影像编码方法、装置、影像解码方法、装置及它们的程序的制作方法
【专利摘要】降低自适应插值滤波器的滤波器系数的产生编码量。使用运动补偿的影像编码装置具备：运动检测部，进行运动搜索以取得运动向量；插值滤波器系数导出部，使用所述运动向量来算出用于小数精度像素的插值的插值滤波器系数；插值部，使用所述插值滤波器系数及所述运动向量，来进行所述小数精度像素的所述插值以实施编码；参数选择部，从用于所述插值滤波器系数的熵编码的参数之中的指定的多个参数之中选择插值滤波器系数的产生编码量为最小的参数；编码处理部，对所述选择的参数及算出的所述插值滤波器系数进行编码并输出经编码的参数及经编码的插值滤波器系数。
【专利说明】影像编码方法、装置、影像解码方法、装置及它们的程序
【技术领域】
[0001]本发明涉及谋求影像编码中的插值滤波器的性能改善、改善编码效率的影像编码/解码技术。
[0002]本申请基于2011年10月18日向日本申请的特愿2011-228553号而主张优先权，将其内容引用于此。
【背景技术】
[0003]影像编码中，在不同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，可求出使预测误差能量最小的运动向量，其预测误差信号(也称为残差信号)被正交变换。随后，被施以量化，经过熵编码，最终成为二进制数据、即位流。为提高编码效率，预测误差能量的降低是必不可少的，要求预测精度高的预测方式。
[0004]影像编码标准方式中导入了很多用于提高画面间预测的精度的工具。从参照帧的整数精度像素使用6抽头(6 tap)的滤波器来插值1/2精度的像素，进而利用该像素用线性插值来生成1/4精度的像素。由此，对于小数精度的运动，预测得以应验。将本工具称为1/4像素精度预测。
[0005]面向比H.264/AVC编码效率更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/International Electrotechnical Commission "Moving Picture Experts Group〃:国际标准化组织/国际电工委员会“运动图像专家组”)及ITU-T 〃VCEG〃 (InternationalTelecommunication Union-Telecommunication Standardization Sector "Video CodingExperts Group":国际电信联盟一电信标准化部门“视频编码专家组”)共同设立了研究组(Joint Collaborative Team for Video Coding:JCT_VC,视频编码联合组)。下一代标准方式被称为高效率影像编码方式(High Efficiency Video Coding:HEVC)，从当前世界各国汇集了各种新的编码技术，由JCT-VC会议进行审议。
[0006]其中，特别是与画面间预测(运动补偿)关联的提案有很多，对于HEVC用参考软件(HEVC test Model:HM，HEVC测试模型)，还提案有提高小数精度像素的插值精度的工具，从插值滤波器系数DCT(Discrete Cosine Transform:离散余弦变换)系数的基础导出的基于DCT的插值滤波器(DCT-based Interpolation Filter:DCT_IF)效果较高,被采用于HM的插值滤波器候补。为了进一步提高插值精度，还提案有将插值滤波器系数以帧单位自适应地进行变化的插值滤波器，被称为自适应插值滤波器(Adaptive Interpolation Filter:AIF)。自适应插值滤波器的编码效率改善的效果较高，也被采用于在VCEG主导下制定的面向下一代影像编码的参考软件(Key Technical Area:KTA)。由于对编码效率提高的贡献较高，所以插值滤波器的性能改善是非常值得期待的领域。
[0007]关于现有的插值滤波器，进一步详细地进行说明。
[0008](固定性插值)
图13是示出H.264/AVC中的小数精度的像素插值方法的图。H.264/AVC中，如图13所示在1/2像素位置的插值时，使用作为对象的插值像素的左右各3点共计6个整数像素来进行插值。对于垂直方向，使用上下各3点共计6个整数像素来进行插值。滤波器系数分别为[(1，_5，20, 20, -5，1)/32]。在插值1/2像素位置后，1/4像素位置使用[1/2，1/2]的平均值滤波器来进行插值。由于需要一次插值求出全部1/2像素位置，所以计算复杂度高，但能进行高性能的插值，导致编码效率提高。以上的利用固定滤波器进行的插值的技术，在非专利文献I等中示出。
[0009]如H.264/AVC的一维6抽头滤波器，系数值对于全部输入图像及全部帧使用相同值的滤波器，被称为固定插值滤波器(Fixed Interpolation Filter)。
[0010]作为进一步改善H.264/AVC所采用的插值滤波器的性能的方式，在HEVC用参考软件HM中，采用基于DCT的插值滤波器(DCT-1F)。图14示出该基于DCT的插值滤波器的小数精度的像素插值方法。如图14，设小数精度位置上的插值对象像素为P、整数位置像素为Px、表示P的位置的整数位置像素间参数为a (0^ α ^ 1)0此时，将用于插值的整数位置的像素数、即抽头长度设为2Μ(Μ为I以上的整数值)。根据DCT变换的定义式，式(I)成立。
[0011][数式I]
【权利要求】
1.一种影像编码方法，使用运动补偿，其中具有: 进行运动搜索以取得运动向量的步骤； 使用所述运动向量来算出用于小数精度像素的插值的插值滤波器系数； 使用所述插值滤波器系数及所述运动向量，来进行所述小数精度像素的所述插值以实施编码的步骤； 从用于所述插值滤波器系数的熵编码的参数之中的指定的多个参数之中选择插值滤波器系数的产生编码量为最小的参数的步骤；以及 对所述选择的参数及算出的所述插值滤波器系数进行编码并输出经编码的参数及经编码的插值滤波器系数的步骤。
2.如权利要求1所述的影像编码方法，其中，在选择所述参数的步骤中，使用成为选择对象的多个参数的范围与插值滤波器系数的位置相应地受到限制的参数，作为所述指定的多个参数。
3.一种影像编码装置，使用运动补偿，具备: 运动检测部，进行运动搜索以取得运动向量； 插值滤波器系数导出部，使用所述运动向量来算出用于小数精度像素的插值的插值滤波器系数； 插值部，使用所述插值滤波器系数及所述运动向量，来进行所述小数精度像素的所述插值以实施编码； 参数选择部， 从用于所述插值滤波器系数的熵编码的参数之中的指定的多个参数之中选择插值滤波器系数的产生编码量为最小的参数；以及 编码处理部，对所述选择的参数及算出的所述插值滤波器系数进行编码并输出经编码的参数及经编码的插值滤波器系数。
4.如权利要求3所述的影像编码装置，其中，所述参数选择部使用成为选择对象的多个参数的范围与插值滤波器系数的位置相应地受到限制的参数，作为所述指定的多个参数。
5.一种影像解码方法，输入利用权利要求1所述的影像编码方法编码的编码流，使用运动补偿进行解码，其中具有: 对用于对所述运动补偿所使用的插值滤波器系数进行解码的熵编码参数进行解码的步骤； 使用所述熵编码参数对用于小数精度像素生成的所述插值滤波器系数进行解码的步骤； 对运动向量及残差信号进行解码的步骤； 使用完成所述解码的插值滤波器系数和所述运动向量来生成预测信号的步骤；以及 使用经解码的所述残差信号及所述预测信号来生成解码信号的步骤。
6.一种影像解码装置，输入利用权利要求3所述的影像编码装置编码的编码流，使用运动补偿进行解码，其中具备: 熵编码参数解码部，对用于对所述运动补偿所使用的插值滤波器系数进行解码的熵编码参数进行解码； 插值滤波器系数解码部，使用所述熵编码参数对用于小数精度像素生成的所述插值滤波器系数进行解码； 解码处理部，对运动向量及残差信号进行解码； 预测处理部，使用完成所述解码的插值滤波器系数和所述运动向量来生成预测信号；以及 解码信号生成部，使用经解码的所述残差信号及所述预测信号来生成解码信号。
7.一种影像编码程序，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。
8.—种影像解码程 序，用于使计算机执行权利要求5所述的影像解码方法。
【文档编号】H04N19/46GK103875246SQ201280050853
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2012年10月18日 优先权日:2011年10月18日
【发明者】松尾翔平, 坂东幸浩, 伊藤健, 高村诚之, 清水淳, 如泽裕尚 申请人:日本电信电话株式会社