专利名称：图像编码装置、图像解码装置、图像编码方法以及图像解码方法
技术领域：
本发明涉及一种对输入图像进行可变长编码的图像编码装置和图像编码方法以及对由图像编码装置进行可变长编码后的输入图像进行解码的图像解码装置和图像解码方法。
背景技术：
作为进行帧内编码(intra encoding)的以往的图像编码装置，下面说明采用国际
标准方式的图像编码装置。以往的图像编码装置例如像IS0/IEC10918 (通称JPEG :参照非专利文献I)、ISO/IEC14496-2(通称MPEG-4visual :参照非专利文献2)那样将画面分割为8像素X8线的块，针对分割得到的每个块使用二维离散余弦变换(DCT)从空间区域变换为频率区域。然后，实施基于编码对象的块的变换系数(从空间区域向频率区域的变换系数)与相邻于该块的块的变换系数之间的差分的预测处理，来求出预测残差变换系数。然后，实施对于该预测残差变换系数的规定的量化处理来求出量化值，对该量化值进行可变长编码(哈弗曼编码)。在此，图像编码装置在实施量化处理时，参照量化矩阵来求出量化值，有时与频带相应地进行量化的加权。例如，考虑在低频较细地进行量化而在高频较粗地进行量化的事例等(参照图14)。例如，如果能够根据需要来切换进行了不同的加权的量化矩阵，则能够实现代码量的削减、主观图像质量的提高，但是在图像编码装置切换了所参照的量化矩阵的情况下，在图像解码装置中也需要参照相同的量化矩阵，因此图像编码装置需要将所参照的量化矩阵发送到图像解码装置。非专利 文献 1:IS0/IEC 10918-1 “Informationtechnology—Digitalcompression and coding of continuous—tone stillimages—Part I -Requirements and guidelines，，非专利文献2 IS0/IEC 14496-2 “Information technology—Coding ofaudio-visual objects—Part 2 Visual
发明内容
以往的图像编码装置如上构成，因此如果能够根据需要切换量化矩阵，则能够实现代码量的削减、主观图像质量的提高。但是，在切换了所参照的量化矩阵的情况下，在图像解码装置中也需要参照相同的量化矩阵，因此在切换所参照的量化矩阵后将该量化矩阵发送到图像解码装置时，与该量化矩阵相当的代码量增加，因此存在导致编码效率降低等问题。
本发明是为了解决如上所述的问题而完成的，其目的在于得到如下图像编码装置和图像编码方法通过使用与图像解码装置共用的信息来切换量化矩阵，不会降低编码效率而能够提闻图像质量。另外，本发明的目的在于得到如下图像解码装置和图像解码方法通过使用与图像编码装置共用的信息来切换量化矩阵，即使不存在来自图像编码装置的信息也能够生成正确的量化矩阵来进行解码。本发明所涉及的图像编码装置设置量化矩阵选择单元，该量化矩阵选择单元计算由预测图像生成单元生成的预测图像中的亮度的平均值及分散值(variance)，从预先准备的多个量化矩阵中选择与该预测图像中的亮度的平均值及分散值对应的量化矩阵，量化单元参照由量化矩阵选择单元选择的量化矩阵来对由差分图像计算单元算出的差分图像进行量化。本发明所涉及的图像解码装置设置量化矩阵选择单元，该量化矩阵选择单元计算由预测图像生成单元生成的预测图像中的亮度的平均值及分散值，从预先准备的多个量化矩阵中选择与该预测图像中的亮度的平均值及分散值对应的量化矩阵，反量化单元参照由量化矩阵选择单元选择的量化矩阵来对由解码单元可变长解码得到的量化后的差分图像进行反量化。根据本发明，构成为设置量化矩阵选择单元，该量化矩阵选择单元计算由预测图像生成单元生成的预测图像中的亮度的平均值及分散值，从预先准备的多个量化矩阵中选择与该预测图像中的亮度的平均值及分散值对应的量化矩阵，量化单元参照由量化矩阵选择单元选择的量化矩阵对由差分图像计算单元算出的差分图像进行量化，因此能够使用作为与图像解码装置共用的信息的预测图像来切换量化矩阵，其结果，具有不降低编码效率而能够提高图像质量的效果。根据本发明，构成为设置量化矩阵选择单元，该量化矩阵选择单元计算由预测图像生成单元生成的预测图像中的亮度的平均值及分散值，从预先准备的多个量化矩阵中选择与该预测图像中的亮度的平均值及分散值对应的量化矩阵，反量化单元参照由量化矩阵选择单元选择的量化矩阵来对由解码单元可变长解码得到的量化后的差分图像进行反量化，因此能够使用作为与图像编码装置共用的信息的预测图像来切换量化矩阵，其结果，具有不需要来自图像编码装置的信息而能够选择由反量化单元参照的量化矩阵的效果。
图I是表示本发明的实施方式I的图像编码装置的结构图。图2是表示本发明的实施方式I的图像解码装置的结构图。图3是表示本发明的实施方式I的图像编码装置的处理内容的主要部分的流程图。图4是表示本发明的实施方式I的图像解码装置的处理内容的主要部分的流程图。图5是表示预先准备的量化矩阵的一例的说明图。图6是表示在量化矩阵中定义的扫描顺序的说明图。图7是表示一般的扫描顺序(锯齿扫描顺序)的说明图。
图8是表示本发明的实施方式2的图像编码装置的结构图。图9是表示本发明的实施方式2的图像解码装置的结构图。图10是表示本发明的实施方式3的图像编码装置的结构图。图11是表示本发明的实施方式3的图像解码装置的结构图。图12是表示本发明的实施方式4的图像编码装置的结构图。图13是表示本发明的实施方式4的图像解码装置的结构图。图14是表示在低频较细地进行量化而在高频较粗地进行量化的情况下的量化矩阵的一例的说明图。
具体实施例方式下面，为了更详细地说明本发明，按照附图来说明用于实施本发明的方式。实施方式I.图I是表示本发明的实施方式I的图像编码装置的结构图。在图I中，运动补偿预测部I当输入被分割为规定的块大小的输入图像时，实施如下处理根据该输入图像和由存储器11保存的参照图像检测运动矢量，使用该运动矢量来实施对于该参照图像的运动补偿处理(与由编码模式判断部4判别出的编码模式对应的运动补偿处理)，来生成预测图像。此外，运动补偿预测部I构成预测图像生成单元。减法器2实施计算输入图像与由运动补偿预测部I生成的预测图像的差分图像的处理。此外，减法器2构成差分图像计算单元。量化矩阵选择部3实施如下处理计算由运动补偿预测部I生成的预测图像中的亮度的平均值及分散值，从预先准备的多个量化矩阵中选择与该预测图像中的亮度的平均值及分散值对应的量化矩阵。此外，量化矩阵选择部3构成量化矩阵选择单元。编码模式判断部4实施判别对由减法器2算出的差分图像进行编码时的编码模式的处理。此外，编码模式判断部4构成编码模式判别单元。正交变换部5实施如下处理对由减法器2算出的差分图像进行正交变换，将该差分图像的正交变换系数输出到量化部6。此外，正交变换部5构成正交变换单元。量化部6实施如下处理参照由量化矩阵选择部3选择的量化矩阵,对从正交变换部5输出的正交变换系数进行量化，来将该正交变换系数的量化值输出到反量化部7和可变长编码部12。此外，量化部6构成量化单元。由量化部6算出的量化系数被传递到扫描部6a而进行扫描。此时，扫描部6a实施如下处理按照在由量化矩阵选择部3选择的量化矩阵中定义的扫描顺序对量化系数进行扫描，将该量化系数输出到可变长编码部12。反量化部7实施如下处理参照由量化矩阵选择部3选择的量化矩阵，对从量化部6输出的量化值进行反量化，由此计算与从正交变换部5输出的正交变换系数相当的正交变换系数。逆正交变换部8实施如下处理对从反量化部7输出的正交变换系数进行逆正交变换，来计算与从减法器2输出的差分图像相当的差分图像。加法器9实施如下处理将由运动补偿预测部I生成的预测图像与由逆正交变换部8算出的差分图像相加，来生成局部解码图像。
解块滤波器10实施如下处理对从加法器9输出的局部解码图像的变形进行补偿，将变形补偿后的局部解码图像作为参照图像进行输出。存储器11是保存从解块滤波器10输出的参照图像的记录介质。可变长编码部12实施如下处理对由运动补偿预测部I检测出的运动矢量、由编码模式判断部4判别出的编码模式以及从量化部6输出的量化值进行可变长编码。在此,虽然省略记载,但是关于从编码控制部14向量化部6和反量化部7输出的控制信号等也进行可变长编码。此外，可变长编码部12构成编码单元。发送缓冲器13实施如下处理暂时保存可变长编码部12的编码结果，将该编码结
果作为比特流发送到图像解码装置。编码控制部14对基于发送缓冲器13的比特流的发送量进行监视，根据该监视结果控制编码模式判断部4、量化部6、反量化部7以及可变长编码部12的处理。图2是表示本发明的实施方式I的图像解码装置的结构图。在图2中，可变长解码部21实施如下处理接收从图像编码装置发送的比特流，从该比特流可变长解码得到运动矢量(由图I的运动补偿预测部I检测出的运动矢量)、编码模式(由图I的编码模式判断部4判别出的编码模式)以及量化值(从图I的量化部6输出的量化值)。此外，可变长解码部21构成解码单元。运动补偿部22实施如下处理使用由可变长解码部21可变长解码得到的运动矢量，实施对由存储器28保存的参照图像的运动补偿处理(与由可变长解码部21可变长解码得到的编码模式对应的运动补偿处理)，由此生成预测图像(与由图I的运动补偿预测部I生成的预测图像相当的图像)。此外，运动补偿部22构成预测图像生成单元。量化矩阵选择部23实施如下处理计算由运动补偿部22生成的预测图像中的亮度的平均值及分散值，从预先准备的多个量化矩阵中选择与该预测图像中的亮度的平均值及分散值对应的量化矩阵。此外，量化矩阵选择部23构成量化矩阵选择单元。逆扫描部24a参照由量化矩阵选择部23选择的量化矩阵，按照在该量化矩阵中定义的扫描顺序来进行由可变长解码部21可变长解码得到的量化系数的逆扫描。反量化部24实施如下处理参照由量化矩阵选择部23选择的量化矩阵，对从逆扫描部24a输出的量化值进行反量化，由此计算与从图I的正交变换部5输出的正交变换系数相当的正交变换系数。逆正交变换部25实施如下处理对从反量化部24输出的正交变换系数进行逆正交变换，来计算与从图I的减法器2输出的差分图像相当的差分图像。此外，由反量化部24和逆正交变换部25构成反量化单元。加法器26实施如下处理将由运动补偿部22生成的预测图像与由逆正交变换部25算出的差分图像相加，来生成解码图像。此外，加法器26构成图像加法单元。 解块滤波器27实施如下处理对从加法器26输出的解码图像的变形进行补偿，将变形补偿后的解码图像(与图I的输入图像相当的图像)作为参照图像输出到存储器28，并且将该解码图像输出到外部。存储器28是保存从解块滤波器27输出的参照图像的记录介质。图3是表示本发明的实施方式I的图像编码装置的处理内容的主要部分的流程图，图4是表示本发明的实施方式I的图像解码装置的处理内容的主要部分的流程图。接着说明动作。首先，说明图像编码装置的处理内容。首先，运动补偿预测部I当输入被分割为规定的块大小的输入图像时，根据该输入图像和由存储器11保存的参照图像检测运动矢量。运动补偿预测部I当检测到运动矢量时，使用该运动矢量实施对该参照图像的运动补偿处理(与由编码模式判断部4判别出的编码模式对应的运动补偿处理)，由此生成预测图像。当运动补偿预测部I生成预测图像时，减法器2计算输入图像与预测图像的差分
图像，并将该差分图像输出到编码模式判断部4。当减法器2计算出差分图像时，编码模式判断部4判别对该差分图像进行编码时的编码模式。当减法器2计算出差分图像时，正交变换部5对该差分图像进行正交变换，并将该差分图像的正交变换系数输出到量化部6。量化矩阵选择部3预先准备有多个量化矩阵(例如将多个量化矩阵保存在内部存储器中)。在此，图5是表示预先准备的量化矩阵的一例的说明图。特别是，图5的(a)是适于预测图像的亮度暗的情况的量化矩阵例，图5的(b)是适于预测图像的亮度亮的情况的量化矩阵例。当运动补偿预测部I生成了预测图像时，量化矩阵选择部3针对每个正交变换大小计算该预测图像中的亮度的平均值及分散值(步骤STl)。此外，在本实施方式I中，设为针对每个正交变换大小进行，但是这只不过是一例，也可以针对每个宏块进行。量化矩阵选择部3当计算出预测图像中的亮度的平均值及分散值时，从预先准备的多个量化矩阵中选择与该预测图像中的亮度的平均值及分散值对应的量化矩阵(步骤ST2)。下面，说明具体的量化矩阵的选择例。在此，如下述所述，以准备有四个量化矩阵的情况为例进行说明。(I)适于预测图像的亮度的平均值比基准亮度值(预先设定的亮度的基准值)暗、且亮度的分散值大于基准分散值(预先设定的分散的基准值)的情况的量化矩阵A(2)适于预测图像的亮度的平均值比基准亮度值暗、且亮度的分散值小于基准分散值的情况的量化矩阵B(3)适于预测图像的亮度的平均值比基准亮度值亮、且亮度的分散值大于基准分散值的情况的量化矩阵C(4)适于预测图像的亮度的平均值比基准亮度值亮、且亮度的分散值小于基准分散值的情况的量化矩阵D量化矩阵选择部3将预测图像中的亮度的平均值与基准亮度值进行比较，来判别亮度的平均值比基准亮度值暗还是亮。另外，量化矩阵选择部3将预测图像中的亮度的分散值与基准分散值进行比较，来判别亮度的分散值大于基准分散值还是小于基准分散值。量化矩阵选择部3在预测图像的亮度的平均值比基准亮度值暗的情况下，如果亮度的分散值大于基准分散值，则选择量化矩阵A，如果亮度的分散值小于基准分散值，则选择量化矩阵B。另外，量化矩阵选择部3在预测图像的亮度的平均值比基准亮度值亮的情况下，如果亮度的分散值大于基准分散值，则选择量化矩阵C，如果亮度的分散值小于基准分散值，则选择量化矩阵D。此外，存在如下趋势亮度的平均值暗而亮度的分散值小的部分一般是噪声易于显眼，在亮度的平均值亮而亮度的分散值大的部分一般是噪声难以显眼。因而，在亮度的平均值暗的部分使用如图5的(a)的量化矩阵那样将低频较细地
量化的量化矩阵，在亮度的平均值亮的部分使用如图5的(b)的量化矩阵那样将高频较粗地量化的量化矩阵。由此，能够削减代码量，并且能够降低块噪声来提高图像的质量。当量化矩阵选择部3选择了量化矩阵时，量化部6参照该量化矩阵来对从正交变换部5输出的正交变换系数进行量化，并将该正交变换系数的量化值(例如，将正交变换系数除以量化系数而得到的值)输出到反量化部7和可变长编码部12(步骤ST3)。在此，图6是表示在量化矩阵中定义的扫描顺序的说明图。图6的(b)表示在图6的(a)的量化矩阵中定义的扫描顺序，按照图6的(b)中的数字从小到大的顺序扫描量化系数。图7是表示一般的扫描顺序(锯齿扫描顺序)的说明图。因而，扫描部6a在从由量化矩阵选择部3选择的量化矩阵扫描量化系数时，按照该量化矩阵中定义的扫描顺序对量化系数进行扫描。由此，如果基于量化矩阵的权重来定义了该量化矩阵的扫描顺序，则能够先扫描例如除“0”以外的量化系数，而省略剩下的“0”的量化系数的扫描等。在这种情况下，能够减少可变长编码对象的系数来削减代码量。反量化部7当从量化部6接收到量化值时，参照由量化矩阵选择部3选择的量化矩阵来对该量化值进行反量化，由此算出与从正交变换部5输出的正交变换系数相当的正交变换系数(例如，对量化值相乘量化系数而得到的值)。反量化部7中的量化系数的扫描顺序与量化部6中的量化系数的扫描顺序相同。当反量化部7计算出正交变换系数时，逆正交变换部8对该正交变换系数进行逆正交变换来计算与从减法器2输出的差分图像相当的差分图像。当逆正交变换部8计算出差分图像时，加法器9将该差分图像与由运动补偿预测部I生成的预测图像相加来生成局部解码图像。解块滤波器10当从加法器9接收到局部解码图像时，对该局部解码图像的变形(例如，块噪声)进行补偿，将变形补偿后的局部解码图像作为参照图像保存到存储器11中。可变长编码部12实施对由运动补偿预测部I检测出的运动矢量、由编码模式判断部4判别出的编码模式以及从量化部6输出的量化值进行可变长编码的处理。发送缓冲器13暂时保存可变长编码部12的编码结果，将该编码结果作为比特流发送到图像解码装置。接着说明图像解码装置的处理内容。可变长解码部21当接收到从图像编码装置发送的比特流时，从该比特流可变长解码得到运动矢量(由图I的运动补偿预测部I检测出的运动矢量)、编码模式(由图I的编码模式判断部4判别出的编码模式)以及量化值(从图I的量化部6输出的量化值)。运动补偿部22当从可变长解码部21接收到运动矢量时，使用该运动矢量实施对由存储器28保存的参照图像的运动补偿处理(与由可变长解码部21可变长解码得到的编码模式对应的运动补偿处理)，由此生成预测图像(与由图I的运动补偿预测部I生成的预测图像相当的图像)。量化矩阵选择部23预先准备有与图I的量化矩阵选择部3相同的量化矩阵。当运动补偿部22生成了预测图像时，量化矩阵选择部23与图I的量化矩阵选择部3同样地计算该预测图像中的亮度的平均值及分散值(步骤ST11)。量化矩阵选择部23当计算出预测图像中的亮度的平均值及分散值时，与图I的量化矩阵选择部3同样地从预先准备的多个量化矩阵中选择与该预测图像中的亮度的平均值及分散值对应的量化矩阵(步骤ST12)。S卩，选择与图I的量化矩阵选择部3所选择的量化矩阵相同的量化矩阵。在逆扫描部24a中，当量化矩阵选择部23选择了量化矩阵时，基于该量化矩阵中定义的逆扫描方法进行扫描。即，使用与图I的扫描部6a相同的扫描方法。当量化矩阵选择部23选择了量化矩阵时，反量化部24与图I的反量化部7同样地参照该量化矩阵来对由可变长解码部21可变长解码得到的量化值进行反量化，由此计算与从图I的正交变换部5输出的正交变换系数相当的正交变换系数(步骤ST13)。当反量化部24计算出正交变换系数时，逆正交变换部25对该正交变换系数进行逆正交变换来计算与从图I的减法器2输出的差分图像相当的差分图像。当逆正交变换部25计算出差分图像时，加法器26将该差分图像与由运动补偿预测部22生成的预测图像相加来生成解码图像。解块滤波器27当从加法器26接收到解码图像时，与图I的解块滤波器10同样地对该解码图像的变形(例如，块噪声)进行补偿，将变形补偿后的解码图像(与图I的输入图像相当的图像)作为参照图像保存到存储器28中，并且将该解码图像输出到外部。如以上说明中明确的那样，根据本实施方式1，构成为设置量化矩阵选择部3，该量化矩阵选择部3计算由运动补偿预测部I生成的预测图像中的亮度的平均值及分散值，从预先准备的多个量化矩阵中选择与该预测图像中的亮度的平均值及分散值对应的量化矩阵，量化部6参照由量化矩阵选择部3选择的量化矩阵来对从正交变换部5输出的正交变换系数进行量化，因此能够使用作为与图像解码装置共用的信息的预测图像来切换量化矩阵，其结果，具有得到如下图像编码装置的效果不需要对由量化部6参照的量化矩阵的信息进行编码，因此能够提高图像质量而编码效率不会降低。另外，根据本实施方式1，构成为设置量化矩阵选择部23，该量化矩阵选择部23计算由运动补偿部22生成的预测图像中的亮度的平均值及分散值，从预先准备的多个量化矩阵中选择与该预测图像中的亮度的平均值及分散值对应的量化矩阵，反量化部24参照由量化矩阵选择部23选择的量化矩阵来对由可变长解码部21可变长解码得到的量化值进行反量化，因此能够使用作为与图像编码装置共用的信息的预测图像来切换量化矩阵，其结果，具有得到不需要来自图像编码装置的信息而能够选择由反量化部24参照的量化矩阵的图像解码装置的效果。另外，根据本实施方式1，构成为在量化部6从由量化矩阵选择部3选择的量化矩阵通过扫描部6a扫描量化系数时，按照预先定义在该量化矩阵中的扫描顺序从该量化矩阵扫描量化系数，因此起到能够减少编码对象的系数来削减代码量的效果。在本实施方式I的量化矩阵选择部3中，设为选择与预测图像中的亮度的平均值及分散值对应的量化矩阵的结构，但是也可以仅以亮度的平均值的大小来进行选择。另外，也可以仅以亮度的分散值的大小来进行选择。在这种情况下，虽然编码的性能稍微下降，但是能够削减进行选择所需的处理量，因此在如便携终端那样的面向低功耗的图像编码装置中有效。另外，在本实施方式I的量化矩阵选择部3中，使用预测图像中的亮度信号，但是与亮度信号一起使用色差信号也是有效的。在这种情况下，虽然用于进行选择的处理量增加，但是能够进一步提高编码性能。另外，改变以亮度信号和色差信号进行选择的量化矩阵也是有效的。在这种情况下，虽然用于进行选择的处理量增加，但是能够提高编码性能。实施方式2.图8是表示本发明的实施方式2的图像编码装置的结构图，在图中，与图I相同的符号表示相同或相当的部分，因此省略说明。量化矩阵选择部15在由编码模式判断部4判别出的编码模式为帧内预测模式的情况下，实施如下处理从预先准备的多个量化矩阵中选择与帧内预测模式下的帧内预测方向对应的量化矩阵。但是，量化矩阵选择部15在由编码模式判断部4判别出的编码模式是帧间预测模式的情况下，既可以选择特定的量化矩阵，也可以以后述的实施方式3的方式选择量化矩阵。此外，量化矩阵选择部15构成量化矩阵选择单元。图9是表示本发明的实施方式2的图像解码装置的结构图，在图中，与图2相同的符号表示相同或相当的部分，因此省略说明。量化矩阵选择部29在由可变长解码部21可变长解码得到的编码模式为帧内预测模式的情况下，实施如下处理从预先准备的多个量化矩阵中选择与帧内预测模式下的帧内预测方向对应的量化矩阵。但是，量化矩阵选择部29在由可变长解码部21可变长解码得到的编码模式为帧间预测模式的情况下，既可以选择特定的量化矩阵，也可以以后述的实施方式3的方式选择量化矩阵。此外，量化矩阵选择部29构成量化矩阵选择单元。在上述实施方式I中，示出了量化矩阵选择部3、23选择与预测图像中的亮度的平均值及分散值对应的量化矩阵，但是也可以是量化矩阵选择部15、29选择与帧内预测方向对应的量化矩阵。具体如下。
图像编码装置的量化矩阵选择部15预先准备有多个量化矩阵。例如，准备有与多个帧内预测方向分别对应的量化矩阵。量化矩阵选择部15在由编码模式判断部4判别出的编码模式为帧内预测模式的情况下，从预先准备的多个量化矩阵中选择与帧内预测模式下的帧内预测方向对应的量化矩阵。例如，如果帧内预测方向为水平方向，则认为在水平方向上存在边缘，因此选择在水平方向上施加权重的量化矩阵，如果帧内预测方向为垂直方向，则认为在垂直方向上存在边缘，因此选择在垂直方向上施加权重的量化矩阵。此外，在预先准备的量化矩阵中与上述实施方式I同样地定义有扫描顺序，根据权重、图像的特征(边缘图案)切换扫描顺序。图像解码装置的量化矩阵选择部29预先准备有与图8的量化矩阵选择部15相同的量化矩阵。量化矩阵选择部29在由可变长解码部21可变长解码得到的编码模式为帧内预测模式的情况下，与图8的量化矩阵选择部15同样地从预先准备的多个量化矩阵中选择与帧内预测方向对应的量化矩阵。如以上说明中明确的那样，根据本实施方式2，构成为设置量化矩阵选择部15，该量化矩阵选择部15在由编码模式判断部4判别出的编码模式为帧内预测模式的情况下，从预先准备的多个量化矩阵中选择与帧内预测模式下的帧内预测方向对应的量化矩阵，量化部6参照由量化矩阵选择部15选择的量化矩阵来对从正交变换部5输出的正交变换系数进行量化，因此能够使用作为与图像解码装置共用的信息的帧内预测方向来切换量化矩阵，其结果，具有得到如下图像编码装置的效果不需要对由量化部6参照的量化矩阵的信息进行编码，因此能够提高图像质量而编码效率不会降低。另外，根据本实施方式2，构成为设置量化矩阵选择部29，该量化矩阵选择部29在由可变长解码部21可变长解码得到的编码模式为帧内预测模式的情况下，从预先准备的多个量化矩阵中选择与帧内预测模式下的帧内预测方向对应的量化矩阵，反量化部24参照由量化矩阵选择部29选择的量化矩阵对由可变长解码部21可变长解码得到的量化值进行反量化，因此能够使用作为与图像编码装置共用的信息的帧内预测方向来切换量化矩阵，其结果，具有得到不需要来自图像编码装置的信息而能够选择由反量化部24参照的量化矩阵的图像解码装置的效果。实施方式3.图10是表示本发明的实施方式3的图像编码装置的结构图，在图中，与图I和图8相同的符号表示相同或相当的部分，因此省略说明。量化矩阵选择部16实施如下处理在由编码模式判断部4判别出的编码模式为帧内预测模式的情况下，从预先准备的多个量化矩阵中选择与帧内预测模式下的帧内预测方向对应的量化矩阵，在该编码模式为帧间预测模式的情况下，计算由运动补偿预测部I生成的预测图像中的亮度的平均值及分散值，从预先准备的多个量化矩阵中选择与该预测图像中的亮度的平均值及分散值对应的量化矩阵。此外，量化矩阵选择部16构成量化矩阵选择单元。图11是表示本发明的实施方式3的图像解码装置的结构图，在图中，与图2和图9相同的符号表示相同或相当的部分，因此省略说明。量化矩阵选择部30实施如下处理在由可变长解码部21可变长解码得到的编码模式为帧内预测模式的情况下，从预先准备的多个量化矩阵中选择与帧内预测模式下的帧内预测方向对应的量化矩阵，在该编码模式为帧间预测模式的情况下，计算由运动补偿部22生成的预测图像中的亮度的平均值及分散值，从预先准备的多个量化矩阵中选择与该预测图像中的亮度的平均值及分散值对应的量化矩阵。此外，量化矩阵选择部30构成量化矩阵选择单元。在上述实施方式I中示出了量化矩阵选择部3、23选择与预测图像中的亮度的平均值及分散值对应的量化矩阵，在上述实施方式2中示出了量化矩阵选择部15、29选择与帧内预测方向对应的量化矩阵，但是量化矩阵选择部16、30也可以在编码模式为帧内预测模式的情况下选择与帧内预测方向对应的量化矩阵，在编码模式为帧间预测模式的情况下选择与预测图像中的亮度的平均值及分散值对应的量化矩阵。具体如下。图像编码装置的量化矩阵选择部16预选准备有多个量化矩阵。例如，准备有与多个帧内预测方向分别对应的量化矩阵以及与多个亮度的平均值及分散值分别对应的量化矩阵。量化矩阵选择部16在由编码模式判断部4判别出的编码模式为帧内预测模式的情况下，与图8的量化矩阵选择部15同样地从预先准备的多个量化矩阵中选择与帧内预测模式下的帧内预测方向对应的量化矩阵。另一方面，在由编码模式判断部4判别出的编码模式为帧间预测模式的情况下，与图I的量化矩阵选择部3同样地计算由运动补偿预测部I生成的预测图像中的亮度的平均值及分散值，从预先准备的多个量化矩阵中选择该预测图像中的亮度的平均值及分散值对应的量化矩阵。图像解码装置的量化矩阵选择部30预选准备有与图10的量化矩阵选择部16相同的量化矩阵。量化矩阵选择部30与图10的量化矩阵选择部16同样地在由可变长解码部21可变长解码得到的编码模式为帧内预测模式的情况下，从预先准备的多个量化矩阵中选择与帧内预测模式下的帧内预测方向对应的量化矩阵。另一方面，在由可变长解码部21可变长解码得到的编码模式为帧间预测模式的情况下，计算由运动补偿部22生成的预测图像中的亮度的平均值及分散值，从预先准备的多个量化矩阵中选择与该预测图像中的亮度的平均值及分散值对应的量化矩阵。如以上说明中明确的那样，根据本实施方式3，构成为设置量化矩阵选择部16，该量化矩阵选择部16在由编码模式判断部4判别出的编码模式为帧内预测模式的情况下，从预先准备的多个量化矩阵中选择与帧内预测模式下的帧内预测方向对应的量化矩阵，在该编码模式为帧间预测模式的情况下，计算由运动补偿预测部I生成的预测图像中的亮度的平均值及分散值，从预先准备的多个量化矩阵中选择与该预测图像中的亮度的平均值及分散值对应的量化矩阵，量化部6参照由量化矩阵选择部16选择的量化矩阵对从正交变换部5输出的正交变换系数进行量化，因此能够使用作为与图像解码装置共用的信息的帧内预测方向、预测图像来切换量化矩阵，其结果，具有得到如下图像编码装置的效果不需要对由量化部6参照的量化矩阵的信息进行编码，因此能够提高图像质量而编码效率不会降低。另外，起到如下效果在由编码模式判断部4判别出的编码模式为帧内预测模式和帧间预测模式中的任一个模式的情况下，都能够选择适当的量化矩阵。另外，根据本实施方式3，构成为设置量化矩阵选择部30，该量化矩阵选择部30在由可变长解码部21可变长解码得到的编码模式为帧内预测模式的情况下，从预先准备的多个量化矩阵中选择与帧内预测模式下的帧内预测方向对应的量化矩阵，在该编码模式为帧间预测模式的情况下，计算由运动补偿部22生成的预测图像中的亮度的平均值及分散值，从预先准备的多个量化矩阵中选择与该预测图像中的亮度的平均值及分散值对应的量化矩阵，反量化部24参照由量化矩阵选择部30选择的量化矩阵对由可变长解码部21可变
长解码得到的量化值进行反量化，因此能够使用作为与图像编码装置共用的信息的帧内预测方向、预测图像来切换量化矩阵，其结果，具有得到不需要来自图像编码装置的信息而能够选择由反量化部24参照的适当的量化矩阵的图像解码装置的效果。另外，起到如下效果在由可变长解码部21可变长解码得到的编码模式为帧内预测模式和帧间预测模式中的任一个模式的情况下，都能够选择适当的量化矩阵。实施方式4.图12是表示本发明的实施方式4的图像编码装置的结构图，在图中与图I相同的符号表示相同或相当的部分，因此省略说明。量化矩阵选择部17实施如下处理从由正交变换部5输出的正交变换系数提取边缘图案，从预先准备的多个量化矩阵中选择与该边缘图案对应的量化矩阵。此外，量化矩阵选择部17构成量化矩阵选择单元。可变长编码部18实施如下处理对由运动补偿预测部I检测出的运动矢量、由编码模式判断部4判别出的编码模式、从量化部6输出的量化值以及表示由量化矩阵选择部17选择的量化矩阵的矩阵信息进行可变长编码。此外，可变长编码部18构成编码单元。图13是表示本发明的实施方式4的图像解码装置的结构图，在图中，与图2相同的符号表示相同或相当的部分，因此省略说明。可变长解码部31实施如下处理接收从图像编码装置发送的比特流，从该比特流中可变长解码得到运动矢量(由图12的运动补偿预测部I检测出的运动矢量)、编码模式(由图12的编码模式判断部4判别出的编码模式)、量化值(从图12的量化部6输出的量化值)以及矩阵信息(从图12的量化矩阵选择部17输出的矩阵信息)。此外，可变长解码部31构成解码单元。量化矩阵选择部32实施从预先准备的多个量化矩阵中选择由可变长解码部31可变长解码得到的矩阵信息所表示的量化矩阵的处理。此外，量化矩阵选择部32构成量化矩阵选择单元。在上述实施方式I中，示出了量化矩阵选择部3、23选择与预测图像中的亮度的平均值及分散值对应的量化矩阵，但是量化矩阵选择部17、32也可以选择与从正交变换系数提取出的边缘图案对应的量化矩阵。具体如下。图像编码装置的量化矩阵选择部17预先准备有多个量化矩阵。例如，准备有与多个边缘图案分别对应的量化矩阵。量化矩阵选择部17当从正交变换部5接收到正交变换系数时，从该正交变换系数中提取边缘图案。量化矩阵选择部17当从正交变换系数提取出边缘图案时，从预先准备的多个量化矩阵中选择与该边缘图案对应的量化矩阵。此外，在预先准备的量化矩阵中与上述实施方式I同样地定义有扫描顺序，根据边缘图案切换扫描顺序。可变长编码部18与图I的可变长编码部12同样地对由运动补偿预测部I检测出的运动矢量、由编码模式判断部4判别出的编码模式以及从量化部6输出的量化值进行可
变长编码，除此之外，对表示由量化矩阵选择部17选择的量化矩阵的矩阵信息进行可变长编码。图像解码装置的可变长解码部31与图2的可变长解码部21同样地接收从图像编码装置发送的比特流，从该比特流中可变长解码得到运动矢量(由图12的运动补偿预测部I检测出的运动矢量)、编码模式(由图12的编码模式判断部4判别出的编码模式)以及量化值(从图12的量化部6输出的量化值)，除此之外，可变长解码得到矩阵信息(从图12的量化矩阵选择部17输出的矩阵信息)。量化矩阵选择部32预先准备有与图12的量化矩阵选择部17相同的量化矩阵。量化矩阵选择部32从预先准备的多个量化矩阵中选择由可变长解码部31可变长解码得到的矩阵信息所表示的量化矩阵。即，选择与由图像编码装置的量化矩阵选择部17选择的量化矩阵相同的量化矩阵。如以上说明中明确的那样，根据本实施方式4，构成为设置量化矩阵选择部17，该量化矩阵选择部17从由正交变换部5输出的正交变换系数提取边缘图案，从预先准备的多个量化矩阵中选择与该边缘图案对应的量化矩阵，量化部6参照由量化矩阵选择部17选择的量化矩阵来对从正交变换部5输出的正交变换系数进行量化，因此能够使用与图像解码装置共用的信息来切换量化矩阵，其结果，具有得到不会降低编码效率而能够提高图像质量的图像编码装置的效果。另外，根据本实施方式2，构成为设置量化矩阵选择部32，该量化矩阵选择部32从预先准备的多个量化矩阵中选择由可变长解码部21可变长解码得到的矩阵信息所表示的量化矩阵，反量化部24参照由量化矩阵选择部32选择的量化矩阵来对由可变长解码部31可变长解码得到的量化值进行反量化，因此能够使用与图像编码装置共用的信息来切换量化矩阵，其结果，具有得到不需要来自图像编码装置的信息而能够选择由反量化部24参照的适当的量化矩阵的图像解码装置的效果。此外，在本实施方式4中，示出了根据从正交变换系数得到的边缘图案选择量化矩阵，但是这只不过是一例，例如也可以根据正交变换系数的分散来选择量化矩阵。另外，在本实施方式4中示出了根据正交变换系数的特征选择量化矩阵，但是在选择量化矩阵时，也可以与在上述实施方式I中示出的预测图像中的亮度的平均值、分散值等进行组合。在这种情况下，虽然处理量增加，但是起到能够进一步提高编码效率的效果。在上述实施方式I 4中，示出了在帧间预测模式的情况下根据预测图像的亮度、分散选择量化矩阵，但是这只不过是一例，例如也可以使用运动矢量的方向、大小来选择量化矩阵。产业上的可利用性本发明所涉及的图像编码装置、图像解码装置、图像编码方法以及图像解码方法
能够使用作为共用的信息的预测图像来切换量化矩阵，因此适于应用于对输入图像进行可变长编码的图像编码装置和图像编码方法、对由图像编码装置进行可变长编码后的输入图像进行解码的图像解码装置和图像解码方法等。
权利要求
1.一种图像编码装置，其特征在于，具备 预测图像生成单元，从输入图像检测运动矢量，使用所述运动矢量生成预测图像； 差分图像计算单元，计算所述输入图像与由所述预测图像生成单元生成的预测图像的差分图像； 量化矩阵选择单元，计算由所述预测图像生成单元生成的预测图像中的亮度的平均值及分散值，从预先准备的多个量化矩阵中选择与所述亮度的平均值及分散值对应的量化矩阵； 量化单元，参照由所述量化矩阵选择单元选择的量化矩阵，对由所述差分图像计算单元算出的差分图像进行量化；以及 编码单元，对由所述量化单元量化了的差分图像和由所述预测图像生成单元检测出的运动矢量进行可变长编码。
2.一种图像编码装置，其特征在于，具备 预测图像生成单元，从输入图像检测运动矢量，使用所述运动矢量生成预测图像； 差分图像计算单元，计算所述输入图像与由所述预测图像生成单元生成的预测图像的差分图像； 编码模式判别单元，判别对由所述差分图像计算单元算出的差分图像进行编码时的编码模式； 量化矩阵选择单元，在由所述编码模式判别单元判别出的编码模式为帧内预测模式的情况下，从预先准备的多个量化矩阵中选择与所述帧内预测模式下的帧内预测方向对应的量化矩阵； 量化单元，参照由所述量化矩阵选择单元选择的量化矩阵，对由所述差分图像计算单元算出的差分图像进行量化；以及 编码单元，对由所述量化单元量化了的差分图像、由所述预测图像生成单元检测出的运动矢量以及由所述编码模式判别单元判别出的编码模式进行可变长编码。
3.一种图像编码装置，其特征在于，具备 预测图像生成单元，从输入图像检测运动矢量，使用所述运动矢量生成预测图像； 差分图像计算单元，计算所述输入图像与由所述预测图像生成单元生成的预测图像的差分图像； 编码模式判别单元，判别对由所述差分图像计算单元算出的差分图像进行编码时的编码模式； 量化矩阵选择单元，在由所述编码模式判别单元判别出的编码模式为帧内预测模式的情况下，从预先准备的多个量化矩阵中选择与所述帧内预测模式下的帧内预测方向对应的量化矩阵，在所述编码模式为帧间预测模式的情况下，计算由所述预测图像生成单元生成的预测图像中的亮度的平均值及分散值，从预先准备的多个量化矩阵中选择与所述亮度的平均值及分散值对应的量化矩阵； 量化单元，参照由所述量化矩阵选择单元选择的量化矩阵，对由所述差分图像计算单元算出的差分图像进行量化；以及 编码单元，对由所述量化单元量化了的差分图像、由所述预测图像生成单元检测出的运动矢量以及由所述编码模式判别单元判别出的编码模式进行可变长编码。
4.一种图像编码装置，其特征在于，具备 预测图像生成单元，从输入图像检测运动矢量，使用所述运动矢量生成预测图像； 差分图像计算单元，计算所述输入图像与由所述预测图像生成单元生成的预测图像的差分图像； 正交变换单元，对由所述差分图像计算单元算出的差分图像进行正交变换，来输出所述差分图像的正交变换系数； 量化矩阵选择单元，从由所述正交变换单元输出的正交变换系数提取边缘图案，从预先准备的多个量化矩阵中选择与所述边缘图案对应的量化矩阵； 量化单元，参照由所述量化矩阵选择单元选择的量化矩阵，对从所述正交变换单元输出的正交变换系数进行量化；以及 编码单元，对由所述量化单元量化了的正交变换系数、由所述预测图像生成单元检测出的运动矢量以及表示由所述量化矩阵选择单元选择的量化矩阵的矩阵信息进行可变长编码。
5.根据权利要求I所述的图像编码装置，其特征在于， 具备扫描单元，该扫描单元在预先准备的每个量化矩阵中定义了量化系数的扫描顺序的情况下，按照由量化矩阵选择单元选择的量化矩阵中定义的扫描顺序，从所述量化矩阵扫描量化系数并输出到编码单元。
6.根据权利要求2所述的图像编码装置，其特征在于， 具备扫描单元，该扫描单元在预先准备的每个量化矩阵中定义了量化系数的扫描顺序的情况下，按照由量化矩阵选择单元选择的量化矩阵中定义的扫描顺序，从所述量化矩阵扫描量化系数并输出到编码单元。
7.根据权利要求3所述的图像编码装置，其特征在于， 具备扫描单元，该扫描单元在预先准备的每个量化矩阵中定义了量化系数的扫描顺序的情况下，按照由量化矩阵选择单元选择的量化矩阵中定义的扫描顺序，从所述量化矩阵扫描量化系数并输出到编码单元。
8.根据权利要求4所述的图像编码装置，其特征在于， 具备扫描单元，该扫描单元在预先准备的每个量化矩阵中定义了量化系数的扫描顺序的情况下，按照由量化矩阵选择单元选择的量化矩阵中定义的扫描顺序，从所述量化矩阵扫描量化系数并输出到编码单元。
9.一种图像解码装置，其特征在于，具备 解码单元，从数据流对被可变长编码了的量化后的差分图像和运动矢量进行可变长解码； 预测图像生成单元，使用由所述解码单元进行了可变长解码的运动矢量生成预测图像； 量化矩阵选择单元，计算由所述预测图像生成单元生成的预测图像中的亮度的平均值及分散值，从预先准备的多个量化矩阵中选择与所述亮度的平均值及分散值对应的量化矩阵； 反量化单元，参照由所述量化矩阵选择单元选择的量化矩阵，对由所述解码单元可变长解码了的量化后的差分图像进行反量化；以及图像加法单元，将由所述反量化单元反量化了的差分图像与由所述预测图像生成单元生成的预测图像相加。
10.一种图像解码装置，其特征在于，具备 解码单元，从数据流对被可变长编码了的量化后的差分图像、运动矢量以及编码模式进行可变长解码； 预测图像生成单元，使用由所述解码单元进行了可变长解码的运动矢量生成预测图像； 量化矩阵选择单元，在由所述解码单元进行了可变长解码的编码模式为帧内预测模式的情况下，从预先准备的多个量化矩阵中选择与所述帧内预测模式下的帧内预测方向对应的量化矩阵； 反量化单元，参照由所述量化矩阵选择单元选择的量化矩阵，对由所述解码单元可变长解码了的量化后的差分图像进行反量化；以及 图像加法单元，将由所述反量化单元反量化了的差分图像与由所述预测图像生成单元生成的预测图像相加。
11.一种图像解码装置，其特征在于，具备 解码单元，从数据流对被可变长编码了的量化后的差分图像、运动矢量以及编码模式进行可变长解码； 预测图像生成单元，使用由所述解码单元进行了可变长解码的运动矢量生成预测图像； 量化矩阵选择单元，在由所述解码单元进行了可变长解码的编码模式为帧内预测模式的情况下，从预先准备的多个量化矩阵中选择与所述帧内预测模式下的帧内预测方向对应的量化矩阵，在所述编码模式为帧间预测模式的情况下，计算由所述预测图像生成单元生成的预测图像中的亮度的平均值及分散值，从预先准备的多个量化矩阵中选择与所述亮度的平均值及分散值对应的量化矩阵；以及 反量化单元，参照由所述量化矩阵选择单元选择的量化矩阵，对由所述解码单元可变长解码了的量化后的差分图像进行反量化；以及 图像加法单元，将由所述反量化单元反量化了的差分图像与由所述预测图像生成单元生成的预测图像相加。
12.—种图像解码装置，其特征在于，具备 解码单元，从数据流对被可变长编码了的量化后的正交变换系数、运动矢量以及表示量化矩阵的矩阵信息进行可变长解码； 预测图像生成单元，使用由所述解码单元进行了可变长解码的运动矢量生成预测图像； 量化矩阵选择单元，从预先准备的多个量化矩阵中选择由所述解码单元进行了可变长解码的矩阵信息所表示的量化矩阵； 反量化单元，参照由所述量化矩阵选择单元选择的量化矩阵，对由所述解码单元可变长解码了的量化后的正交变换系数进行反量化，对反量化后的正交变换系数进行逆正交变换并输出差分图像；以及 图像加法单元，将从所述反量化单元输出的差分图像与由所述预测图像生成单元生成的预测图像相加。
13.根据权利要求9所述的图像解码装置，其特征在于， 具备逆扫描单元，该逆扫描单元在预先准备的每个量化矩阵中定义了量化系数的扫描顺序的情况下，按照由量化矩阵选择单元选择的量化矩阵中定义的扫描顺序，从所述量化矩阵扫描量化系数并输出到反量化单元。
14.根据权利要求10所述的图像解码装置，其特征在于， 具备逆扫描单元，该逆扫描单元在预先准备的每个量化矩阵中定义了量化系数的扫描顺序的情况下，按照由量化矩阵选择单元选择的量化矩阵中定义的扫描顺序，从所述量化矩阵扫描量化系数并输出到反量化单元。
15.根据权利要求11所述的图像解码装置，其特征在于， 具备逆扫描单元，该逆扫描单元在预先准备的每个量化矩阵中定义了量化系数的扫描顺序的情况下，按照由量化矩阵选择单元选择的量化矩阵中定义的扫描顺序，从所述量化矩阵扫描量化系数并输出到反量化单元。
16.根据权利要求12所述的图像解码装置，其特征在于， 具备逆扫描单元，该逆扫描单元在预先准备的每个量化矩阵中定义了量化系数的扫描顺序的情况下，按照由量化矩阵选择单元选择的量化矩阵中定义的扫描顺序，从所述量化矩阵扫描量化系数并输出到反量化单元。
17.一种图像编码方法，其特征在于，具备 预测图像生成处理步骤，预测图像生成单元从输入图像检测运动矢量，使用所述运动矢量生成预测图像； 差分图像计算处理步骤，差分图像计算单元计算所述输入图像与由所述预测图像生成单元生成的预测图像的差分图像； 量化矩阵选择处理步骤，量化矩阵选择单元计算由所述预测图像生成单元生成的预测图像中的亮度的平均值及分散值，从预先准备的多个量化矩阵中选择与所述亮度的平均值及分散值对应的量化矩阵； 量化处理步骤，量化单元参照由所述量化矩阵选择单元选择的量化矩阵，对由所述差分图像计算单元算出的差分图像进行量化；以及 编码处理步骤，编码单元对由所述量化单元量化了的差分图像和由所述预测图像生成单元检测出的运动矢量进行可变长编码。
18.一种图像解码方法，其特征在于，具备 解码处理步骤，解码单元从数据流对被可变长编码了的量化后的差分图像和运动矢量进行可变长解码； 预测图像生成处理步骤，预测图像生成单元使用由所述解码单元进行了可变长解码的运动矢量生成预测图像； 量化矩阵选择处理步骤，量化矩阵选择单元计算由所述预测图像生成单元生成的预测图像中的亮度的平均值及分散值，从预先准备的多个量化矩阵中选择与所述亮度的平均值及分散值对应的量化矩阵； 反量化处理步骤，反量化单元参照由所述量化矩阵选择单元选择的量化矩阵，对由所述解码单元可变长解码了的量化后的差分图像进行反量化；以及图像加法处理步骤，图像加法单元将由所述反量化单元反量化了的差分图像与由所述预测图像生成单 元生成的预测图像相加。
全文摘要
设置量化矩阵选择部(3)，该量化矩阵选择部(3)计算由运动补偿预测部(1)生成的预测图像中的亮度的平均值及分散值，从预先准备的多个量化矩阵中选择与该预测图像中的亮度的平均值及分散值对应的量化矩阵，量化部(6)参照由量化矩阵选择部(3)选择的量化矩阵对从正交变换部(5)输出的正交变换系数进行量化。
文档编号H04N7/32GK102804780SQ201080027039
公开日2012年11月28日 申请日期2010年5月25日 优先权日2009年6月19日
发明者伊谷裕介, 杉本和夫, 关口俊一, 峯泽彰, 守屋芳美, 日和佐宪道, 山岸秀一, 山田悦久, 加藤嘉明, 浅井光太郎, 村上笃道 申请人:三菱电机株式会社