影像编码方法、装置、影像解码方法、装置以及它们的程序的制作方法
【专利摘要】本发明使运动补偿画面间预测中的预测误差能量减低，谋求编码效率的改善。使用小数精度的运动补偿的影像编码方法具有：从多个内插滤波器组使用指定内插滤波器系数的权重值的权重参数生成多个加权滤波器系数的步骤；在所述加权滤波器系数之中，选择使所述小数精度的运动补偿中的预测误差能量最小化的加权滤波器系数的步骤；通过应用利用所述选择的加权滤波器系数的内插滤波器，对参照图像进行小数精度像素的内插，利用所述小数精度的运动补偿对输入图像进行编码的步骤；以及对在所述选择的加权滤波器系数的生成中使用的权重参数和所述内插滤波器系数进行编码，将编码后的权重参数和编码后的内插滤波器系数加到编码比特流的步骤。
【专利说明】影像编码方法、装置、影像解码方法、装置以及它们的程序
【技术领域】
[0001]本发明涉及谋求影像编码中的内插滤波器的性能改善、改善编码效率的影像编码/解码技术。
[0002]本申请基于2011年6月27日向日本申请的特愿2011 — 141725号要求优先权，将其内容引用于此。
【背景技术】
[0003]在影像编码中，在不同的画面间执行预测的画面间预测(运动补偿)编码中，参照已经解码的帧(frame)，求出使预测误差能量最小的运动矢量，对该预测误差信号(也称为残差信号)进行正交变换。此后，实施量化，经过熵编码(entropy encoding),最终成为二进制数据(binary data),即,成为比特流(bit stream)。欲提高编码效率,预测误差能量的减低是不可缺的，要求预测精度高的预测方式。
[0004]在影像编码标准方式中，导入了为数众多的用于提高画面间预测的精度的工具(tools)。例如，在H.264/AVC中，在最近的帧存在阻塞(occlusion)的情况下，参照在时间上稍微分开的帧更能减低预测误差能量，因此，能参照多个帧。将本工具称为多个参照帧预测。此外，为了能应对复杂的形状的运动，除了 16X16和8X8以外，还能像16X8、8X16、8X4、4X8、4X4那样，对区块大小(block size)进行精细分割。将本工具称为可变区块大小预测。
[0005]与它们同样地，从参照帧的整数精度像素使用6抽头滤波器(6-tap filter)内插1/2精度的像素，进而利用该像素通过线性内插生成1/4精度的像素。由此，对于小数精度的运动，预测变得准。将本工具称为1/4像素精度预测。
[0006]面向编码效率比H.264/AVC高的下一代影像编码标准方式的制定，国际标准化组织 IS0/IEC “MPEG，，( International Organization for Standardization/InternationalElectrotechnical Commission “Moving Picture Experts Group”(国际标准化组织 / 国际电工委员会“移动图像专家组”))和 ITU-T “VCEG” (International TelecommunicationUnion-Telecommunication Standardization Sector “Video Coding Experts Group，，(国际电信联盟一电信标准化部“视频编码专家组”))共同设立了研究团队(JointCollaborative Team for Video Coding (用于视频编码的联合协作的团队):JCT_VC)。下一代标准方式称为高效影像编码方式(High Efficiency Video Coding:HEVC)，当前，从世界各国汇集各种各样的新颖编码技术，在JCT-VC会议进行审议。
[0007]其中，特别是与画面间预测(运动补偿)关联的提案完成得多，在HEVC用参照软件(HEVC test Model:HM)中，采用改善运动矢量的预测效率的工具或将区块大小扩张为16X16以上的工具。
[0008]此外，还提出了提高小数精度像素的内插精度的工具，根据DCT(Discrete CosineTransform:离散余弦变换)系数的基导出的内插滤波器系数的基于DCT变换的内插滤波器(DCT-based Interpolation Filter:DCT_IF)效果高,在 HM 中采用。为了进一步提高内插精度，还提出了使内插滤波器系数以帧单位自适应地变化的内插滤波器，称为自适应内插滤波器(Adaptive Interpolation Filter:AIF)。在自适应内插滤波器中，编码效率改善的效果高，还在由VCEG主导而制作完成的面向下一代影像编码参照软件(Key TechnicalArea (关键【技术领域】):KTA)中采用。因为对提高编码效率的贡献高，所以，内插滤波器的性能改善是非常令人期待的领域。
[0009]对以往的内插滤波器更详细地进行说明。
[0010][固定内插] 图8是示出H.264/AVC中的小数精度的像素内插方法的图。在H.264/AVC中，如图8所示，在进行1/2像素位置的内插时，使用成为对象的内插像素的左右各3点总计6个整数像素进行内插。在垂直方向上，使用上下各3点总计6个整数像素进行内插。滤波器系数分别成为[(I，-5,20,20, -5,1) /32]。在对1/2像素位置进行内插之后,在1/4像素位置中，使用[1/2，1/2]的平均值滤波器进行内插。因为需要一次对1/2像素位置全部进行内插而求出，所以计算复杂度高，但是，能进行性能高的内插，实现编码效率提高。利用以上的固定滤波器的内插的技术示于非专利文献I等。
[0011]像H.264/AVC的I维6抽头滤波器那样，对全部输入图像和全部帧使用相同值的系数值的滤波器称为固定内插滤波器(Fixed Interpolation Filter)。
[0012]作为进一步改善在H.264/AVC中采用的内插滤波器的性能的方式，在HEVC用参照软件HM中，采用基于DCT变换的内插滤波器(DCT-1F)。将该基于DCT变换的内插滤波器的小数精度的像素内插方法示于图9。像图9那样，设小数精度位置中的内插对象像素为P，设整数位置像素为px ,设示出p的位置的整数位置像素间参数为a (0≤a≤1)。此时，设在内插中使用的整数位置的像素数，即，抽头长度为2M(M是I以上的整数值)。根据DCT变换的定义式，式(I)成立。
[0013][数学式I]
【权利要求】
1.一种影像编码方法，使用小数精度的运动补偿，所述影像编码方法具有:从多个内插滤波器组使用指定内插滤波器系数的权重值的权重参数生成多个加权滤波器系数的步骤；在所述加权滤波器系数之中，选择使所述小数精度的运动补偿中的预测误差能量最小化的加权滤波器系数的步骤；通过应用利用所述选择的加权滤波器系数的内插滤波器，对参照图像进行小数精度像素的内插，利用所述小数精度的运动补偿对输入图像进行编码的步骤；以及对在所述选择的加权滤波器系数的生成中使用的权重参数和所述内插滤波器系数进行编码，将编码后的权重参数和编码后的内插滤波器系数加到编码比特流的步骤。
2.根据权利要求1所述的影像编码方法，其中，按通过预先确定的方法算出的小数精度像素的每个内插位置组或按指定的小数精度像素的每个内插位置组，进行所述加权滤波器系数的选择，按所述小数精度像素的每个内插位置组切换利用所述加权滤波器系数的内插滤波器。
3.一种影像编码装置，使用小数精度的运动补偿，所述影像编码装置具备:加权滤波器系数生成部 ，从多个内插滤波器组使用指定内插滤波器系数的权重值的权重参数生成多个加权滤波器系数；加权滤波器系数选择部，在所述加权滤波器系数之中，选择使所述小数精度的运动补偿中的预测误差能量最小化的加权滤波器系数；第一编码部，通过应用利用所述选择的加权滤波器系数的内插滤波器，对参照图像进行小数精度像素的内插，利用所述小数精度的运动补偿对输入图像进行编码；以及第二编码部，对在所述选择的加权滤波器系数的生成中使用的权重参数和所述内插滤波器系数进行编码，将编码后的权重参数和编码后的内插滤波器系数加到编码比特流。
4.根据权利要求3所述的影像编码装置，其中，按通过预先确定的方法算出的小数精度像素的每个内插位置组或按指定的小数精度像素的每个内插位置组，进行所述加权滤波器系数的选择，按所述小数精度像素的每个内插位置组切换利用所述加权滤波器系数的内插滤波器。
5.一种影像解码方法，使用小数精度的运动补偿，所述影像解码方法具有:对用于生成小数精度像素的内插滤波器系数和指定所述内插滤波器系数的权重值的权重参数进行解码的步骤；使用解码后的权重参数生成由解码后的内插滤波器系数的权重和确定的加权滤波器系数的步骤；使用由生成的加权滤波器系数确定的内插滤波器生成预测信号的步骤；对残差信号进行解码的步骤；以及使用解码的残差信号和生成的预测信号生成解码图像的步骤。
6.根据权利要求5所述的影像解码方法，其中，按从编码侧指定的每个内插位置组或规定的每个内插位置组，进行用于生成所述小数精度像素的内插滤波器系数和指定所述内插滤波器系数的权重值的权重参数的解码，按每个所述内插位置组切换由所述加权滤波器系数确定的内插滤波器。
7.一种影像解码装置，使用小数精度的运动补偿，所述影像解码装置具备:第一解码部，对用于生成小数精度像素的内插滤波器系数和指定所述内插滤波器系数的权重值的权重参数进行解码； 加权滤波器系数生成部，使用解码后的权重参数生成由解码后的内插滤波器系数的权重和确定的加权滤波器系数； 预测信号生成部，使用由生成的加权滤波器系数确定的内插滤波器生成预测信号； 第二解码部，对残差信号进行解码；以及 解码图像生成部，使用解码的残差信号和生成的预测信号生成解码图像。
8.根据权利要求7所述的影像解码装置，其中， 按从编码侧指定的每个内插位置组或规定的每个内插位置组，进行用于生成所述小数精度像素的内插滤波器系数和指定所述内插滤波器系数的权重值的权重参数的解码， 按每个所述内插位置组切换由所述加权滤波器系数确定的内插滤波器。
9.一种影像编码程序，用于使计算机执行权利要求1或权利要求2所述的影像编码方法。
10.一种影像解码程序，用于使计算机执行权利要求5或权利要求6所述的影像解码方法。
【文档编号】H04N19/46GK103597835SQ201280028582
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2012年6月22日 优先权日:2011年6月27日
【发明者】松尾翔平, 坂东幸浩, 高村诚之, 如泽裕尚 申请人:日本电信电话株式会社