图像预测编码方法及装置、图像预测解码方法及装置的制造方法
【专利说明】图像预测编码方法及装置、图像预测解码方法及装置
[0001]本申请基于专利法实施细则第42条提出，是申请日为2011年12月15日、申请号为201180061785.8的发明专利申请“图像预测编码方法、图像预测编码装置、图像预测编码程序、图像预测解码方法、图像预测解码装置及图像预测解码程序”的分案申请。
技术领域
[0002]本发明的实施方式涉及图像预测编码/解码方法及装置，尤其涉及使用画面内的信号进行预测编码/解码的方法/装置。
【背景技术】
[0003]为了高效地进行静态图像或动态图像数据的传输和蓄积，采用了压缩编码技术。对于动态图像，MPEG 一 1?4或Η.261?Η.264的方式得到了广泛应用。
[0004]在这些编码方式中，将作为编码对象的图像分割为多个块来进行编码及解码处理。在MPEG4或Η.264中，为了进一步提高编码效率，在画面内的预测编码中，使用位于和对象块相同的画面内的相邻的已再现的图像信号(将被压缩的图像数据复原后的信号)生成预测信号，对从对象块的信号中减去该预测信号后得到的差分信号进行编码。在画面间的预测编码中，参照位于和对象块不同的画面内的其它已再现的图像信号，进行运动的校正，由此生成预测信号，并对从对象块的信号中减去所生成的预测信号后得到的差分信号进行编码。
[0005]具体地讲，在Η.264的画面内预测编码中采用如下方法:沿预定的方向对与作为编码对象的块相邻的已再现的像素值进行外插而生成预测信号。图13是用于说明在Η.264中使用的画面内预测方法的示意图。在图13㈧中，块1302是对象块，由与该对象块的边界相邻的像素Α?Μ(1301)构成的像素组是相邻区域，而且是在过去的处理中已经被再现的图像信号。在这种情况下，将位于对象块1302正上方的相邻像素(Α?D)向下复制而生成预测信号。另外，在图13(B)中，将位于对象块1304左侧的已再现像素(I?L)向右复制而生成预测信号。关于生成预测信号的具体方法例如记载于专利文献1中。对于这样利用图13的(Α)?(I)所示的方法生成的9个预测信号，分别获取它们与对象块的像素信号之间的差分，将差分值最小的预测信号作为最佳的预测方法。这些外插方法能够按照图14所示进行汇总。图14中的箭头表示将已再现的像素拉伸的方向，在各个方向上记述的编号表示各个预测模式的识别码。另外，按照周围已再现的像素的平均进行预测的识别码是2，在图14中表示为DC。该识别码也称为与画面内预测方法有关的识别信息或者模式信息，或者简称为预测模式。
[0006]需要将被实施画面内预测的块的预测模式发送给发送侧。此时，以在与对象块的上侧相邻的块和与左侧相邻的块各自具有的画面内预测模式为参考，对对象块的画面内预测模式进行编码。即，将与上侧相邻的块和与左侧相邻的块的画面内预测模式进行比较，将值较小的画面内预测模式确定为参照模式信息(最可靠模式(most probable mode))。以该参照模式信息为基础对对象块的画面内预测模式进行编码。
[0007]具体地讲，对表示对象块的画面内预测模式是否与参照模式信息相同的符号(symbol)进行编码。在该符号为1时，对象块的画面内预测模式与参照模式信息相同。在该符号为0时，对与对象块的画面内预测模式有关的信息进行编码。但是，在表示对象块的画面内预测模式的编号大于参照模式信息的编号的情况下，在将表示对象块的画面内预测模式的编号减1后进行编码。
[0008]在再现侧，在被实施画面内预测的对象块中，首先对所述符号进行解码。在该符号为1时，意味着对象块的画面内预测模式与参照模式信息相同。在该符号为0时，对与画面内预测模式有关的信息进行解码。但是，在被解码后的预测模式的编号与参照模式信息相同或者比其大的情况下，在将其加1后作为对象块的画面内预测模式。
[0009]现有技术文献
[0010]专利文献
[0011]专利文献1:美国专利公报第6765964号
【发明内容】
[0012]发明要解决的问题
[0013]另外，已知有通过设计比现有技术多的画面内预测模式来提高画面内预测的精度。S卩，在图14所示的9个模式的基础上，具有从中间的角度(方向)对预测信号进行外插的选择肢的模式比较有效。
[0014]可是，通过增加预测方法，存在用于确定基于现有技术的画面内预测方法的识别信息(预测模式)的编码效率降低的问题。
[0015]其原因在于，由于画面内预测模式的数量增加，导致在统计上对象块的预测模式与参照模式信息(最可靠模式)一致的概率降低。除此之外，由于画面内预测模式的数量增多，与参照模式信息不一致时的预测模式自身的编码也需要更多的比特数。
[0016]本发明的一个方面的目的在于，提供这样的方法、装置及程序来解决上述问题，当在画面内预测信号生成的方法中设计了更多的预测模式的情况下，高效地对用于识别对象块的画面内预测方法的模式信息进行编码。另外，本发明的另一个方面的目的在于，提供高效地对已编码的模式信息进行解码的方法、装置及程序。
[0017]用于解决问题的手段
[0018]为了达到上述目的，本发明的一个方面的图像预测编码方法的特征在于，包括以下步骤:区域分割步骤，将输入图像分割为多个块；预测信号生成步骤，针对多个块，对于包含在作为处理对象的对象块中的像素信号，从多个预测方法中确定差分值最小的最佳预测模式，按照最佳预测模式生成预测信号；残差信号生成步骤，求出对象块的像素信号与预测信号之间的残差信号；信号编码步骤，对残差信号进行编码并生成压缩信号；预测模式编码步骤，对最佳预测模式进行编码；以及存储步骤，将压缩信号复原并作为再现像素信号进行存储，在预测模式编码步骤中包括以下步骤:生成将与对象块相邻的多个已再现块的最佳预测模式作为成分的候选预测模式列表，对表示在候选预测模式列表中是否存在最佳预测模式所对应的成分的标志进行编码，在存在对应的成分时，还对位于候选预测模式列表中的对应的成分的索引进行编码，在不存在对应的成分时，通过去除位于候选预测模式列表中的各个成分之后进行的编号赋予，来对所述最佳预测模式进行编码。
[0019]另外，本发明的另一个方面的图像预测解码方法的特征在于，包括以下步骤:输入步骤，输入包括残差信号和与预测模式有关的编码信息的压缩图像数据，该残差信号是通过将图像分割为多个块并对对象块进行预测编码而生成的，该预测模式表示对象块的预测信号的生成方法；复原步骤，从压缩图像数据中提取对象块的残差信号并复原为再现残差信号；预测模式解码步骤，将与预测模式有关的编码信息复原并生成最佳预测模式；预测信号生成步骤，根据最佳预测模式生成对象块的预测信号；图像复原步骤，通过将预测信号和再现残差信号相加，将对象块的像素信号复原；以及存储步骤，将复原后的像素信号存储为再现像素信号，在预测模式解码步骤中包括以下步骤:生成将与对象块相邻的多个已再现块的最佳预测模式作为成分的候选预测模式列表，对表示在候选预测模式列表中是否存在最佳预测模式所对应的成分的标志进行解码，在该标志表示“存在对应的成分”时，还对指向候选预测模式列表的索引进行解码，并将该索引所指的成分作为所述最佳预测模式，在该标志表示“不存在对应的成分”时，还对与REM模式有关的信息进行解码，将根据候选预测模式列表进行变换后的REM模式的值作为最佳预测模式。
[0020]发明效果
[0021]根据本发明的各个方面及实施方式，在以比现有技术多的画面内预测模式进行画面内预测的图像预测编码方法中，在对对象块的预测模式信息进行编码时，准备由多个预测模式构成的候选预测模式列表，对其中与对象块的预测模式一致的成分的识别符进行编码，因而与对象块的预测模式一致的成分的出现概率提高，能够以更少的比特数对预测模式信息进行编码。换言之，过去只有一个“最可靠模式”，而在本发明的各个方面及实施方式中准备了多个“最可靠模式”，因而具有与对象块的预测模式一致的“最可靠模式”的出现概率提尚的效果。
[0022]另外，当在候选预测模式列表中不存在对象块的预测模式的情况下，对对象块的预测模式本身进行编码，但是去除包含于候选预测模式列表中的多个预测模式，按照剩余的预测模式重新分配识别码来使用，因而能够以更小的数值表示对象块的预测模式，由此以更短的比特长度进行编码。
[0023]S卩，根据本发明的各个方面及实施方式，在以比现有技术多的画面内预测模式进行画面内预测的情况下，具有能够高效地对与预测模式有关的信息进行编码的效果。
【附图说明】
[0024]图1是示出本发明的实施方式的图像预测编码装置的框图。
[0025]图2是示出与在本发明的实施方式的图像预测编码装置中使用的画面内预测模式对应的像素外插方向的示意图。
[0026]图3是示出本发明的实施方式的画面内预测模式编码器的处理的流程图。
[0027]图4是示出用于说明本发明的实施方式的画面内预测模式的编码处理的示例的示意图。
[0028]图5是示出本发明的实施方式的画面内预测模式编码器的处理(图3)中的REM