予測交流成分を加えた和を１区画おきの各該区画領域の交流成分とし、各該区間領域の直流成分と交流成分とを逆直交変換を適用して各該区間領域の復元データを得る第２復元データ作成部とを有することを特徴とする。
【００２９】
第１１発明のデータ伸張装置は、入力信号が連続する２×２の複数のデータからなるブロック領域に等分割され、該ブロック領域毎に該入力信号のデータが圧縮された圧縮データを伸張し、該入力信号を復元するデータ伸張装置であって、
該圧縮データに対し逆量子化及び逆符号化を行うデータ作成部と、
周波数係数を該ブロック領域毎に得ると共に、各該ブロック領域毎に該一方向に連続する両隣のブロック領域の該第１周波数係数又は該一方向に連続する両隣に隣接する該データを用いて第１予測交流成分を計算し、該第１予測交流成分に対応する該ブロック領域の交流成分の該周波数係数に該第１予測交流成分を加えた和を該ブロック領域の交流成分とし、各該ブロック領域の直流成分と交流成分とを逆直交変換を適用して各該ブロック領域の中間復元データを得る中間復元データ作成部と、
各該ブロック領域毎に該他方向に連続する両隣の該ブロック領域の該中間復元データを用いて第２予測交流成分を計算し、該第２予測交流成分に対応する該ブロック領域の交流成分の該中間復元データに該第２予測交流成分を加えた和を該ブロック領域の交流成分とし、各該ブロック領域の直流成分と交流成分とを逆直交変換を適用して各該ブロック領域の復元データを得る復元データ作成部とを有することを特徴とする。
【００３０】
第１２発明のデータ伸張装置は、入力信号が２次元の（ｍ×２Ｌ）×（ｎ×２Ｌ）（ｍ及びｎは１以上の自然数、Ｌは２以上の自然数）のデータからなり、２Ｌ×２Ｌのマクロブロック毎に分割された該データを第１階層のデータとし、該第Ｎ階層（Ｎは１〜Ｌ−１の自然数）のデータを２×２のデータからなる連続するブロック領域に分割し、該ブロック領域の直流成分を抽出して第（Ｎ＋１）階層のデータを構成し、第１階層〜第Ｌ階層毎に該入力信号のデータが圧縮された圧縮データを伸張し、該入力信号を復元するデータ伸張装置であって、
該圧縮データに対し逆量子化及び逆符号化を行うデータ作成部と、
周波数係数を該ブロック領域毎に得ると共に、第Ｌ階層から順に第１階層までの各階層において、各該ブロック領域毎に周囲に隣接するブロック領域の該周波数係数又は該データを用いて予測交流成分を計算し、該予測交流成分に対応する該ブロック領域の交流成分の該周波数係数に該予測交流成分を加えた和を該ブロック領域の交流成分とし、各該ブロック領域の直流成分と交流成分とを逆直交変換を適用して各該ブロック領域の復元データを得る復元データ作成部と、
各該マクロブロック毎に得られた復元データを配置するデータ配置部とを有することを特徴とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明を具体化した実施例を図面を参照しつつ説明する。
【実施例】
【００３２】
図１に示すように、実施例１のデータ圧縮・伸張装置は、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」という。）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。
【００３３】
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及び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、変換回路１５、量子化回路１６及び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、送信回路３１は、モデム（ＭＯＤＥＭ）、宅内回線終端装置（ＤＳＵ）、網制御装置（ＮＳＵ）、通信制御装置（ＣＣＵ）又は通信制御処理装置（ＣＣＰ）等のデータ回線終端装置が該当する。一方、伝送路３２が無線伝送路の場合、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。
【００３４】
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及び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、エントロピー符号化回路２１、逆量子化回路２２、逆変換回路２３及び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、受信回路３３は、ＭＯＤＥＭ、ＤＳＵ、ＮＳＵ、ＣＣＵ又はＣＣＰ等のデータ回線終端装置が該当する。
【００３５】
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画像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。
【００３６】
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。
【００３７】
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又はラムバス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ともに、記憶した画像データを１画面ずつ読み出す。
【００３８】
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複数のブロックに分割され、変換回路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なわれる。すなわち、変換回路１５は、入力画像の周波数係数計算モジュールと、予測交流成分計算モジュールと、残差計算モジュールとを備え、ブロック分割回路１４から、１画面の画像データを１ブロック単位で取り込み、その画像データに対して変換処理を実行する（変換回路１５の詳細は、後述する。）。
【００３９】
量子化回路１６は、変換回路１５から供給された残差Ｖ＝Ｆ−Ｕの周波数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閾値を参照して量子化する。すなわち、量子化回路１６では、量子化閾値で周波数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。量子化閾値としては、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。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閾値は、圧縮データの圧縮率の画質を決定するものである。
【００４０】
このよう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操作順に取り出され、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にて量子化された周波数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なわれ、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、量子化された周波数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。
【００４１】
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。
【００４２】
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閾値を参照して逆量子化することにより、周波数係数を生成する。受信側量子化テーブル記憶装置２９に格納された量子化閾値は、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。
【００４３】
逆変換回路２３は、予測交流成分計算モジュールと、周波数係数近似モジュールと、復元モジュールとを備え、逆量子化回路２２の生成した周波数係数に対して逆変換処理を行なう（逆変換回路２３の詳細は、後述する。）。逆変換回路２３にて逆変換が行な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。
【００４４】
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。また、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再生し、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。
【００４５】
次に、変換回路１５及び逆変換回路２３に組み込まれ、データを圧縮、伸張するのに利用される予測アルゴリズムについて、１方向に連続する入力信号を対象にして説明する。
【００４６】
図２に示すように、１方向に連続する入力信号Ｌ１は、２つの入力データ（ｆt(j)（ｊ＝０、±１、±２、…、ｔ＝０、１））からなる連続する区間領域Ｂにブロック分割回路１４を用いて分割される。ｆ0(j)及びｆ1(j)は、夫々の平均値及び差分である。
【００４７】
次に、変換回路１５において、各区間領域Ｂ毎に圧縮処理が行なわれる。先ず、周波数係数計算モジュールにおいて、数１の式で直交変換を適用し、周波数係数Ｆt(j)（ｊ＝０、±１、±２、…、ｔ＝０、１）が計算され、周波数係数データＬ２になる。
【００４８】
【数１】
2009147688.tif 000003
【００４９】
同時に、予測交流成分計算モジュールにおいて、１区画おきの各区間領域Ｂ毎に隣接する入力データｆ1(2j-1)、ｆ0(2j+1)を用いて数２の式で境界値予測交流成分Ｕ1(2j)が計算され、１区画おきの各区間領域Ｂ毎の境界値予測交流成分データＬ３になる。
【００５０】
【数２】
2009147688.tif 000004
【００５１】
次に、残差計算モジュールにおいて、周波数係数Ｆ1(2j)から境界値予測交流成分Ｕ1(2j)を引いた残差Ｖ1(2j)が計算され、１区画おきの各区間領域Ｂ毎の交流成分に配置され、中間データＬ４になる。
【００５２】
次に、予測交流成分計算モジュールにおいて、他の１区画おきの各区間領域Ｂ毎に両隣の区間領域Ｂの直流成分Ｆ0(2j)、Ｆ0(2j+2)を用いて数３の式で平均値予測交流成分Ｕ1(2j+1)が計算され、他の１区画おきの各区間領域Ｂ毎の平均値予測交流成分データＬ５になる。
【００５３】
【数３】
2009147688.tif 000005
【００５４】
次に、残差計算モジュールにおいて、周波数係数Ｆ1(2j+1)から平均値予測交流成分Ｕ1(2j+1)を引いた残差Ｖ1(2j+1)が計算され、他の１区画おきの各区間領域Ｂ毎の交流成分に配置され、圧縮データ６となる。このように、境界値と平均値とを交互に利用する予測アルゴリズムを適用し、圧縮データＬ６になる。
【００５５】
送信側端末５から送られてきた圧縮データ６を受信回路３３が受信すると、圧縮データＬ６は、デコーダ２のエントロピー復号化回路２１及び逆量子化回路２２に転送される。
【００５６】
その後、図３に示すように、逆変換回路２３において、伸張データが求められる。逆変換回路２３では、先ず、予測交流成分計算モジュールにおいて、他の１区画おきの各区間領域Ｂ毎に両隣の区間領域Ｂの直流成分Ｆ0(2j)、Ｆ0(2j+2)を用いて数３の式で平均値予測交流成分Ｕ1(2j+1)が計算され、他の１区画おきの各区間領域Ｂ毎の平均値予測交流成分データＬ７になる。
【００５７】
次に、周波数係数近似モジュールにおいて、残差Ｖ1(2j+1)と平均値予測交流成分Ｕ1(2j+1)とを足した周波数係数Ｆ1(2j+1)が計算され、他の１区画おきの各区間領域Ｂ毎の交流成分に配置され、第１中間データＬ８になる。
【００５８】
次に、復元モジュールにおいて、数４の式で逆直交変換を適用し、復元データ（ｆt(2j+1)（ｊ＝０、±１、±２、…、ｔ＝０、１））が計算され、第１復元データＬ９になる。
【００５９】
【数４】
2009147688.tif 000006
【００６０】
次に、予測交流成分計算モジュールにおいて、１区画おきの各区間領域Ｂ毎に隣接する復元データｆ1(2j-1)、ｆ0(2j+1)を用いて数２の式で境界値予測交流成分Ｕ1(2j)が計算され、１区画おきの各区間領域Ｂ毎の境界値予測交流成分データＬ１０になる。
【００６１】
次に、周波数係数近似モジュールにおいて、残差Ｖ1(2j)と平均値予測交流成分Ｕ1(2j)とを足した周波数係数Ｆ1(2j)が計算され、１区画おきの各区間領域Ｂ毎の交流成分に配置され、第２中間データＬ１１になる。
【００６２】
次に、復元モジュールにおいて、数５の式で逆直交変換を適用し、復元データ（ｆt(2j)（ｊ＝０、±１、±２、…、ｔ＝０、１））が計算され、第２復元データＬ１２になる。この後、ブロック貼り合わせ回路２４において、第２復元データＬ１２が張り合わされ、出力側フレームメモリ２５へ転送される。
【００６３】
【数５】
2009147688.tif 000007
【００６４】
以上で１方向に連続する入力信号を対象として、境界値と平均値とを交互に利用する予測アルゴリズムについて説明したが、この予測アルゴリズムを２次元の入力信号へ縦方向に適用した後、横方向に適用してデータを圧縮し、伸張する場合について説明する。この予測アルゴリズムを適用した変換を多近傍情報による予測とその残差に対する直交変換（Ｍｕｌｔｉ−ｎｅｉｇｈｂｏｒ  Ｐｒｅｄｉｃｔｏｒｓ  ａｎｄ  Ｒｅｓｉｄｕａｌ  Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ  Ｔｒａｎｓｆｏｍａｔｉｏｎｓ：ＭＰＲＯＴ）という。
【００６５】
２次元の入力信号をＭＰＲＯＴにより圧縮処理するフローチャートを図４及び図５に示す。また、このフローチャートに対応したデータ配列を図６及び図７に示す。図６及び図７に示されるデータ配列は、説明を判り易くするために空欄部が設けられているが、実際は空欄部にも同様のデータが配列されている。
【００６６】
先ず、エンコーダ１のブロック分割回路１４を用い、入力側フレームメモリ１３から転送された入力データが図６（ａ）に示す２×２データからなるブロック領域に分割される（ステップＳ１）。ブロック領域に分割された入力データは、エンコーダ１の変換回路１５に転送される。
【００６７】
次に、変換回路１５の予測交流成分計算モジュールにおいて、横方向に隣接する入力データを用い、数６の式で偶数列Ｇ１の右段Ｒに対する境界値予測交流成分が計算される（ステップＳ２）。計算された境界値予測交流成分は、図６（ｂ）に示すように、偶数列Ｇ１の右段Ｒに対する予測交流成分とされる。
【００６８】
【数６】
2009147688.tif 000008
【００６９】
また、変換回路１５の周波数係数計算モジュールにおいて、数７の式で直交変換を適用し、周波数係数が計算され（ステップＳ３）、図６（ｃ）に示すデータ配列になる。
【００７０】
【数７】
2009147688.tif 000009
【００７１】
次に、変換回路１５の予測交流成分計算モジュールにおいて、横方向に両隣のブロック領域における直流成分を用い、数８の式で奇数列Ｋ１の右段Ｒに対する平均値予測交流成分が計算される（ステップＳ４）。計算された平均値予測交流成分は、図６（ｄ）に示すように、奇数列Ｋ１の右段Ｒに対する予測交流成分とされる。
【００７２】
【数８】
2009147688.tif 000010
【００７３】
次に、変換回路１５の残差計算モジュールにおいて、ステップＳ３で計算された周波数係数の交流成分からステップＳ２及びステップＳ４で計算された予測交流成分を引いた残差が計算され（ステップＳ５）、図７（ｅ）に示すデータ配列になる。次に、夫々のブロック領域のデータを１／２倍にし（ステップＳ６）、図７（ｆ）に示すデータ配列になる。
【００７４】
次に、変換回路１５の予測交流成分計算モジュールにおいて、縦方向に隣接するデータを用い、数９の式で偶数行Ｇ２の下段Ｄに対する境界値予測交流成分が計算される（ステップＳ７）。計算された境界値予測交流成分は図７（ｇ）に示すように、偶数行Ｇ２の下段Ｄに対する予測交流成分とされる。
【００７５】
【数９】
2009147688.tif 000011
【００７６】
次に、変換回路１５の周波数係数計算モジュールにおいて、数１０の式で直交変換を適用し、周波数係数が計算され（ステップＳ８）、図７（ｈ）に示すデータ配列になる。
【００７７】
【数１０】
2009147688.tif 000012
【００７８】
次に、変換回路１５の予測交流成分計算モジュールにおいて、縦方向に両隣のブロック領域における直流成分を用い、数１１の式で奇数行Ｋ２の下段Ｄに対する平均値予測交流成分が計算される（ステップＳ９）。計算された平均値予測交流成分は図７（ｉ）に示すように、奇数行Ｋ２の下段Ｄに対する予測交流成分とされる。
【００７９】
【数１１】
2009147688.tif 000013
【００８０】
次に、変換回路１５の残差計算モジュールにおいて、ステップＳ８で計算された周波数係数の交流成分からステップＳ７及びステップＳ９で計算された予測交流成分を引いた残差が計算され（ステップＳ１０）、図７（ｊ）に示す圧縮データとなる。
【００８１】
その後、圧縮データは、量子化回路１６で量子化され（ステップＳ１１）、エントロピー符号化回路１７で符号化される（ステップＳ１２）。その後、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。
【００８２】
デコーダ２側において、この圧縮データを逆ＭＰＲＯＴにより伸張処理するフローチャートを図８〜図１１に示す。また、このフローチャートに対応したデータ配列を図１２〜図２１に示す。図１２〜図２１に示されるデータ配列は、説明を判り易くするために空欄部が設けられているが、実際は空欄部にも同様のデータが配列されている。
【００８３】
先ず、デコーダ２のエントロピー復号化回路２１でブロック単位の圧縮データは、可変長復号化され（ステップＳ２０）、逆量子化回路２２で逆量子化され（ステップＳ２１）、図１２（ａ）に示すデータ配列になり、デコーダ２の逆変換回路２３に転送される。
【００８４】
次に、逆変換回路２３の予測交流成分計算モジュールにおいて、縦方向に両隣のブロック領域における直流成分を用い、数１２の式で奇数行Ｋ２の下段Ｄに対する平均値予測交流成分が計算される（ステップＳ２２）。計算された平均値予測交流成分は図１２（ｂ）に示すように、奇数行Ｋ２の下段Ｄに対する予測交流成分とされる。
【００８５】
【数１２】
2009147688.tif 000014
【００８６】
次に、逆変換回路２３の周波数係数近似モジュールにおいて、ステップＳ２１で逆量子化された奇数行Ｋ２の下段Ｄの残差とステップＳ２２で計算された奇数行Ｋ２の下段Ｄの予測交流成分とを足した周波数係数が計算され（ステップＳ２３）、図１２（ｃ）に示すデータ配列になる。
【００８７】
次に、逆変換回路２３の復元モジュールにおいて、奇数行Ｋ２に対して数１３の式で逆直交変換を適用し、復元データが計算され（ステップＳ２４）、図１２、図１３及び図１４の（ｄ）に示すデータ配置の第１復元データとなる。次に、奇数行Ｋ２のデータを１／２倍にし（ステップｓ２５）、図１３（ｅ）に示すデータ配列になる。
【００８８】
【数１３】
2009147688.tif 000015
【００８９】
次に、逆変換回路２３の予測交流成分計算モジュールにおいて、横方向に両隣のブロック領域における直流成分を用い、数１４の式で奇数行Ｋ２・奇数列Ｋ１の右段Ｒに対する平均値予測交流成分が計算される（ステップＳ２６）。計算された平均値予測交流成分は図１３（ｆ）に示すように奇数行Ｋ２・奇数列Ｋ１の右段Ｒに対する予測交流成分とされる。
【００９０】
【数１４】
2009147688.tif 000016
【００９１】
次に、逆変換回路２３の周波数係数近似モジュールにおいて、ステップＳ２５で計算された残差とステップＳ２６で計算された予測交流成分とを足した周波数係数が計算され（ステップＳ２７）、図１３（ｇ）に示すデータ配列になる。
【００９２】
次に、逆変換回路２３の復元モジュールにおいて、奇数行Ｋ２・奇数列Ｋ１に対して数１５の式で逆直交変換を適用し、復元データが計算され（ステップＳ２８）、図１４（ｈ）に示すデータ配置の第２復元データになる。次に、奇数行Ｋ２のデータを１／２倍にし（ステップＳ２９）、図１４（ｉ）に示すデータ配列になる。
【００９３】
【数１５】
2009147688.tif 000017
【００９４】
次に、逆変換回路２３の予測交流成分計算モジュールにおいて、横方向に隣接するデータを用い、数１６の式で奇数行Ｋ２・偶数列Ｇ１の右段Ｒに対する境界値予測交流成分が計算される（ステップＳ３０）。計算された境界値予測交流成分は図１４（ｊ）に示すように奇数行Ｋ２・偶数列Ｇ１の右段Ｒに対する予測交流成分とされる。
【００９５】
【数１６】
2009147688.tif 000018
【００９６】
次に、逆変換回路２３の周波数係数近似モジュールにおいて、ステップＳ２９で計算された残差とステップＳ３０で計算された予測交流成分とを足した周波数係数が計算され（ステップＳ３１）、図１５（ｋ）に示すデータ配列になる。
【００９７】
次に、逆変換回路２３の復元モジュールにおいて、奇数行Ｋ２・偶数列Ｇ１に対して数１７の式で逆直交変換を適用し、復元データが計算され（ステップＳ３２）、図１５（ｌ）に示すデータ配置の第３復元データになる。
【００９８】
【数１７】
2009147688.tif 000019
【００９９】
次に、逆変換回路２３の予測交流成分計算モジュールにおいて、縦方向に隣接するデータを用い、数１８の式で偶数行Ｇ２の下段Ｄに対する境界値予測交流成分が計算される（ステップＳ３３）。計算された境界値予測交流成分は図１６（ｎ）に示すように、偶数行Ｇ２の下段Ｄに対する予測交流成分とされる。
【０１００】
【数１８】
2009147688.tif 000020
【０１０１】
次に、逆変換回路２３の周波数係数近似モジュールにおいて、ステップＳ２１で逆量子化された偶数行Ｇ２の下段Ｄの残差とステップＳ３３で計算された偶数行Ｇ２の下段Ｄの予測交流成分とを足した周波数係数が計算され（ステップＳ３４）、図１６（ｏ）に示すデータ配列になる。
【０１０２】
次に、逆変換回路２３の復元モジュールにおいて、偶数行Ｇ２に対して数１９の式で逆直交変換を適用し、復元データが計算され（ステップ３５）、図１６、図１７及び図１８の（ｐ）に示すデータ配置の第４復元データになる。次に、偶数行Ｇ２のデータを１／２倍にし（ステップＳ３６）、図１３（ｑ）に示すデータ配列になる。
【０１０３】
【数１９】
2009147688.tif 000021
【０１０４】
次に、逆変換回路２３の予測交流成分計算モジュールにおいて、横方向に両隣のブロック領域における直流成分を用い、数２０の式で偶数行Ｇ２・奇数列Ｋ１の右段Ｒに対する平均値予測交流成分が計算される（ステップＳ３７）。計算された平均値予測交流成分は図１７（ｒ）に示すように偶数行Ｇ２・奇数列Ｋ１の右段Ｒに対する予測交流成分とされる。
【０１０５】
【数２０】
2009147688.tif 000022
【０１０６】
次に、逆変換回路２３の周波数係数近似モジュールにおいて、ステップＳ３６で計算された残差とステップＳ３７で計算された予測交流成分とを足した周波数係数が計算され（ステップＳ３８）、図１７（ｓ）に示すデータ配列になる。
【０１０７】
次に、逆変換回路２３の復元モジュールにおいて、偶数行Ｇ２・奇数列Ｋ１に対して数２１の式で逆直交変換を適用し、復元データが計算され（ステップＳ３９）、図１８（ｔ）に示すデータ配置の第５復元データになる。次に、偶数行Ｇ２のデータを１／２倍にし（ステップＳ４０）、図１８（ｕ）に示すデータ配列になる。
【０１０８】
【数２１】
2009147688.tif 000023
【０１０９】
次に、逆変換回路２３の予測交流成分計算モジュールにおいて、横方向に隣接するデータを用い、数２２の式で偶数行Ｇ２・偶数列Ｇ１の右段Ｒに対する境界値予測交流成分が計算される（ステップＳ４１）。計算された境界値予測交流成分は図１８（ｖ）に示すように偶数行Ｇ２・偶数列Ｇ１の右段Ｒに対する予測交流成分とされる。
【０１１０】
【数２２】
2009147688.tif 000024
【０１１１】
次に、逆変換回路２３の周波数係数近似モジュールにおいて、ステップＳ４０で計算された残差とステップＳ４１で計算された予測交流成分とを足した周波数係数が計算され（ステップＳ４２）、図１９（ｗ）に示すデータ配列になる。
【０１１２】
次に、逆変換回路２３の復元モジュールにおいて、偶数行Ｇ２・偶数列Ｇ１に対して数２３の式で逆直交変換を適用し、復元データが計算され（ステップＳ４３）、図１９（ｘ）に示すデータ配列の第６復元データになる。
【０１１３】
【数２３】
2009147688.tif 000025
【０１１４】
これで、逆変換回路２３におけるデータの復元は完了し、図１９（ｙ）に示すデータ配置になる。この後、ブロック貼り合わせ回路２４において、復元データが張り合わされ、出力側フレームメモリ２５へ転送される。
【０１１５】
以上で２次元の入力信号のデータをＭＰＲＯＴにより圧縮する変換回路１５及びこの圧縮データを逆ＭＰＲＯＴにより伸張する逆変換回路２３について説明した。
【０１１６】
次に、別の予測アルゴリズムである平均値のみを利用する多重調和局所コサイン変換（ＰＨＬＣＴ）を２次元のデータに対して縦方向に適用した後、横方向に適用してデータを圧縮し、伸張する場合について説明する。この変換をテンソル積ＰＨＬＣＴ（ＴＰＨＬＣＴ）という。
【０１１７】
２次元の入力信号をＴＰＨＬＣＴにより圧縮処理するフローチャートを図２０及び図２１に示す。また、このフローチャートに対応したデータ配列を図２２に示す。図２２に示されるデータ配列は、説明を判り易くするために空欄部が設けられているが、実際は空欄部にも同様のデータが配列されている。
【０１１８】
先ず、エンコーダ１のブロック分割回路１４を用い、入力側フレームメモリ１３から転送された入力データが図２２（ａ）に示す２×２データからなるブロック領域に分割される（ステップＳ１０１）。ブロック領域に分割された入力データは、エンコーダ１の変換回路１５に転送される。
【０１１９】
次に、変換回路１５の周波数係数計算モジュールにおいて、数２４の式で直交変換を適用し、周波数係数が計算され（ステップＳ１０２）、図２２（ｂ）に示すデータ配列になる。
【０１２０】
【数２４】
2009147688.tif 000026
【０１２１】
次に、変換回路１５の予測交流成分計算モジュールにおいて、横方向に両隣のブロック領域における直流成分を用い、数２５の式で夫々ブロック領域の右段Ｒに対する平均値予測交流成分が計算される（ステップＳ１０３）。計算された平均値予測交流成分は、図２２（ｃ）に示すように、各ブロック領域の右段Ｒに対する予測交流成分とされる。
【０１２２】
【数２５】
2009147688.tif 000027
【０１２３】
次に、変換回路１５の残差計算モジュールにおいて、ステップ１０２で計算された周波数係数の交流成分からステップＳ１０３で計算された予測交流成分を引いた残差が計算され（ステップＳ１０４）、図２２（ｄ）に示すデータ配列になる。次に、夫々のブロック領域のデータを１／２倍にし（ステップＳ１０５）、図２２（ｅ）に示すデータ配列になる。
【０１２４】
次に、変換回路１５の周波数係数計算モジュールにおいて、数２６の式で直交変換を適用し、周波数係数が計算され（ステップＳ１０６）、図２２（ｆ）に示すデータ配列になる。
【０１２５】
【数２６】
2009147688.tif 000028
【０１２６】
次に、変換回路１５の予測交流成分計算モジュールにおいて、縦方向に両隣のブロック領域における直流成分を用い、数２７の式で夫々のブロック領域の下段に対する平均値予測交流成分が計算される（ステップＳ１０７）。計算された平均値予測交流成分は、図２２（ｇ）に示すように、夫々のブロック領域の下段に対する予測交流成分とされる。
【０１２７】
【数２７】
2009147688.tif 000029
【０１２８】
次に、変換回路１５の残差計算モジュールにおいて、ステップＳ１０６で計算された周波数係数の交流成分からステップＳ１０７で計算された予測交流成分を引いた残差が計算され（ステップＳ１０８）、図２２（ｈ）に示す圧縮データになる。
【０１２９】
その後、圧縮データは、量子化回路１６で量子化され（ステップＳ１０９）、エントロピー符号化回路１７で符号化される（ステップＳ１１０）。その後、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。
【０１３０】
デコーダ２側において、この圧縮データを逆ＴＰＨＬＣＴにより伸張処理するフローチャートを図２３及び図２４に示す。また、このフローチャートに対応したデータ配列を図２５に示す。図２５に示されるデータ配列は、説明を判り易くするために空欄部が設けられているが、実際は空欄部にも同様のデータが配列されている。
【０１３１】
先ず、デコーダ２のエントロピー復号化回路２１でブロック単位の圧縮データは、可変長複号化され（ステップＳ１２０）、逆量子化回路２２で逆量子化され（ステップＳ１２１）、図２５（ａ）に示すデータ配列になり、デコーダ２の逆変換回路２３に転送される。
【０１３２】
次に、逆変換回路２３の予測交流成分計算モジュールにおいて、縦方向に両隣のブロック領域における直流成分を用い、数２８の式で夫々のブロック領域の下段Ｄに対する平均値予測交流成分が計算される（ステップＳ１２２）。計算された平均値予測交流成分は図２５（ｂ）に示すように、夫々のブロック領域の下段Ｄに対する予測交流成分とされる。
【０１３３】
【数２８】
2009147688.tif 000030
【０１３４】
次に、逆変換回路２３の周波数係数近似モジュールにおいて、逆変換回路２３に転送されたデータとステップＳ１２２で計算された予測交流成分とを足した周波数係数が計算され（ステップＳ１２３）、図２５（ｃ）に示すデータ配列になる。
【０１３５】
次に、逆変換回路２３の復元モジュールにおいて、夫々のブロック領域に対して数２９の式で逆直交変換を適用し、復元データが計算され（ステップＳ１２４）、図２５（ｄ）に示すデータ配置の第１復元データになる。次に、夫々のブロック領域のデータを１／２倍にし（ステップＳ１２５）、図２５（ｅ）に示すデータ配列になる。
【０１３６】
【数２９】
2009147688.tif 000031
【０１３７】
次に、逆変換回路２３の予測交流成分計算モジュールにおいて、横方向に両隣のブロック領域における直流成分を用い、数３０の式で夫々のブロック領域の右段Ｒに対する平均値予測交流成分が計算される（ステップＳ１２６）。計算された平均値予測交流成分は図２５（ｆ）に示すように夫々のブロック領域の右段Ｒに対する予測交流成分とされる。
【０１３８】
【数３０】
2009147688.tif 000032
【０１３９】
次に、逆変換回路２３の周波数係数近似モジュールにおいて、ステップＳ１２５で計算された残差とステップＳ１２６で計算された予測交流成分とを足した周波数係数が計算され（ステップＳ１２７）、図２５（ｇ）に示すデータ配列になる。
【０１４０】
次に、逆変換回路２３の復元モジュールにおいて、夫々のブロック領域に対して数３１の式で逆直交変換を適用し、復元データが計算され（ステップＳ１２８）、図２５（ｈ）に示すデータ配列の第２復元データになる。
【０１４１】
【数３１】
2009147688.tif 000033
【０１４２】
これで、逆変換回路２３におけるデータの復元は完了し、この後、ブロック貼り合わせ回路２４において、復元データが張り合わされ、出力側フレームメモリ２５へ転送される。
【０１４３】
以上で２次元の入力信号のデータをＴＰＨＬＣＴにより圧縮する変換回路１５及びこの圧縮データを逆ＴＰＨＬＣＴにより伸張する逆変換回路２３について説明した。
【０１４４】
次に、２次元の（ｍ×２Ｌ）×（ｎ×２Ｌ）（ｍ及びｎは１以上の自然数、Ｌは２以上の自然数）からなる入力信号のデータに対して、２×２データからなるブロック単位の処理を階層的に行なうデータ圧縮方法及びデータ伸張方法について説明する。
【０１４５】
図２６に示すように、入力信号のデータを２3×２3空なるマクロブロック毎に分割した場合、このマクロブロックのデータを第１階層Ｌ１とし、２×２データからなブロック領域に分割し、上述したＭＰＲＯＴ、ＴＰＨＬＣＴ等の直交変換により各ブロック領域の直流成分Ｔ１、交流成分Ｋ１を求める。
【０１４６】
次に、この直流成分Ｋ１を集め、２2×２2のデータからなる第２階層Ｌ２とし、２×２データからなブロック領域に分割し、上述したＭＰＲＯＴ、ＴＰＨＬＣＴ等の直交変換により各ブロック領域の直流成分Ｔ２、交流成分Ｋ２を求める。
【０１４７】
次に、この直流成分Ｋ２を集め、２×２のデータからなる第３階層Ｌ３とし、上述したＭＰＲＯＴ、ＴＰＨＬＣＴ等の直交変換により各ブロック領域の直流成分Ｔ３、交流成分Ｋ３を求める。
【０１４８】
次に、図２６（Ｘ）に示すように、各階層で求められた交流成分Ｋ１〜Ｋ３をマクロブロックの所定の交流成分に配置し、その後、量子化及び符号化を行い圧縮データが得られる。
【０１４９】
この圧縮データを伸張する場合には、先ず逆量子化及び逆符号化を行なう。その後、各階層Ｌ１〜Ｌ３において、上述した逆ＭＰＲＯＴ、逆ＴＰＨＬＣＴ等の逆直交変換により復元データを求め、各階層で求められた復元データを圧縮する場合と同様にマクロブロックの所定の場所に配置する。
【比較例】
【０１５０】
次に、比較例として別の予測アルゴリズムである平均値のみを利用する多重調和局所コサイン変換（ＰＨＬＣＴ）を２次元のデータに適用してデータを圧縮し、伸張する場合について説明する。この変換を２ｄＰＨＬＣＴという。
【０１５１】
２次元の入寮信号を２ｄＰＨＬＣＴにより圧縮処理するフローチャートを図２７に示す。また、このフローチャートに対応したデータ配列を図２８に示す。図２８に示されるデータ配列は、説明をわかりやすくするために空欄部が設けられているが、実際は空欄部にも同様のデータが配列されている。
【０１５２】
先ず、エンコーダ１のブロック分割回路１４を用い、入力側フレームメモリ１３から転送された入力データが図２８（ａ）に示す２×２データからなるブロック領域に分割される（ステップＳ２０１）。ブロック領域に分割された入力データは、エンコーダ１の変換回路１５に転送される。
【０１５３】
次に、変換回路１５の周波数係数計算モジュールにおいて、数３２の式で直交変換を適用し、周波数係数が計算され（ステップＳ２０２）、図２８（ｂ）に示すデータ配列になる。
【０１５４】
【数３２】
2009147688.tif 000034
【０１５５】
次に、変換回路１５の予測交流成分計算モジュールにおいて、横方向及び縦方向に両隣のブロック領域における直流成分を用い、数３３の式で夫々のブロック領域に対する平均値予測交流成分が計算される（ステップＳ２０３）。計算された平均値予測交流成分は、図２８（ｃ）に示すように、夫々のブロック領域に対する予測交流成分とされる。
【０１５６】
【数３３】
2009147688.tif 000035
【０１５７】
次に、変換回路１５の残差計算モジュールにおいて、ステップＳ２０１で計算された周波数係数の交流成分からステップＳ２０３で計算された予測交流成分を引いた残差が計算され（ステップＳ２０４）、図２８（ｄ）に示す圧縮データになる。
【０１５８】
その後、圧縮データは、量子化回路１６で量子化され（ステップＳ２０５）、エントロピー符号化回路１７で符号化される（ステップＳ２０６）。その後、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。
【０１５９】
デコーダ２側において、この圧縮データを逆２ｄＰＨＬＣＴにより伸張処理するフローチャートを図２９に示す。また、このフローチャートに対応したデータ配列を図３０に示す。図３０に示されるデータ配列は、説明をわかりやすくするために空欄が設けられているが、実際は空欄部にも同様のデータが配列されている。
【０１６０】
先ず、デコーダ２のエントロピー復号化回路２１でブロック単位の圧縮データは、可変長復号化され（ステップＳ２２０）、逆量子化回路２２で逆量子化され（ステップＳ２２１）、図３０（ａ）に示すデータ配列になり、デコーダ２の逆変換回路２３に転送される。
【０１６１】
次に、逆変換回路２３の予測交流成分計算モジュールにおいて、縦方向及び横方向に両隣のブロック領域における直流成分を用い、数３４の式で夫々のブロック領域の左下段及び右上段に対する平均値予測交流成分が計算される（ステップＳ２２２）。計算された平均値予測交流成分は図３０（ｂ）に示すように、夫々のブロック領域の左下段及び右上段に対する予測交流成分とされる。
【０１６２】
【数３４】
2009147688.tif 000036
【０１６３】
次に、逆変換回路２３の周波数係数近似モジュールにおいて、逆変換回路２３に転送されたデータとステップＳ２２２で計算された予測交流成分とを足した周波数係数が計算され（Ｓ２２３）、図３０（ｃ）に示すデータ配列になる。
【０１６４】
次に、逆変換回路２３の予測交流成分計算モジュールにおいて、縦方向及び横方向に両隣のブロック領域における直流成分を用い、数３５の式で夫々のブロック領域の右下段に対する平均値予測交流成分が計算される（ステップＳ２２４）。計算された平均値予測交流成分は図３０（ｄ）に示すように、夫々汚ブロック領域の右下段に対する予測交流成分とされる。
【０１６５】
【数３５】
2009147688.tif 000037
【０１６６】
次に逆変換回路２３の周波数係数近似モジュールにおいて、ステップＳ２２３で得られたデータとステップＳ２２４で計算された予測交流成分とを足した周波数係数が計算され（Ｓ２２５）、図３０（ｅ）に示すデータ配列になる。
【０１６７】
次に、逆変換回路２３の復元モジュールにおいて、夫々のブロック領域に対して数３６の式で逆直交変換を適用し、復元データが計算され（ステップＳ２２６）、図３０（ｆ）に示すデータ配列の復元データになる。
【０１６８】
【数３６】
2009147688.tif 000038
【０１６９】
これで、逆変換回路２３におけるデータの復元は完了し、この後、ブロック貼り合わせ回路２４において、復元データが張り合わされ、出力側フレームメモリ２５へ転送される。
【０１７０】
以上で２次元の入力信号のデータを２ｄＰＨＬＣＴにより圧縮する反感回路１５及びこの圧縮データを逆２ｄＰＨＬＣＴにより伸張する逆変換回路２３について説明した。
【０１７１】
上述したＭＰＲＯＴ、ＴＰＨＬＣＴ及び２ｄＰＨＬＣＴを階層化により圧縮した場合の圧縮性能と、ＪＰＥＧの圧縮性能とを図３１及び図３２のグラフに示す。夫々のグラフは、横軸に圧縮レート、縦軸にＰＳＮＲ、ＭＳＳＩＭの値を示している。同一の圧縮レートに対する再構成画像の精度を定量的に評価するものである。
【０１７２】
このグラフから、ＭＰＲＯＴはＰＳＮＲ、ＭＳＳＩＭともにＪＰＥＧより優れていることがわかる。ＴＰＨＬＣＴはＭＳＳＩＭでＪＰＥＧより優れていることが判る。
【０１７３】
したがって、実施例のデータ圧縮方法は、ブロック歪み及び折り返し歪みの少なくすることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１７４】
本発明は、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。この他、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等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。
【図面の簡単な説明】
【０１７５】
【図１】本発明のデータ圧縮・伸張装置の概略を示すブロック図である。
【図２】一方向に連続するデータに対する圧縮処理におけるデータ配列を示す模式図である。
【図３】一方向に連続するデータに対する伸張処理におけるデータ配列を示す模式図である。
【図４】２次元のデータをＭＰＲＯＴにより圧縮処理するフローチャートである。
【図５】２次元のデータをＭＰＲＯＴにより圧縮処理するフローチャートである。
【図６】２次元のデータをＭＰＲＯＴにより圧縮処理するデータ配列を示す模式図である。
【図７】２次元のデータをＭＰＲＯＴにより圧縮処理するデータ配列を示す模式図である。
【図８】２次元のデータを逆ＭＰＲＯＴにより伸張処理するフローチャートである。
【図９】２次元のデータを逆ＭＰＲＯＴにより伸張処理するフローチャートである。
【図１０】２次元のデータを逆ＭＰＲＯＴにより伸張処理するフローチャートである。
【図１１】２次元のデータを逆ＭＰＲＯＴにより伸張処理するフローチャートである。
【図１２】２次元のデータを逆ＭＰＲＯＴにより伸張処理するデータ配列を示す模式図である。
【図１３】２次元のデータを逆ＭＰＲＯＴにより伸張処理するデータ配列を示す模式図である。
【図１４】２次元のデータを逆ＭＰＲＯＴにより伸張処理するデータ配列を示す模式図である。
【図１５】２次元のデータを逆ＭＰＲＯＴにより伸張処理するデータ配列を示す模式図である。
【図１６】２次元のデータを逆ＭＰＲＯＴにより伸張処理するデータ配列を示す模式図である。
【図１７】２次元のデータを逆ＭＰＲＯＴにより伸張処理するデータ配列を示す模式図である。
【図１８】２次元のデータを逆ＭＰＲＯＴにより伸張処理するデータ配列を示す模式図である。
【図１９】２次元のデータを逆ＭＰＲＯＴにより伸張処理するデータ配列を示す模式図である。
【図２０】２次元のデータをＴＰＨＬＣＴにより圧縮処理するフローチャートである。
【図２１】２次元のデータをＴＰＨＬＣＴにより圧縮処理するフローチャートである。
【図２２】２次元のデータをＴＰＨＬＣＴにより圧縮処理するデータ配列を示す模式図である。
【図２３】２次元のデータを逆ＴＰＨＬＣＴにより伸張処理するフローチャートである。
【図２４】２次元のデータを逆ＴＰＨＬＣＴにより伸張処理するフローチャートである。
【図２５】２次元のデータを逆ＴＰＨＬＣＴにより伸張処理するデータ配列を示す模式図である。
【図２６】階層化処理を示す模式図である。
【図２７】２次元のデータを２ｄＰＨＬＣＴにより圧縮処理するフローチャートである。
【図２８】２次元のデータを２ｄＰＨＬＣＴにより圧縮処理するデータ配列を示す模式図である。
【図２９】２次元のデータを逆２ｄＰＨＬＣＴにより伸張処理するフローチャートである。
【図３０】２次元のデータを逆２ｄＰＨＬＣＴにより伸張処理するデータ配列を示す模式図である。
【図３１】圧縮レートとＰＳＮＲとの関係を示すグラフである。
【図３２】圧縮レートとＭＳＳＩＭとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１７６】
１…エンコーダ
２…デコーダ
１４…ブロック分割回路
１５…変換回路
１６…量子化回路
１７…エントロピー符号化回路
２１…エントロピー復号化回路
２２…逆量子化回路
２３…逆変換回路
２４…ブロック貼り合わせ回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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