图像编码设备、图像编码方法

专利名称：图像编码设备、图像编码方法
技术领域：
本发明涉及图像编码设备、图像编码方法和计算机程序，尤其涉及能够容易地确 定帧内预测模式的技术。
背景技术：
在过去，例如当传输并记录广播视频时，发展一种能够通过有效利用图像信号的 冗余而有效地传输和累积图像信号的技术。这种技术遵照MPEG(运动图像专家组)等的运 动补偿和例如离散余弦变换的正交变换，执行图像信号的数据压缩。例如，MPEG2(IS0/IEC 13818-2)是被定义为一般图像编码方法的方法。这种 方法被定义为对应于隔行扫描(interlacing scanning)方法和逐行扫描(progressive scanning)方法二者，还对应于标准分辨率图像和高清图像二者。MPEG2广泛用于各种应 用。确保编码效率高于MPEG2的标准编码方法已被发展，作为增强压缩视频编码方法 的联合模型，并被标准化为 H. 264/MPEG-4AVC(ITU-T Rec. H. 264 IS0/IEC 14496-10 AVC)。关于这样的技术，例如，在日本未审专利申请公开No. 2006-5438，对H. 264/MPEG-4 AVC(下文称作“H. 264/AVC”)的帧内预测操作，为编码效率适当地设置预测模式。

发明内容
在帧内预测操作中，在多个帧内预测模式的每一个，为处理目标的块数据计算用 作预测编码量的指标(index)的指标数据，并且具有最小指标数据的模式被确定为处理目 标的帧内预测模式。在指标数据的计算中，当对亮度分量和色差分量的每一个从具有较大 处理量的指标数据计算指标数据时，出现如下问题信号处理的带宽增大或用于计算指标 数据的存储量增大。希望提供一种能够容易地确定帧内预测模式的图像编码设备、图像编码方法和计 算机程序。根据本发明的实施例，提供一种图像编码设备，包括亮度分量帧内预测单元，其 将编码目标图像划分成由(MXM)像素构成的第一块并对第一块的每个编码目标块确定亮 度分量的帧内预测模式；以及色差分量帧内预测单元，其利用第一块中的亮度分量的帧内 预测模式，计算预测方向的权重，并根据预测方向的权重确定第一块的色差分量的帧内预 测模式。根据本发明的实施例，编码目标图像被划分成多个宏块，例如，为一个编码目标块 或者宏块内的多个编码目标块的每一个确定亮度分量的帧内预测模式。此外，宏块内的亮 度分量的帧内预测模式被分配给每个预测方向的模式，并且根据被分配的模式的第一块的 分布计算预测方向的权重。例如，每个预测方向的模式在第一块中的频率、或者位于第一块 的上端的编码目标块的区域中的(其预测方向是垂直的)模式的频率、或者位于第一块的 左端内的编码目标块的区域中的(其预测方向是水平的)模式的频率，被认作预测方向的权重。相应的，基于预测方向的权重确定色差分量的帧内预测模式。此外，与从第一块的上 端开始的、预测方向是垂直的分配模式的连续数目对应的权重，以及与从第一块的左端开 始的、预测方向是水平的分配模式的连续数目对应的权重，被加到预测方向的权重。亮度分 量帧内预测单元计算每个编码目标块中的每个帧内预测模式的开销值，并将具有最小开销 值的模式确定为帧内预测模式。与亮度分量的所述帧内预测模式的开销值对应的权重被加 到预测方向的权重。根据本发明的另一个实施例，提供一种图像编码方法，包括步骤通过亮度分量帧 内预测单元，将编码目标图像划分成由(MXM)像素构成的第一块，并为第一块的每个编码 目标块确定亮度分量的帧内预测模式；以及通过色差分量帧内预测单元，利用第一块中的 亮度分量的帧内预测模式来计算预测方向的权重，并且根据所述预测方向的权重确定第一 块的色差分量的帧内预测模式。根据本发明的另一个实施例，提供一种计算机程序，使计算机执行如下操作将编 码目标图像划分成由(MXM)像素构成的第一块并为第一块的每个编码目标块确定亮度分 量的帧内预测模式的功能；以及利用第一块中的亮度分量的帧内预测模式计算预测方向的 权重并且根据所述预测方向的权重确定第一块的色差分量的帧内预测模式的功能。根据本发明实施例的计算机程序是可以以计算机可读格式通过例如光盘、磁盘或 半导体存储器的存储介质或例如网络的通信介质提供给执行各种程序代码的普通计算机 系统的计算机程序。通过提供计算机可读格式的程序，根据所述程序在计算机系统执行处 理。根据本发明的实施例，编码目标图像被划分成具有(MXM)像素的编码目标图像 的第一块，并且为第一块的多个编码目标块的每一个确定亮度分量的帧内预测模式。此外， 利用第一块中的亮度分量的帧内预测模式计算预测方向的权重。然后，根据预测方向的权 重确定第一块的色差分量的帧内预测模式。因此，不需要计算用于确定色差分量的帧内预 测模式的开销值，并且通过简单配置就能够容易地确定色差分量的帧内预测模式。


图1示出图像编码设备的结构。图2示出帧内预测单元的结构。图3示出与编码目标块相邻的像素信号的位置关系。图4A到41示出4 X 4帧内预测模式。图5是示出亮度分量的一个编码目标块的帧内预测操作的流程。图6A到6C示出根据亮度信号的预测模式，利用预设的附加值执行的权重计算操作。图7是示出权重计算操作的流程。图8是示出预测模式确定操作的流程。图9A和9B示出计算权重和确定预测模式的不同方法(1)。图10A和10B示出计算权重和确定预测模式的不同方法(2)。图11A和11B示出计算权重和确定预测模式的不同方法(3)。图12A和12B示出计算权重和确定预测模式的不同方法(4)。
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图13A和13B示出计算权重和确定预测模式的不同方法(5)。图14示出计算机的结构。
具体实施例方式下文按照下面顺序描述本发明的优选实施例。1.图像处理设备的结构2.图像处理设备中的最优模式选择操作3.帧内预测单元的结构4.帧内预测模式5.亮度帧内预测操作6.色差帧内预测操作7.计算权重和确定帧内预测模式的不同方法(1)8.计算权重和确定帧内预测模式的不同方法(2)9.计算权重和确定帧内预测模式的不同方法(3)10.计算权重和确定帧内预测模式的不同方法(4)11.计算权重和确定帧内预测模式的不同方法(5)12.通过软件执行图像编码操作情况的结构1.图像处理设备的结构根据本发明实施例的图像编码设备将编码目标图像划分成由(MXM)像素组成的 第一块，并且为第一块内的每个编码目标块确定亮度分量的帧内预测模式。此外，这个图像 编码设备为每个第一块，利用第一块的亮度分量的帧内预测模式，确定色差分量的帧内预 测模式。图1示出图像编码设备的结构。图像编码设备10包括模拟/数字转换器(A/D转 换器)11、屏幕重新排列(screen sorting)缓冲器12、减法单元13、正交变换单元14、量 化单元15、可逆编码单元16、存储缓冲器17和速率控制器18。图像编码设备10还包括逆 量化单元21、逆正交变换单元22、加法单元23、去块滤波器24、帧存储器25、帧内预测单元 31、运动预测单元32、帧内/帧间模式确定单元33和选择器34。A/D转换器11将模拟图像信号转换成数字图像信号以将数字图像信号输出到屏 幕重新排列缓冲器12。屏幕重新排列缓冲器12根据从A/D转换器11输出的图像信号对帧重新排列。屏 幕重新排列缓冲器12根据与编码操作关联的G0P(画面组)结构，对帧进行重新排列并将 经历重新排列的图像信号输出到减法单元13、帧内预测单元31和运动预测单元32。从屏幕重新排列缓冲器输出的图像信号和选择器34 (下文描述)选择的预测值被 提供给减法单元13。选择器34选择帧内预测单元31 (在帧内预测操作描述)产生的预测 值。相应的，减法单元13产生并输出从屏幕重新排列缓冲器12输出的图像信号与帧内编码 操作的帧内预测单元31产生的预测值之间的差信号。选择器34选择运动预测单元32 (在 帧间预测操作描述)产生的预测值。相应的，减法单元13产生并输出从屏幕重新排列缓冲 器12输出的图像信号与帧间编码操作的运动预测单元32产生的预测值之间的差信号。正交变换单元14对减法单元13输出的差信号执行正交变换处理，例如离散余弦变换(DCT)或卡亨南-洛伊夫(Karhimen-Loeve)变换。正交变换单元14将执行正交变换 处理获得的变换系数信号输出到量化单元15。从正交变换单元14输出的变换系数信号和从速率控制器18 (下面描述)输出的 速率控制信号被提供给量化单元15。量化单元15执行变换系数信号的量化并将量化信号 输出到可逆编码单元16和逆量化单元21。量化单元15基于来自速率控制器18的速率控 制信号，对量化参数(例如，量化定标)进行转换以改变量化信号的比特率。从量化单元15输出的量化信号和从帧内预测单元31和运动预测单元32 (下面描 述)输出的编码信息被提供给可逆编码单元16。可逆编码单元16根据例如可变长度编码 或算术编码操作，对量化信号执行可逆编码操作。可逆编码单元16将从帧内预测单元31 或运动预测单元32输出的编码信息输出到存储缓冲器17，其中将该编码信息作为头部信 息加到经历可逆编码操作的输出信号。存储缓冲器17存储来自可逆编码单元16的输出信号。存储缓冲器17以适应于 传输线的传输速率输出存储的输出信号。速率控制器18检测存储缓冲器17的自由空间并且基于自由空间产生速率控制信 号，以将速率控制信号输出到量化单元15。速率控制器18例如从存储缓冲器17获取指示 自由空间的信息。当自由空间减小时，速率控制器18根据速率控制信号减小量化信号的比 特率。当存储缓冲器17的自由空间足够大时，速率控制器18根据速率控制信号增大量化 信号的比特率。逆量化单元21执行从量化单元15提供的量化信号的逆量化操作。逆量化单元21 将通过逆量化操作获得的变换系数信号输出到逆正交变换单元22。逆正交变换单元22执行从逆量化单元21提供的变换系数信号的逆正交变换操 作。逆正交变换单元22产生要被输入正交变换单元14的差信号并将产生的差信号输出到 加法单元23。来自逆正交变换单元22的差信号和来自选择器34的预测值被提供给加法单元 23。加法单元23将预测值和差信号相加，以产生解码图像信号并将解码图像信号输出到去 块滤波器24。去块滤波器24是减小当对图像编码时出现的块变形的滤波器。去块滤波器24执 行过滤运算以从加法单元23提供的解码图像信号中适应性去除块变形，并将经历过滤运 算的解码图像信号输出到帧存储器25。帧存储器25保持从去块滤波器24提供的解码图像信号。也就是说，帧存储器25 保持通过编码和解码操作获得的编码图像。帧内预测单元31在帧内编码操作中利用存储在帧存储器25的解码图像信号，确 定帧内预测模式。当通过帧内预测执行编码操作时，在确定的帧内预测模式下从解码图像 信号产生预测值并输出到选择器34。帧内预测单元31产生关于编码的信息并将该信息输 出到可逆编码单元16。运动预测单元32利用存储在帧存储器25的解码图像信号和从屏幕重新排列缓冲 器12输出的图像信号来检测运动矢量。通过所检测的运动矢量确定帧间预测模式，其中利 用存储在帧存储器25的解码图像信号执行运动补偿。当根据帧间预测执行编码操作时，在 帧间预测模式下从解码图像信号产生预测值并输出到选择器34。运动预测单元32产生关于编码操作的信息并将该信息输出到可逆单元16。帧内/帧间模式确定单元33将帧内预测单元31确定的模式与运动预测单元32 确定的模式进行比较，以选择具有更高编码效率的模式。帧内/帧间模式确定单元33根据 预测模式的选择结果控制选择器34，并将确定所选择的预测模式的帧内预测单元31或运 动预测单元32产生的预测值输出到减法单元13。图1显示帧内预测单元31的结构 其中利用经历去块滤波器24的过滤运算的解 码图像信号。然而，可以利用去块滤波器24执行过滤运算之前的图像信号来执行帧内预测 操作。以此方式，图像编码设备10根据与帧间预测关联的运动补偿产生差信号以及根 据帧内预测产生差信号。图像编码设备10执行和输出正交变换操作、量化操作和可变长度 编码操作。2.图像处理设备的最优模式选择操作在H. 264/AVC中，通过联合模型(AVC参考编码模式)定义高复杂度模式和低复杂 度模式。根据这个定义选择最优模式并执行编码操作。高复杂度模式是用于多通编码的模 式，低复杂度模式是用于单通编码的模式。在低复杂度模式，通过表达式1定义表达编码效率的开销函数，并且对每个预测 模式下计算的开销值进行比较，以利用开销函数来检测最优预测模式。Cost (mode) = SA (T) D+SA (T) DO . . . (1)SA(T)D(绝对变换差之和)是原始图像与预测图像之间的误差值。使用原始图像 与预测图像之间各个像素值的差的绝对误差之和。SA(T)DO是误差值SA(T)D给出的偏移值。通过头部比特和开销(作为模式确定 的权重)来确定SA(T)D。SA(T)D表示在传输附加信息(例如，运动矢量)的过程中提供的 信号量。具体地，为每个编码目标块，由表达式2计算绝对值误差之和SAD (绝对差之和)。 使用在每个预测模式下在原始图像与预测图像之间的差值。
15 15SAD = ΣΣ I0rSO' J) ~ Pr ed(Mode, i, j)| ■ (2)
i=0 j=0不使用表达式2计算的绝对值误差之和SAD，SA⑴D (模式)可以用作表达式3计 算的差相加值。
15 15
SA(T)D(mode) = ΣΣ |Hadamard(Org(i, j) - Pr ed(Mode, i, j))| " ■ (3)
i=0 j=0HadamardO表示哈达马变换操作，其将目标矩阵乘以哈达马变换矩阵而获得，如 表达式4所示。Hadamard (A) = HtAT …(4)哈达马变换矩阵被表示为表达式5。Ht是哈达马变换矩阵的转置矩阵。
在前向预测模式，偏移值SA(T)D0表示为表达式6。SA(T)DO = QPO(QP) (2 X code_number_of_ref_idx_fwd+Bit_to_code_MVDFff) ... (6)这个表达式中，QPO (QP)是将量化参数QP变换成量化定标的函数。MVDFW是与前 向预测关联的运动矢量。Bit_t0_C0de是与运动矢量关联的比特流的编码量。在后向预测模式，偏移值SA(T)D0表示为表达式7。这个表达式中，MVDBW是与后 向预测关联的运动矢量。SA (T) DO = QPO (QP) XBit_to_code_MVDBff ... (7)在双向预测模式，偏移值SA(T)D0还表示为表达式8。 +Bit_to_code_forward_B1k_s i z e+Bit_to_code_backward_Blk_size+Bit_to_code_MVDFff+Bit_to_code_MVDBff) (8)这个表达式中，“Bit_to_code_forward_Blk_size” 和"Bit_to_code_backward_ Blk_size”分别是传输关于与前向预测和后向预测关联的运动补偿块的信息所需的比特流 的编码量。在直接模式，偏移值SA(T)D0表示为表达式9。SA (T) D0 = -16 X QPO (QP) ... (9)在帧内4乘4预测模式，偏移值SA(T)D0表示为表达式10。
SA (T) D0 = 24 X QPO (QP) ... (10)在运动矢量的搜索过程中应用这个开销函数。如表达式11所示，检测具有最小开 销值的运动矢量。Cost = SA (T) D+SA (T) DOSA(T)DO = QPO(QP) (Bits_to_code_vector+2 X code_number_of_ref_index_fwd). . . (11)相应的，当在低复杂度模式中检测最优模式时，图像编码设备10的帧内预测单元 31利用亮度信号计算帧内编码操作中所有预测模式的开销值。具有最小开销值的预测模式 被确定为帧内预测模式。帧内预测单元31利用亮度分量的帧内预测模式确定色差分量的 帧内预测模式。3.帧内预测单元的结构下文，第一块称作(16X16)像素的宏块。帧内预测单元31在宏块内设置(4X4)像素的编码目标块，对每个编码目标块确定亮度分量的帧内预测模式，以及对(16X16)像 素的每个块确定色差分量的帧内预测模式。图2示出帧内预测单元31的结构。帧内预测单元31包括确定亮度分量的帧内预 测模式的亮度分量帧内预测单元31a和确定色差分量的帧内预测模式的色差分量帧内预 测单元31b。
亮度分量帧内预测单元31a例如将编码目标图像划分成多个宏块，并且对宏块内 的每个编码目标块确定亮度分量的帧内预测模式。色差分量帧内预测单元31b利用宏块内 的帧内预测模式计算预测方向的权重，并且基于预测方向的权重为色差分量的宏块确定帧 内预测模式。亮度分量帧内预测单元31a包括处理宏块(MB)图像存储器311、预测准备部分 312、预测存储存储器313、SA(T)D计算部分314、开销推导部分315和开销比较部分316。 色差分量帧内预测单元31b包括权重计算部分317和色差模式确定部分318。处理宏块图像存储器311存储从屏幕重新排列缓冲器12提供的图像信号。处理 宏块图像存储器311将来自所存储的原始图像的图像信号的(4X4)像素的亮度信号(即， 亮度信号的编码目标块)输出到SA(T)D计算部分314。预测准备部分312利用存储在帧存储器25的解码图像信号为每个预测模式产生 亮度分量的预测，并将产生的预测输出到预测存储存储器313。预测准备部分312在开销比 较部分316和色差预测模式确定部分318确定的帧内预测模式下，产生亮度分量和色差分 量的预测并将产生的预测的图像信号输出到选择器34。预测存储存储器313存储所述预测准备部分312产生的每个帧内预测模式的预测 的图像信号。预测存储存储器313基于预测的图像信号，将在相同位置的、大小与编码目标 块相同的编码块的亮度信号输出到SA(T)D计算部分314。SA(T)D计算部分314利用从处理宏块图像存储器311提供的原始图像的编码目 标块的亮度信号和从预测存储存储器313提供的预测中的编码块的亮度信号，计算SA(T)D 和SA(T)DO。SA(T)D计算部分314将计算的SA(T)D和SA(T)DO输出到开销推导部分315。 SA(T)D计算部分314利用表达式2和10，为每个预测模式的亮度信号的每个块计算SA(T) D 和 SA(T)DO。开销推导部分315利用从SA (T) D计算部分314提供的SA (T) D和SA (T) DO执行表 达式1的计算，计算开销值，并将开销值输出到开销比较部分316。开销推导部分315为每 个预测模式的亮度信号的每个块计算开销值。开销比较部分316对每个帧内预测模式下的由开销推销部分315计算的开销值进 行比较。然后，开销比较部分316将具有最小开销值的预测模式确定为最优帧内预测模式。 开销比较部分316将为亮度分量的每个编码目标块所确定的帧内预测模式通知预测准备 部分312、权重计算部分317和可逆编码单元16。权重计算部分317向与色差分量的预测模式对应的每个预测方向的模式分配所 述亮度分量的帧内预测模式，并且基于分配模式的宏块的分布来计算预测方向的权重。权 重计算部分317包括各个模式权重计算部分317a、垂直权重相加部分317b和水平权重相加 部分317c。各个模式权重计算部分317a根据帧内预测模式的频率，从与色差分量的编码目标块对应的亮度分量的编码目标块，计算色差分量的垂直权重和水平权重，即，为宏块的亮 度分量的每个编码目标块确定的帧内预测模式的分布。垂直权重相加部分317b根据为宏块的亮度分量的编码目标块确定的帧内预测模 式的垂直块连续性，执行由各个模式计算部分317a计算的垂直权重的相加。水平权重相加部分317c根据为宏块的亮度分量的编码目标块确定的帧内预测模 式的水平块连续性，执行由各个模式计算部分317a计算的水平权重的相加。以此方式，权重计算部分317为色差分量的每个预测方向计算权重，并将计算权 重输出到色差预测模式确定部分318。色差预测模式确定部分318利用从权重计算部分317提供的每个预测方向的权 重，确定色差分量的最优帧内预测模式，并且向预测准备部分312和可逆编码单元16通知 所确定的色差分量的帧内预测模式。4.帧内预测模式图3示出属于(4X4)像素块(即帧内预测处理目标)的像素信号a到p与与处 理目标块左侧、左上侧、上侧和右上侧相邻的块的像素信号A到M之间的位置关系。当像素 信号A到M属于与处理目标块不同的画面或片段时，确定像素信号A到M是“不可用”像素信号。模式0模式0对应于“垂直预测”。当图3所示的像素信号A、B、C和D都“可用”时，应 用模式0。这种情况下，如图4A和表达式12所示，预测准备部分312利用像素信号A、B、C 和D产生所述块的像素信号a到p的预测值。图4A到图41示出4X4帧内预测模式。a, e, i, m :Ab，f，j，n:B ...(12)c，g，k，o:Cd，h，l，p:D模式1模式1对应于“水平预测”。当图3所示的像素信号I、J、K和L均“可用”时，应 用模式1。这种情况下，如图4B和表达式13所示，预测准备部分312利用像素信号I、J、K 和L产生所述块的像素信号a到p的预测值。a，b，c，d:Ie，f，g，h:J ...(13)i，j，k，l:Km, n,o,p:L模式2模式2对应于“DC预测”。在模式2，当图3所示的像素信号A到D以及I到L均 “可用”时，如图4C和表达式14所示，预测准备部分312利用像素信号A到D以及I到L产 生所述块的像素信号a到P的预测值。(A+B+C+D+I+J+K+L+4) >>3 . . . (14)当图3所示的像素信号A到D均不“可用”时，预测准备部分312利用像素信号A 到D产生所述块的像素信号a到p的预测值，如表达式15所示。
(I+J+K+L+2) >>2 . . . (15)当图3所示的像素信号I到L均不“可用”时，预测准备部分312利用像素信号I 到L产生所述块的像素信号a到p的预测值，如表达式16所示。(A+B+C+D+2) >>2 ... (16)当图3所示的像素信号A到D以及I到L均不“可用”时，预测准备部分312利用 所述块的像素信号a到p的预测值“128”。模式3模式3对应于“左下对角预测”。当图3所示的像素信号A到D以及I到M均“可 用”时，应用模式3。这种情况下，预测准备部分312利用像素信号A到D以及I到M产生 所述块的像素信号a到p的预测值，如图4D和表达式17所示。a (A+2B+C+2) > > 2b, e (B+2C+D+2) >>2c, f, i (C+2D+E+2) >> 2d, g, j, m (D+2E+F+2) >>2 . . . (17)h, k, n (E+2F+G+2) >>2l,o: (F+2G+H+2) >>2p (G+3H+2) > > 2模式4模式4对应于“右下对角预测”。当图3所示的像素信号A到D以及I到M均“可 用”时，应用模式4。这种情况下，预测准备部分312利用像素信号A到D以及I到M产生 所述块的像素信号a到p的预测值，如图4E和表达式18所示。m (J+2K+L+2) > > 2i, n :(I+2J+K+2) >>2e, j, o (M+2I+J+2) >>2a, f, k, p (A+2M+I+2) >>2 ... (18)b, g, 1 (M+2A+B+2) >>2c, h (A+2B+C+2) >>2d (B+2C+D+2) > > 2模式5模式5对应于“右垂直预测”。当图3所示的像素信号A到D以及I到M均“可用” 时，应用模式5。这种情况下，预测准备部分312利用像素信号A到D以及I到M产生所述 块的像素信号a到p的预测值，如图4F和表达式19所示。a, j :(M+A+I) >> 1b, k :(A+B+1) >> 1c, 1 :(B+C+1) >> 1d (C+D+l) >> 1e, n (I+2M+A+2) >>2 …(19)f, o (M+2A+B+2) >>2g, p (A+2B+C+2) >>2
h (B+2C+D+2) > > 2i (M+2I+J+2) >>2m (I+2J+K+2) >>2模式6 模式6对应于“下水平预测”。当图3所示的像素信号A到D以及I到M均“可用” 时，应用模式6。这种情况下，预测准备部分312利用像素信号A到D以及I到M产生所述 块的像素信号a到p的预测值，如图4G和表达式20所示。a, g :(M+I+1) >> 1b, h (I+2M+A+2) >>2c (M+2A+B+2) >> 2d (A+2B+C+2) > > 2e, k :(I+J+1) >> 1 . . . (20)f, 1 :(M+2I+J+2) >>2i, o :(J+K+1) >> 1j, p :(I+2J+K+2) >>2m (K+L+l) >> 1n (J+2K+L+2) >> 2模式7模式7对应于“左垂直预测”。当图3所示的像素信号A到D以及I到M均“可用” 时，应用模式7。这种情况下，预测准备部分312利用像素信号A到D以及I到M产生所述 块的像素信号a到p的预测值，如图4H和表达式21所示。a (A+B+l) >> 1b, i :(B+C+1) >> 1c, j :(C+D+1) >> 1d, k :(D+E+1) >> 11 (E+F+l) >> 1 . . . (21)e (A+2B+C+2) > > 2f, m (B+2C+D+2) >> 2g, n (C+2D+E+2) >>2h, o (D+2E+F+2) >>2p (E+2F+G+2) > > 2模式8模式8对应于“上水平预测”。当图3所示的像素信号A到D以及I到M均“可用” 时，应用模式8。这种情况下，预测准备部分312利用像素信号A到D以及I到M产生所述 块的像素信号a到p的预测值，如图41和表达式22所示。a (I+J+l) >> 1b (I+2J+K+2) >>2c, e :(J+K+1) >> 1d, f (J+2K+L+2) >>2 ... (22)
g, i :(K+L+1) >> 1h, j :(K+3L+2) >>2k, 1, m, n, o, p :L色差信号的编码目标块的预测模式设置为模式0 (垂直预测)、模式1 (水平预测) 和模式2 (DC预测)中的任何一个。5.亮度帧内预测操作接下来描述亮度分量的帧内预测操作。图5示出亮度分量的一个编码目标块的帧 内预测操作的流程。在步骤ST1，帧内预测单元31读取原始图像的像素信号。帧内预测单元31基于存 储在处理宏块图像存储器311中的原始图像的亮度信号，将(4X4)像素的编码目标块的亮 度信号输出到SA(T)D计算部分314，然后处理前进到步骤ST2。在步骤ST2，帧内预测单元31读取预测准备所需的像素信号。帧内预测单元31从 帧存储器25读取预测准备所需的像素信号(亮度信号)并将读取的像素信号提供给预测 准备部分312，然后处理前进到步骤ST3。在步骤ST3到ST6，在每个帧内预测模式，对亮度分量的编码目标块执行该处理。 在步骤ST4，帧内预测单元31许可预测准备部分312准备预测并将预测存储在预测存储存 储器313，然后处理前进到步骤ST5。在步骤ST5，帧内预测单元31计算开销值。帧内预测单元31许可SA(T)D计算部 分314和开销推导部分315利用编码目标块的原始图像的亮度信号和在步骤ST4准备的预 测的亮度信号，计算开销值。为亮度信号的每个帧内预测模式，执行步骤ST4和ST5的处理。当为所有帧内预 测模式完成开销值的计算时，处理从步骤ST6前进到步骤ST7。在步骤ST7，帧内预测单元31确定最优帧内预测模式。帧内预测单元31的开销比 较部分316对为亮度分量的每个帧内预测模式计算的开销值进行比较，以将具有最小开销 值的模式确定为编码目标块的最优帧内预测模式。帧内预测单元31对宏块的每个编码目标块执行图5所示的帧内预测操作，以确定 每个编码目标块的帧内预测模式。6.色差帧内预测操作在色差信号的帧内预测操作中，利用为宏块的亮度分量的编码目标块确定的帧内 预测模式，计算色差分量的每个预测方向的权重，然后从所计算的权重的比较结果确定色 差分量的最优预测模式。例如，当以(16X16)像素的宏块为单位执行色差分量的帧内预测 操作时，亮度信号的编码目标块是(4X4)像素块，并且与色差信号的编码目标块(一个宏 块)对应的亮度分量的块数目是16。相应的，基于为宏块的16个块确定的帧内预测模式， 计算垂直和水平方向的权重。此外，基于所计算的权重的比较结果，将模式0(平均预测)、 模式1 (水平预测)和模式2 (垂直预测)之一确定为色差分量的最优预测模式。这里，模式0到模式8被设置为亮度分量的帧内预测模式。模式0到模式8被分 配为垂直模式、水平模式等。利用分配的模式计算垂直或水平方向的权重。表1示出亮度分量的预测模式与分配模式的对应关系。例如，由于亮度分量的预 测模式之中的模式0是垂直方向的预测，模式0被称作垂直方向的模式V。由于亮度分量的预测模式之中的模式3、5和7的预测方向接近垂直方向，模式3、5和7也称作模式V。由于 亮度分量的预测模式之中的模式1是水平方向的预测，模式1称作水平方向的模式H。由 于亮度分量的预测模式之中的模式6和8的预测方向接近水平方向，模式6和8也称作模 式H。亮度分量的预测模式之中的模式2和4可以称作模式DC。替换的，可以不利用亮度 分量的预测模式之中的模式2和4来计算权重。替换的，亮度分量的预测模式之中的模式 2和4可以称作与垂直和水平方向这两个模式都对应的模式。表1 在权重的计算中，利用分配模式的频率，或者利用色差分量的编码目标块的预定 区域内的模式的频率。在权重的计算中，利用其分配模式相同的亮度分量的块的连续性，或者利用分配 模式相同的块连续的方向。在权重的计算中，利用与亮度分量的块对应的附加值。例如，如表1所示，在亮度 分量的块的每个帧内预测模式，设置附加值。当模式(例如，亮度分量的预测模式中的模式 0和1)的方向与垂直或水平方向相同时，附加值最大。当模式(例如，亮度分量的预测模式 中的模式3、5、6、7和8)的方向相对于垂直或水平方向倾斜时，附加值设置为小于方向是垂 直或水平方向的模式的附加值的值。替换的，可以利用为亮度分量的每个块计算的开销值 或SA(T)D值，设置附加值。当亮度分量的预测模式之中的模式2和4被设置为与垂直和水 平方向这两个模式都对应的模式时，模式2和4的附加值被设置为小于其它模式的值。在权重的计算中，通过组合设置附加值的以上方法可以更加精确地确定色差分量 的帧内预测模式。下文描述权重计算操作。图6A到6C示出更精确确定色差分量的帧内预测模式的 权重计算操作。在权重计算中，考虑色差分量的编码目标块的预指定区域中的分配模式的 频率以及预定方向上分配块的连续性，为每个预测方向计算权重。图6A示出为与色差分量的编码目标块(一个宏块)对应的亮度分量的编码目标
14块确定的帧内预测模式。在图6A，在括号内给出模式。例如，对块0给出模式2，对块1给
出模式0，......，对块15给出模式2。图6B示出在宏块的亮度分量的编码目标块中确定
的预测模式基于表1被分配。图6C示出基于计算的权重确定的色差分量的编码目标块。图7是示出权重计算操作的流程图。在图7，根据预定方向的相同模式的块的连续 数目，加上根据每个模式的频率而计算的权重。在图7的步骤ST11，权重计算部分317获取宏块的亮度分量的帧内预测模式。权 重计算部分317的各个模式权重计算部分317a从开销比较单元316获取要经历色差分量 的帧内预测操作的宏块的亮度分量的每个编码目标块的模式。在步骤ST12，权重计算部分317对权重进行初始化。权重计算部分317的各个模 式权重计算部分317a对垂直权重和水平权重进行初始化，以例如将垂直权重和水平权重 设置为“0”，然后处理前进到步骤ST13。在步骤ST13，权重计算部分317将垂直权重计算目标的范围设置为色差分量的编 码目标块的上端的一条线的块区域，然后处理前进到步骤ST14。在步骤ST14，权重计算部分317确定分配模式V的块是否落入权重计算目标的范 围。当权重计算部分317确定模式V的块落入这个范围时，处理前进到步骤ST15。替换的， 权重计算部分317确定模式V的块没有落入这个范围，处理前进到步骤ST20。在步骤ST15，权重计算部分317根据模式V的频率，加上垂直权重。权重计算部 分317的各个模式权重计算部分317a从落入权重计算目标范围的诸个块计算模式V的块 的附加值之和，并将所述和设置为垂直权重。然后，处理前进到步骤ST16。在图6B，例如， 由于块1、2和3的模式是模式V并且块1和2的亮度分量的帧内预测模式是模式0，加上表 1所示的附加值“2”。由于块3的亮度分量的帧内预测模式是模式5，加上表1所示的附加 值“1”。因此，垂直权重变成“2+2+1 = 5”。在步骤ST16，权重计算部分317确定权重计算目标的范围是否是色差分量的编码 目标块的下端。当权重计算部分317确定权重计算目标的范围不是色差分量的编码目标块 的下端时，处理前进到步骤ST17。替换的，当权重计算部分317确定权重计算目标的范围是 色差分量的编码目标块的下端时，处理前进到步骤ST20。在步骤ST17，权重计算部分317在下方向将垂直权重计算目标范围移动一个块， 然后处理前进到步骤ST18。在步骤ST18，权重计算部分317确定模式V的块是否是垂直连续的。当权重计算 部分317确定模式V的块是垂直连续时，处理前进到步骤ST19。替换的，当权重计算部分 317确定模式V的块不连续时，处理返回到步骤ST16。在步骤ST19，权重计算部分317加上垂直权重。权重计算部分317的垂直权重相 加部分317b将垂直连续块的附加值加到垂直权重，并将附加值之和设置为新的垂直权重。 然后，处理前进到步骤ST16。在图6B，例如，模式V的块5与块1垂直连续。模式V的块 9与块5垂直连续。因此，由于块5的亮度分量的预测模式是模式0，与块5对应的附加值 “2”被加到垂直权重。此外，由于块9中亮度分量的预测模式是模式5，与块9对应的附加 值“ 1”被加到垂直权重。基于这个原因，垂直权重变成“8”。以此方式，当执行从步骤ST13到步骤ST19的处理时，能够计算出基于分配模式的 分布的垂直权重。也就是说，考虑色差分量的编码目标块的预指定区域中的分配模式的频
15率以及分配块的垂直方向的连续性，计算垂直权重。在步骤ST20，权重计算部分317将色差分量的编码目标块的左端的一条线设置为 水平权重计算目标范围，然后处理前进到步骤ST21。在步骤ST21，权重计算部分317确定模式H的分配块是否落入权重计算目标的 范围。当权重计算部分317确定模式H的块落入权重计算目标的范围时，处理前进到步骤 ST22。替换的，当权重计算部分317确定模式H的块没有落入权重计算目标的范围时，处理结束。在步骤ST22，权重计算部分317根据模式H的频率加上水平权重。权重计算部分 317的各个模式权重计算部分317a将落入权重计算目标范围的块中的模式H的块的附加值 进行相加，然后处理前进到步骤ST23。在图6B，例如，由于块4和12的模式是模式H并且 块4的亮度分量的帧内预测模式是模式8，加上表1所示的附加值“1”。此外，由于块12的 亮度分量的帧内预测模式是模式1，加上表1所示的附加值“2”。因此，水平权重变成“3”。在步骤ST23，权重计算部分317确定权重计算目标的范围是否是色差分量的编码 目标块的右端。当权重计算部分317确定权重计算目标的范围不是色差分量的编码目标块 的右端时，处理前进到步骤ST24。替换的，当权重计算部分317确定权重计算目标的范围是 色差分量的编码目标块的右端时，处理结束。在步骤ST24，权重计算部分317在右方向上将水平权重计算目标范围移动一个 块，然后处理前进到步骤ST25。在步骤ST25，权重计算部分317确定模式H的块是否水平连续。当权重计算部分 317确定模式H的块水平连续时，处理前进到步骤ST26。替换的，当权重计算部分317确定 模式H的块不水平连续时，处理前进到步骤ST23。在步骤ST26，权重计算部分317加上水平权重。权重计算部分317的水平权重相 加部分317b将水平连续块的附加值加到水平权重并将附加值之和设置为新的水平权重。 然后，处理返回到步骤ST23。在图6B，例如，模式H的块13与块12水平连续。模式H的块 14与块13水平连续。相应的，由于块13和14中亮度分量的预测模式是模式8，与块13和 14对应的附加值“ 1，，被加到水平权重。基于这个原因，水平权重变成“5”。以此方式，当执行从步骤ST20到步骤ST26的处理时，能够计算出基于分配模式的 分布的水平权重。也就是说，考虑色差分量的编码目标块的预指定区域中的分配模式的频 率以及分配块的水平方向的连续性，计算水平权重。接下来，参照图8所示的流程图描述基于计算权重的比较结果确定最优预测模式 的预测模式确定操作。在步骤ST31，色差预测模式确定部分318设置阈值。色差预测模式确定部分318 设置所述阈值，用于确定所计算的权重是否变成具有确定所述预测模式的意义的阈值。在步骤ST32，色差预测模式确定部分318确定垂直权重和水平权重二者是否都大 于所述阈值。当色差预测模式确定部分318确定垂直和水平权重二者都大于阈值时，处理 前进到步骤ST33。替换的，当色差预测模式确定部分318确定垂直权重、或水平权重、或者 它们二者等于或小于所述阈值时，处理前进到步骤ST34。在步骤ST33，色差预测模式确定部分318将模式0 (平均预测)确定为色差分量的 编码目标块(一个宏块)的预测模式，然后预测模式确定处理结束。
在步骤ST34，色差预测模式确定部分318确定垂直权重是否大于阈值。当色差预 测模式确定部分318确定垂直权重大于阈值时，处理前进到步骤ST35。当色差预测模式确 定部分318确定垂直权重等于或小于阈值时，处理前进到步骤ST36。在步骤ST35，色差预测模式确定部分318将模式2 (垂直预测)确定为色差分量的 编码目标块(一个宏块)的预测模式，然后预测模式确定处理结束。在步骤ST36，色差预测模式确定部分318确定水平权重是否大于阈值。当色差预 测模式确定部分318确定水平权重大于阈值时，处理前进到步骤ST37。当色差预测模式确 定部分318确定水平权重等于或小于阈值时，处理前进到步骤ST38。在步骤ST37，色差预测模式确定部分318将模式1 (水平预测)设置为色差分量的 编码目标块(一个宏块)的预测模式，然后预测模式确定处理结束。在步骤ST38，色差预测模式确定部分318将模式0 (平均预测)确定为色差分量的 编码目标块(一个宏块)的预测模式，然后预测模式确定处理结束。例如，当执行图7所示的过程时，垂直权重变成“8”并且水平权重变成“5”。这里， 当在图8的步骤ST31中阈值被设置为“6”时，执行步骤ST35的处理以将模式2 (垂直预 测)确定为色差分量的编码目标块，如图6C所示。以此方式，当利用亮度分量的预测模式确定色差分量的预测模式时，不需要利用 色差信号计算SA(T)D或推导开销值。因此，能够减小图像处理设备的硬件尺寸。此外，能 够减小信号处理负担。例如，现有技术的方法中，为了为色差信号计算SA(T)D或推导开销值，SA(T)D必 须计算32次。具体地，32次等于4 (帧内色度模式的模式数目)X4 (8X8块中的4X4块 的数目)X 2 (色差信号的Cb和Cr的分量)。为了计算4X 4SAD，如表达式1所示，需要进 行16次减法和16次加法。此外，为了计算4X4SA(T)D，如表达式2所示，需要进行16次减 法、16次加法以及二维正交变换。以此方式，当利用4X4亮度分量的帧内预测模式时，优选的执行37次比较并且执 行32次加法。例如，关于亮度分量的帧内预测的预测方向是否垂直的确定最多执行16次， 即4 ( 一个宏块内列方向的4 X 4块的数目)X 4 ( —个宏块内行方向的4 X 4块的数目)。关 于亮度分量的帧内预测的预测方向是否水平的确定最多执行16次，即4( 一个宏块内列方 向的4 X 4块的数目)X 4 ( —个宏块内行方向的4 X 4块的数目)。此外，由于将垂直权重和 水平权重与阈值最多比较3次，最多执行37次比较。由于不需要从色差信号计算SA(T)D并且不需要准备色差分量的像素信号，能够 获得减小存储装置的尺寸以及减小带宽的优点。例如，当计算色差信号的SA(T)D时，需要 用存储器存储与上侧相邻的一条线对应的像素以及现在被处理的宏块的像素。这里，当图 像信号是YUV420格式并存在1920像素X 1080线时，需要存储1920像素(Cb分量的960像 素和Cr分量的960像素)的像素信号的存储器存储与上侧相邻的一条线对应的像素。为 了存储现在被处理的宏块的像素，需要存储128像素(Cb分量中的8X8的64像素和Cr分 量中的8X8的64像素)的像素信号的存储器。为了进一步存储预测，需要存储512像素 (128像素X4模式)的信号的存储器。然而，当利用4X4亮度分量的帧内预测模式时，可 以利用存储与16块对应的亮度分量的帧内预测模式的存储器。7.计算权重和确定帧内预测模式的不同方法(1)
权重的计算或者预测模式的确定不限于图7和图8所示的过程。接下来描述计算 权重和确定预测模式的另一方法。图9示出仅利用模式频率计算权重和确定预测模式的不 同方法。权重计算部分317基于表1分配与色差分量的编码目标块对应的亮度分量的16 个编码目标块。图9A示出分配后的模式。权重计算部分317利用模式V的块数目作为垂 直权重。权重计算部分317利用模式H的块数目作为水平权重。权重计算部分317将非模 式H和非模式V的模式设置为模式DC，并且计算模式DC的块数目作为模式DC的权重。例 如，当分配模式是图9A所示的模式时，由于模式V的块数目是“8”，权重计算部分317将垂 直权重设置为“8”。由于模式H的块数目是“3”，权重计算部分317将水平权重设置为“3”。 由于非模式H和非模式V的模式的块数目是“5”，权重计算部分317将模式DC的权重设置 为 “5”。色差预测模式确定部分318从垂直权重、水平权重和模式DC的权重中选择具有最 大值的权重，以将与所选择的权重对应的模式确定为色差分量的预测模式。例如，在图9A 的情况下，由于垂直权重具有最大值，模式2被确定为色差分量的预测模式，如图9B所示。由于模式V或模式H的块数目用作权重并且与具有最大值的权重对应的模式被确 定为色差分量的预测模式，所以能够通过简单配置来确定色差分量的预测模式。8.计算权重和确定帧内预测模式的不同方法(2)图10A和10B示出利用各个模式的频率以及与亮度分量的预测模式对应的权重来 计算权重和确定预测模式的不同方法。权重计算部分317基于表1分配与色差分量的编码目标块对应的亮度分量的16 个编码目标块。图10A示出分配后的模式。为图10A所示的每个块，在括号内给出了与亮 度分量的预测模式对应的权重。例如，在括号内给出“1”。权重计算部分317利用用于计算模式V的块数目和垂直权重的预指定区域PV内 的模式V的附加值，计算垂直权重。权重计算部分317利用用于计算模式H的块数目和水 平权重的预指定区域HV内的模式H的附加值，计算水平权重。权重计算部分317利用预指 定的用于计算模式DC的块数目、所述垂直权重和所述水平权重的诸个区域的公共部分中 的模式DC的附加值，计算DC模式的权重。模式DC被设置为非模式H和非模式V的模式的 块。例如，描述分配模式是图10A所示模式的情况。由于模式V的块数目是“6”并且预指 定计算垂直权重的区域PV中的模式V的块1、2和3的附加值是“1”，权重计算部分317将 垂直权重设置为“6+3”。由于模式H的块数目是“5”并且预指定计算水平权重的区域PH 中的模式H的块4和12的附加值是“1”，权重计算部分317将水平权重设置为“5+2”。由 于模式DC的块数目是“5”并且预指定计算垂直权重的区域中的模式DC的块0的附加值是 “1”，权重计算部分317将模式DC的权重设置为“5+1”。色差预测模式确定部分318利用垂直权重、水平权重和模式DC的权重，选择具有 最大值的权重以将与所选择的权重对应的模式确定为色差分量的预测模式。例如，在图10A 的情况下，由于垂直权重具有最大值，模式2被确定为色差分量的预测模式，如图10B所示。以此方式，能够利用每个模式的频率和与亮度分量的预测模式对应的附加值，确 定预测模式。预指定的用于计算垂直权重的区域中的模式DC的附加值和预指定的用于计 算水平权重的区域中的模式DC的附加值可被用于计算模式DC的权重。
9.计算权重和确定帧内预测模式的不同方法(3)图11A和11B示出利用每个模式的频率和与亮度分量的预测模式对应的权重，计 算权重和确定预测模式以计算权重的不同方法。权重计算部分317基于表1分配与色差分量的编码目标块对应的亮度分量的16 个编码目标块。图11A示出分配后的模式。权重计算部分317将预指定的用于计算垂直权重的区域PV中的模式V的块数目 设置为垂直权重。权重计算部分317将预指定的用于计算水平权重的区域PH中的模式H 的块数目设置为水平权重。权重计算部分317将非模式H和非模式V的模式设置为模式DC 的块，并将预指定的计算垂直权重和水平权重的区域PV和PH中的模式DC的块数目设置为 模式DC的权重。例如，当分配模式是图11A所示的模式时，由于在预指定的计算垂直权重 的区域PV中块1、2和3的模式是模式V，权重计算部分317将垂直权重设置为“3”。由于 在预指定的计算水平权重的区域PH中块4和12的模式是模式H，权重计算部分317将水平 权重设置为“2”。由于在区域PV和PH中块0和8的模式是模式DC，权重计算部分317将 模式DC的权重设置为“2”。色差预测模式确定部分318利用垂直权重、水平权重和模式DC的权重，选择具有 最大值的权重以将与被选择的权重对应的模式确定为色差分量的预测模式。例如，在图11A 的情况下，由于垂直权重具有最大值，模式2 (垂直预测)被确定为色差分量的预测模式，如 图11B所示。以此方式，能够仅利用预指定区域中的每个模式的频率来确定预测模式。10.计算权重和确定帧内预测模式的不同方法(4)图12A和12B示出计算权重和确定预测模式的不同方法。在参照图12A和12B 描述的不同方法中，与模式V的块连续数目对应的权重被加到根据模式频率计算的垂直权 重，并且与模式H的块连续数目对应的权重被加到根据模式频率计算的水平权重。在图12A 和12B中，利用从位于宏块的上端的块开始的块的垂直连续数目和从位于宏块的左端的块 开始的块的水平连续数目。权重计算部分317基于表1分配与色差分量的编码目标块对应的亮度分量的16 个编码目标块。图12A示出分配后的模式。权重计算部分317将预指定的用于计算垂直权重的区域PV中的模式V的块数目 与从区域PV中的模式V的块开始的垂直连续块的数目进行相加，并将这个和设置为垂直权 重。权重计算部分317将预指定的用于计算水平权重的区域PH中的模式H的块数目与从 区域PH中的模式H的块开始的水平连续块的数目进行相加，并将这个和设置为水平权重。 例如，描述分配模式是图12A所示的模式的情况。由于预指定的用于计算垂直权重的区域 PV中块1、2和3的模式是模式V并且模式V的块5与块1垂直连续，权重计算部分317将 垂直权重设置为“3+1”。由于预指定的用于计算水平权重的区域PH中块4和12的模式是 模式H并且模式H的块13与块12水平连续，权重计算部分317将水平权重设置为“2+1”。色差预测模式确定部分318利用垂直权重、水平权重和预设阈值，执行图8所示的 预测模式确定操作以确定色差分量的预测模式是否是模式0到2。例如，在图12A的情况 下，当阈值设置为“3”时，模式2 (垂直预测)被确定为色差分量的预测模式，如图12B所示。以此方式，能够利用每个模式的频率以及亮度分量的诸个块的连续性和连续方
19向，确定色差分量的预测模式。关于连续性，根据宏块中的垂直连续块的数目或者水平连续 块的数目，加上垂直权重或水平权重。11.计算权重和确定帧内预测模式的不同方法(5)图13A和13B示出利用表示所计算的编码效率的值(例如SA (T) D或开销值)，计 算权重和确定预测模式以确定亮度分量的预测模式的不同方法。权重计算部分317基于表1分配与色差分量的编码目标块对应的亮度分量的16 个编码目标块。图13A示出分配后的模式。在图13A，在括号内给出每个块的SA(T)D的值。权重计算部分317加上模式V的块的SA(T)D并将这个和设置为垂直权重。权 重计算部分317加上模式H的块的SA(T)D并将这个和设置为水平权重。权重计算部分 317将非模式H和非模式V的模式的块设置为模式DC的块，加上模式DC的块的SA(T) D，并将这个和设置为模式DC的权重。例如，在分配模式是图13A所示的模式的情况下， 由于块2、4、5、7、10、11、12和14的模式是模式V，权重计算部分317将垂直权重设置为 “s2+s4+s5+s7+sl0+sll+sl2+sl4”。由于块1、3和13的模式是模式H，权重计算部分317将 水平权重设置为“sl+s3+sl3”。由于块0、6、8、9和15的模式是模式DC，权重计算部分317 将模式DC的权重设置为“s0+s6+s8+s9+sl5”。色差预测模式确定部分318利用垂直权重、水平权重和模式DC的权重，将具有最 小开销的模式确定为色差分量的预测模式。例如，在图11A的情况下，由于垂直权重具有最 小值，模式2(垂直预测)被确定为色差分量的预测模式，如图13B所示。以此方式，能够仅利用为亮度分量的预测模式设置的附加值确定预测模式。尽管没有示出，但是可以根据表示为亮度分量的每个编码目标块计算的编码效率 的值(例如SA(T)D或开销值)，设置权重的附加值，并且用于计算权重的块的附加值可以 被加到根据模式频率和连续性而计算的垂直权重或水平权重。例如，当SA(T)D或开销值较 小时，权重的附加值较大。替换的，当SA(T)D或开销值较大时，权重的附加值较小。以此方 式，通过设置权重的附加值并且根据SA(T)D或开销值对垂直权重或水平权重进行加权，与 仅利用块数目确定垂直权重或水平权重的情况相比，能够确定最优预测模式。举例描述了计算权重和确定预测模式的方法。然而，如上所述，通过选择性组合每 个模式的频率、色差分量的编码目标块的预指定区域中的每个模式的频率、分配模式相同 的亮度分量的块的连续性、分配模式相同的块的连续方向、与亮度分量的块对应的附加值 等，以及比较所计算的权重，可以确定色差分量的帧内预测模式。12.通过软件执行图像编码操作的配置图像编码设备可以实现为通过程序执行上述一系列处理的计算机。图14示出通过程序执行上述一系列处理的计算机的结构。计算机60的CPU 61 根据记录在ROM 62和记录单元68的计算机程序执行各种处理。RAM 63适当存储在CPU 61执行的计算机程序或数据。CPTO1、ROM 62和RAM 63 经由总线64彼此连接。输入/输出接口 65经由总线64连接到CPU 61。例如触摸面板、键盘、鼠标或麦克 风的输入单元66以及例如显示器的输出单元67连接到输入/输出接口 65。CPU 61根据 从输入单元66输入的指令执行各种处理。CPU 61将处理结果输出到输出单元67。连接到输入/输出接口 65的记录单元68例如是硬盘驱动器，并且记录在CPU 61执行的计算机程序和各种数据。通信单元69经由例如互联网或局域网或者例如数字广播 的有线或无线通信路径的网络与外部设备通信。计算机60经由通信单元69获取计算机程 序并将计算机程序记录在ROM 62或记录单元68。当安装例如磁盘、光盘、磁光盘或半导体存储器的可移除介质72时，驱动器70驱 动可移除介质以获取临时或永久记录的计算机程序、数据等。如果必要，获取的计算机程序 或数据发送至ROM 62、RAM 63或记录单元68。CPU 61读取并执行执行上述一系列处理的计算机程序以对记录在记录单元68或 可移除介质72中的图像信号或经由通信单元69提供的图像信号执行编码操作。本发明的实施例不应该被解释为受限于本文所述的实施例。本发明的实施例公开 了本发明的示例实施例，并且本领域技术人员在不脱离本发明的中心思想的情况下，可以 在本发明的范围内对本发明的实施例进行修改或替代。也就是说，考虑权利要求确定本发 明的中心思想。本专利申请包含2009年4月14日提交到日本专利局的日本优先专利申请JP 2009-097825中公开的主题有关的主题，其全部内容以引用方式并入本文。本领域技术人员应当明白，可以根据设计要求和其它因子想到各种变型、组合、子 组合和替代，只要它们位于权利要求及其等同物的范围内即可。
权利要求
一种图像编码设备，包括亮度分量帧内预测单元，其将编码目标图像划分成由(M×M)像素组成的第一块，并且为第一块的每个编码目标块确定亮度分量的帧内预测模式；以及色差分量帧内预测单元，利用第一块中的所述亮度分量的帧内预测模式来计算预测方向的权重，并且根据所述预测方向的权重来确定第一块的色差分量的帧内预测模式。
2.根据权利要求1的图像编码设备，其中色差分量帧内预测单元对每个预测方向的模 式分配亮度分量的帧内预测模式，并且根据被分配的模式在第一块中的分布来计算所述预 测方向的权重。
3.根据权利要求2的图像编码设备，其中色差分量帧内预测单元将每个预测方向的模 式在第一块中的频率设置为所述预测方向的权重。
4.根据权利要求3的图像编码设备，其中在第一块中，色差分量帧内预测单元将与预测方向是垂直的连续模式的数目对应的权重加到垂直权重，以及将与预测方向是水平的连续模式的数目对应的权重加到水平权重。
5.根据权利要求3的图像编码设备，其中色差分量帧内预测单元将位于第一块的上端 的编码目标块的区域中的、预测方向是垂直的模式的频率设置为垂直权重，以及将位于第 一块的左端的编码目标块的区域中的、预测方向是水平的模式的频率设置为水平权重。
6.根据权利要求4的图像编码设备，其中色差分量帧内预测单元利用从第一块的上端 开始的连续模式的数目作为垂直连续模式的数目，以及利用从第一块的左端开始的连续模 式的数目作为水平连续模式的数目。
7.根据权利要求2的图像编码设备，其中色差分量帧内预测单元将亮度分量的垂直的 模式0、左下对角的模式3、右垂直的模式5和左垂直的模式7设置为预测方向是垂直的模 式，以及将亮度分量的水平的模式1、下水平的模式6和上水平的模式8设置为预测方向是水平 的模式。
8.根据权利要求7的图像编码设备，其中，色差分量帧内预测单元将亮度分量的DC的 模式2和右下对角的模式4设置为与预测方向是垂直的模式和预测方向是水平的模式两者 都对应的模式。
9.根据权利要求2的图像编码设备，其中亮度分量帧内预测单元为每个编码目标块计算表示每个帧内预测模式的编码效 率的值，以将具有最小编码效率的模式设置为亮度分量的帧内预测模式，以及其中色差分量帧内预测单元将表示所述编码效率的所述值指示的权重加到所述预测 方向的权重，以确定所述色差分量的帧内预测模式。
10.一种图像编码方法，包括步骤通过亮度分量帧内预测单元，将编码目标图像划分成由(MXM)像素组成的第一块，并 且为第一块的每个编码目标块确定亮度分量的帧内预测模式；以及通过色差分量帧内预测单元，利用第一块中的所述亮度分量的帧内预测模式计算预测 方向的权重，并且根据所述预测方向的权重确定第一块的色差分量的帧内预测模式。
全文摘要
本发明提供一种图像编码设备和方法。图像编码设备包括亮度分量帧内预测单元，将编码目标图像划分成(M×M)像素的第一块并且为第一块的每个编码目标块确定亮度分量的帧内预测模式；以及色差分量帧内预测单元，利用第一块中的亮度分量的帧内预测模式计算预测方向的权重并且根据预测方向的权重确定第一块的色差分量的帧内预测模式。
文档编号H04N7/32GK101867824SQ201010156630
公开日2010年10月20日 申请日期2010年4月6日 优先权日2009年4月14日
发明者中里宗弘, 小鹰直彦 申请人:索尼公司