运动图像编码装置及方法、运动图像解码装置及方法

运动图像编码装置及方法、运动图像解码装置及方法
【专利说明】
[0001 ] 本申请是申请号为201180047243.5,申请日为2011年7月21日，发明名称为"运动 图像编码装置、运动图像解码装置、运动图像编码方法W及运动图像解码方法"的分案申 请。
技术领域
[0002] 本发明设及对运动图像高效地进行编码的运动图像编码装置W及运动图像编码 方法、和对被高效地编码的运动图像进行解码的运动图像解码装置W及运动图像解码方 法。
【背景技术】
[0003] 例如，在MPEG(Moving Picture Experts Gro叩，运动图像专家组）、"ITU - T H.26X"等国际标准影像编码方式中，将输入影像帖分割为矩形的块(编码对象块），针对该 编码对象块，实施使用已编码的图像信号的预测处理，从而生成预测图像，按照块单位对作 为该编码对象块与预测图像的差分的预测误差信号进行正交变换、量化处理，从而进行信 息压缩。
[0004] 例如，在作为国际标准方式的AVC/H.264(IS0/IEC 14496-10 IITU-T H. 264)中， 根据已编码的附近像素进行帖内（intra)预测处理，或者进行接近帖之间的运动补偿预测 处理(例如，参照非专利文献1)。
[000引在MPEG-4AVC/H.264中，在亮度的帖内预测模式中，能够按照块单位，从多个预测 模式之中选择1个预测模式。
[0006] 图10是示出亮度的块尺寸是4X4像素时的帖内预测模式的说明图。
[0007] 在图10中，白色的圆是编码对象的块内的像素。黑色的圆是预测中使用的像素，是 已编码的邻接块内的像素。
[000引在图10中，作为帖内预测模式，准备了9个模式0~模式8,其中模式2是进行平均值 预测的模式，用上面和左边的块的邻接像素的平均值来预测编码对象块内的像素。
[0009] 模式2W外的模式是进行方向性预测的模式。模式0是垂直方向预测，通过将上面 的块的邻接像素在垂直方向上重复而生成预测图像。例如，在纵条纹图案时选择模式0。
[0010] 模式1是水平方向预测，通过将左边的块的邻接像素在水平方向上重复而生成预 测图像。例如，在横条纹图案时选择模式1。
[0011] 模式3~模式8使用上面或者左边的块的邻接像素，在规定的方向（箭头表示的方 向）上生成插值像素来生成预测图像。
[001 ^ 应用帖内预测的亮度的块尺寸可W从4 X 4像素、8 X 8像素、16 X 16像素中选择，在 8 X 8像素的情况下，与4 X 4像素的情况同样地规定了9个帖内预测模式。
[OOU]在16X16像素的情况下，规定了 4个帖内预测模式巧均值预测、垂直方向预测、水 平方向预测、平面预测）。
[0014]平面预测是将在斜向方向上对上面的块的邻接像素和左边的块的邻接像素进行 内插插值而生成的像素作为预测值的模式。
[001引在块尺寸为4X4像素或者8X8像素时的方向性预测模式下，例如在45度等根据模 式而预先规定的方向上生成预测值，所W在块内的目标的边界(边缘)的方向与预测模式表 示的方向一致的情况下，预测效率变高而能够削减代码量。
[0016]但是，只要在边缘的方向与预测模式表示的方向之间稍微地产生偏差、或者即使 方向一致但编码对象块内的边缘稍微地失真(摇摆、弯曲等），就会局部地发生大的预测误 差，预测效率极端地下降。
[0017]为了防止运样的预测效率降低，在8X8像素的方向性预测中，通过将对已编码的 邻接像素实施平滑化滤波而得到的结果作为在预测图像的生成时使用的参照图像，从而生 成平滑化了的预测图像，降低在产生了预测方向的稍微的偏差、在边缘产生了稍微的失真 的情况下发生的预测误差。
[001 引 非专利文献 1:MPEG-4AVC(IS(VIEC 14496-IOVmj-T H.264规格

【发明内容】

[0019] W往的图像编码装置如W上那样构成，所W如果实施滤波处理而生成平滑化了的 预测图像，则即使产生预测方向的稍微的偏差、在边缘产生稍微的失真，也能够降低所发生 的预测误差。但是，在非专利文献1中，除了8X8像素的块W外不实施滤波处理，对8X8像素 的块所使用的滤波器也只有一种。实际上，即使在8X8像素 W外的尺寸的块中，也同样地存 在如下问题：即使预测图像和编码对象图像的图样类似，也会由于边缘的稍微的不匹配而 局部地发生大的预测误差，有时会产生预测效率的大幅降低。
[0020] 另外，存在如下课题：即使在同一尺寸的块中，如果在对预测误差信号进行量化时 使用的量化参数、块内的像素的位置等不同，则适合于降低局部性的预测误差的滤波器不 同，但仅准备了一种滤波器，从而无法充分降低预测误差。
[0021] 本发明是为了解决上述那样的课题而完成的，其目的在于得到一种能够降低局部 地发生的预测误差来提高图像质量的运动图像编码装置、运动图像解码装置、运动图像编 码方法W及运动图像解码方法。
[0022] 本发明设及的图像解码装置具备帖内预测单元，该帖内预测单元在与编码块有关 的编码模式是帖内编码模式的情况下，针对成为所述编码块的预测处理的单位的块的每一 个实施与在该块中使用的帖内预测参数对应的帖之内预测处理，从而生成预测图像;所述 帖内预测单元按照所述帖内预测参数，根据参照像素生成中间预测值，仅在所述块内的特 定的位置，将通过针对中间预测值的滤波处理而得到的值作为最终的预测值，在所述块内 的其它位置，将中间预测值作为最终的预测值。
[0023] 根据本发明，具备帖内预测单元，该帖内预测单元在与编码块有关的编码模式是 帖内编码模式的情况下，针对成为所述编码块的预测处理的单位的块的每一个实施与在该 块中使用的帖内预测参数对应的帖之内预测处理，从而生成预测图像，所述帖内预测单元 按照所述帖内预测参数，根据参照像素生成中间预测值，仅在所述块内的特定的位置，将通 过针对中间预测值的滤波处理而得到的值作为最终的预测值，在所述块内的其它位置，将 中间预测值作为最终的预测值，所W具有如下效果:降低局部地发生的预测误差，从而在运 动图像解码装置侧也能够生成图像质量高的与在运动图像编码装置侧生成的帖内预测图 像相同的帖内预测图像。
【附图说明】
[0024] 图1是示出本发明的实施方式1的运动图像编码装置的结构图。
[0025] 图2是示出本发明的实施方式1的运动图像解码装置的结构图。
[0026] 图3是示出本发明的实施方式1的运动图像编码装置的处理内容的流程图。
[0027] 图4是示出本发明的实施方式1的运动图像解码装置的处理内容的流程图。
[0028] 图5是示出最大尺寸的编码块被层次性地分割为多个编码块的情况的说明图。
[0029] 图6(a)是示出分割后的分块的分布的图，（b)是通过4叉树图形示出对层次分割后 的分块分配了编码模式Hi(BD)的状况的说明图。
[0030] 图7是示出在编码块护内的各分块Pi"中可选择的帖内预测参数(帖内预测模式）的 一个例子的说明图。
[0031] 图8是示出在lin = nun = 4时、生成分块Pi"内的像素的预测值时使用的像素的一个 例子的说明图。
[0032] 图9是示出N=5的情况的参照像素配置的一个例子的说明图。
[0033] 图10是示出亮度的块尺寸是4X4像素的情况的帖内预测模式的说明图。
[0034] (符号说明）
[0035] 1:编码控制部(编码控制单元）；2:块分割部(块分割单元）；3:切换开关(帖内预测 单元、运动补偿预测单元）；4:帖内预测部(帖内预测单元）；5:运动补偿预测部(运动补偿预 测单元）；6:减法部(差分图像生成单元）；7:变换/量化部（图像压缩单元）；8:逆量化/逆变 换部;9:加法部；10:帖内预测用存储器；11:环路滤波器部；12:运动补偿预测帖存储器；13: 可变长编码部(可变长编码单元）；51:可变长解码部(可变长解码单元）；52:切换开关(帖内 预测单元、运动补偿预测单元）；53:帖内预测部(帖内预测单元）；54:运动补偿预测部(运动 补偿预测单元）；55:逆量化/逆变换部（差分图像生成单元）；56:加法部(解码图像生成单 元）；57:帖内预测用存储器;58:环路滤波器部;59:运动补偿预测帖存储器。
【具体实施方式】
[0036] W下，为了更详细地说明本发明，根据附图，说明【具体实施方式】。
[0037] 实施方式1.
[0038] 在该实施方式1中，说明如下的运动图像编码装置和运动图像解码装置:该运动图 像编码装置输入影像的各帖图像，并通过根据已编码的附近像素实施帖之内预测处理或者 在接近帖之间实施运动补偿预测处理而生成预测图像，并针对作为该预测图像与帖图像的 差分图像的预测误差信号通过正交变换/量化而实施了压缩处理之后，进行可变长编码而 生成比特流，该运动图像解码装置对从该运动图像编码装置输出的比特流进行解码。
[0039] 该实施方式1的运动图像编码装置的特征在于，适应于影像信号的空间/时间方向 的局部性的变化，将影像信号分割为各种尺寸的区域来进行帖之内/帖之间自适应编码。
[0040] -般情况下，影像信号具有空间/时间上信号的复杂度局部地发生变化的特性。在 空间上观察时，在某特定的影像帖上，既存在天空、壁等那样的在比较宽的图像区域中具有 均匀的信号特性的图样，还混合存在人物或具有细致的纹理的绘画等在小的图像区域内具 有复杂的纹理图案的图样。
[0041] 在时间上观察时，对于天空、壁而言，局部的时间方向的图样的变化小，但对于运 动的人物、物体而言，其轮廓在时间上进行刚体/非刚体的运动，所W时间上的变化大。
[0042] 在编码处理中，通过时间/空间上的预测来生成信号功率、赌小的预测误差信号， 从而削减整体的代码量，但如果能够对尽可能大的图像信号区域均匀地应用用于预测的参 数，则能够减小该参数的代码量。
[0043] 另一方面，如果针对时间上/空间上变化大的图像信号图案应用同一预测参数，贝U 预测的错误增加，所W无法削减预测误差信号的代码量。
[0044] 因此，优选针对时间上/空间上变化大的图像信号图案减小预测对象的区域，从而 即使增加用于预测的参数的数据量，也降低预测误差信号的功率/赌。
[0045] 为了进行运样的适应于影像信号的一般性的性质的编码，在该实施方式1的运动 图像编码装置中，从规定的最大块尺寸起层次性地分割影像信号的区域，针对每个分割区 域实施预测处理、预测误差的编码处理。
[0046] 该实施方式1的运动图像编码装置作为处理对象的影像信号除了由亮度信号和2 个色差信号构成的YUV信号、从数字摄像元件输出的RGB信号等任意的颜色空间的彩色影像 信号W外，还有单色图像信号、红外线图像信号等影像帖由水平/垂直二维的数字采样(像 素)列构成的任意的影像信号。
[0047] 各像素的灰度既可W是化k特，也可W是10比特、1化k特等的灰度。
[0048] 但是，在W下的说明中，只要没有特别说明，设为所输入的影像信号是YUV信号。另 夕h设为2个色差分量U、V相对亮度分量Y是被子采样的4:2:0格式的信号。
[0049] 另外，将与影像的各帖对应的处理数据单位称为"图片"，在该实施方式1中，W "图 片"为被顺序扫描(逐行扫描）的影像帖的信号而进行说明。但是，在影像信号是隔行扫描信 号的情况下，"图片"也可W是作为构成影像帖的单位的场图像信号。
[0050] 图1是示出本发明的实施方式1的运动图像编码装置的结构图。
[0051] 在图1中，编码控制部1实施如下处理:决定成为实施帖内预