专利名称：图像编码方法、图像解码方法、图像编码装置、图像解码装置及图像编码解码装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及图像编码方法、图像解码方法、图像编码装置、图像解码装置及图像编码解码装置，尤其涉及画质的恶化较小的图像编码方法、图像解码方法、图像编码装置、图像解码装置及图像编码解码装置。
背景技术：
近年来，包括经由因特网的电视会议、数字视频广播和影像内容的流媒体(streaming)在内的、例如视频点播类型的服务用的应用的数量增加，这些应用依赖于影像信息的发送。在发送或者记录影像数据时，相当大的量的数据通过带宽有限的现有技术的传输路径进行发送、或者被存储在数据容量有限的现有技术的存储介质中。现有技术中，为了在传输信道及存储介质中发送及存储影像信息，对数字数据的量进行压缩或者削减是必不可缺的。因此，研发了影像数据的压缩用的多种影像编码标准。这种影像编码标准例如是用H. 26x表示的ITU - T (国际电信联盟电信标准化部)标准、和用MPEG — x表示的ISO/IEC标准。当前最新而且是最先进的影像编码标准是用H. 264/AVC或者MPEG — 4AVC表示的标准(参照非专利文献I和非专利文献2)。另外，作为下一代图像编码标准即HEVC (High Efficiency Video Coding :高效视频编码)标准，正在进行提高编码效率的各种研究(非专利文献3)。现有技术文献非专利文献
非专利文献1:1S0/IEC14496_10 “MPEG_4PartIOAdvanced Video Coding”非专利文献2 Thomas Wiegand et al, “Overview of the H. 264/AVCVideo Coding Standard”，IEEE TRANSACTIONS ON CIRCUITS AND SYSTEMS FOR VIDEOTECHNOLOGY, JULY2003, PP. 1-1非专利文献3 :Joint Collaborative Team on Video Coding(JCT-VC)of ITU-TSG16 WP3 and IS0/IEC JTCl/SC29/WG115th Meeting:Geneva, CH, -6-23March, 201IJCTVC-E603Title:WD3:Working Draft3of High-Efficiency Video Coding ver. 7http://phenix.1nt-evry. fr/jet/doc_end_user/documents/5_Geneva/wgll/JCTVC-E603-v7. zip
发明概要发明要解决的问题近年来，在谋求既能保持编码效率又能改善画质。
发明内容
因此，本发明正是为了解决上述现有问题而提出的，其目的在于，提供一种图像编码方法及图像解码方法，能够改善已编码图像及已解码图像的画质。
用于解决问题的手段本发明的一个方式的图像编码方法，对构成图像的输入块进行编码，该图像编码方法包括预测步骤，通过对所述输入块进行预测来生成预测块；计算步骤，从所述输入块减去所述预测块，由此计算出残差块；变换/量化步骤，对所述残差块进行变换及量化，由此计算出量化系数；逆量化/逆变换步骤，对所述量化系数进行逆量化及逆变换，由此计算出已编码残差块；生成步骤，将所述已编码残差块和所述预测块相加，由此生成临时已编码块；判定步骤，判定是否需要偏置处理，并生成表示判定结果的第I标志信息，该偏置处理用于对因所述变换/量化步骤的量化而包含于所述临时已编码块中的误差进行修正；偏置处理步骤，在通过所述判定步骤判定为需要偏置处理的情况下，对所述临时已编码块执行偏置处理；以及可变长编码步骤，对所述量化系数和所述第I标志信息进行可变长编码。另外，本发明的全部或者具体的方式也可以实现为系统、方法、集成电路、计算机程序或者记录介质，还可以实现为系统、方法、集成电路、计算机程序及记录介质的任意组合。发明效果根据本发明，能够减轻色差信号的失真，并改善主观画质。
图1是表示本发明的实施方式I的图像编码装置的结构的一例的框图。图2是表示现有技术的色差信号的编码方法的一例的框图。图3是表示现有技术的色差信号的编码方法的一例的流程图。图4是表示本发明的实施方式I的色差信号帧内(intra)预测的一例的框图。图5是表示本发明的实施方式I的色差信号帧内预测的一例的流程图。图6是表示本发明的实施方式I的色差信号帧内预测值计算的一例的示意图。图7是表示本发明的实施方式2的色差信号帧内预测的一例的框图。图8是表示本发明的实施方式2的色差信号帧内预测的一例的流程图。图9是表示本发明的实施方式3的色差信号帧内预测的一例的框图。图10是表示本发明的实施方式3的色差信号帧内预测的一例的流程图。图1lA是表示本发明的实施方式3的色差信号帧内预测的偏置处理单位的一例的示意图，是表示对每个块使用个别的偏置值的示例的图。图1lB是表示本发明的实施方式3的色差信号帧内预测的偏置处理单位的一例的示意图，是表示在区域A中使用相同的偏置值的示例的图。图12是表示本发明的实施方式4的图像解码装置的结构的一例的框图。图13是表示现有技术的色差信号的解码方法的一例的框图。图14是表示现有技术的色差信号的解码方法的一例的流程图。图15是表示本发明的实施方式4的色差信号帧内预测的一例的框图。图16是表示本发明的实施方式4的色差信号帧内预测的一例的流程图。图17是表示本发明的实施方式5的色差信号帧内预测的一例的框图。图18是表示本发明的实施方式5的色差信号帧内预测的一例的流程图。图19是表示本发明的实施方式6的色差信号帧内预测的一例的框图。
图20是表示本发明的实施方式6的色差信号帧内预测的一例的流程图。图21是表示本发明的实施方式4的色差信号巾贞内预测的一例的prediction unit(预测单元)的语法。图22是表示本发明的实施方式6的色差信号帧内预测的一例的slicedata(片数据)的语法。图23是实现内容分发服务的内容供给系统的整体结构图。图24是数字广播用系统的整体结构图。图25是表示电视机的结构例的模块图。图26是表示对作为光盘的记录介质进行信息的读写的信息再现/记录部的结构例的模块图。图27是表示作为光盘的记录介质的构造例的图。图28A是表示便携电话的一例的图。图28B是表示便携电话的结构例的模块图。图29是表示复用数据的结构的图。图30是示意地表示各流在复 用数据中怎样被复用的图。图31是更详细地表示在PES包序列中视频流怎样被保存的图。图32是表示复用数据的TS包和源包的构造的图。图33是表示PMT的数据结构的图。图34是表示复用数据信息的内部结构的图。图35是表示流属性信息的内部结构的图。图36是表示识别影像数据的步骤的图。图37是表示实现各实施方式的动态图像编码方法及动态图像解码方法的集成电路的结构例的模块图。图38是表示切换驱动频率的结构的图。图39是表示识别影像数据、切换驱动频率的步骤的图。图40是表示将影像数据的标准与驱动频率建立了对应的查找表的一例的图。图41A是表示将信号处理部的模块共用的结构的一例的图。图41B是表示将信号处理部的模块共用的结构的另一例的图。
具体实施例方式(作为本发明的基础的见解)HEVC标准例如在按照图1和图12所示进行大致划分时，由预测、变换、量化、熵编码这些处理构成。其中，预测又被划分为帧间预测和帧内预测。帧内预测是指由在处理对象宏块的上侧或左侧等邻接的宏块的邻接像素通过插补来生成预测像素，并对与该预测像素的差分进行编码。在HEVC标准的帧内预测中，进行基于像素级别的预测而不是基于DCT系数的预测，而且也利用了纵向、横向及斜向的像素预测样式(pattern)。使用图2、图3、图13和图14说明现有技术的色差信号帧内预测。对在现有技术的图像编码方法中实施色差信号帧内预测的色差信号帧内预测部100的结构进行说明。图2是表示现有技术的色差信号帧内预测部100的结构的一例的框图。如图2所示，色差信号帧内预测部100包括帧内预测色差信号生成部110、残差信号计算部120、变换/量化部130、逆量化/逆变换部135、已编码信号生成部140和编码部150。对现有技术的色差信号帧内预测部100的动作进行更详细的说明。图3是表示色差信号帧内预测部100的处理的流程的流程图。首先，帧内预测色差信号生成部110根据帧内预测模式生成帧内预测色差信号，并输出给残差信号计算部120和已编码信号生成部140 (步骤S1001)。帧内预测模式是指表示帧内预测色差信号的生成方法的索引号码。帧内预测色差信号是根据帧内预测模式适当使用邻接块的已编码亮度信号、邻接块的已编码色差信号和处理对象块的已编码亮度信号而生成的。然后，残差信号计算部120利用输入色差信号和帧内预测色差信号计算残差信号，并输出给变换/量化 部130 (步骤S1002)。残差信号是通过输入色差信号与帧内预测色差信号的差分运算而计算出的。然后，变换/量化部130对残差信号进行变换及量化来计算出量化系数，并输出给逆量化/逆变换部135和编码部150 (步骤S1003)。变换是指将空域的残差信号变换为频域的系数的处理。并且，在量化处理中，在较稀疏的区间中对通过残差信号的变换而得到的频域的系数值进行近似。此时，将表示稀疏度的值称为量化参数(下面也称为QP)。QP越大，在越宽区间中进行近似，由此原始的输入色差信号与后述的已编码色差信号直接的误差(量化误差)增大。然后，逆量化/逆变换部135对量化系数进行逆量化及逆变换来计算已编码残差信号，并输出给已编码信号生成部140(步骤S1004)。逆量化及逆变换按照与步骤S1003完全相反的步骤进行。然后，已编码信号生成部140利用已编码残差信号和帧内预测色差信号生成已编码色差信号(步骤S1005)。已编码信号生成部140将所生成的已编码色差信号保存在未图示的存储器中。帧内预测色差信号生成部110使用被保存在存储器中的已编码色差信号作为邻接块的已编码信号，来生成帧内预测色差信号。这同样适用于已编码亮度信号(省略说明)。已编码色差信号是通过已编码残差信号和帧内预测色差信号的加法运算而计算出的。然后，编码部150对量化系数和帧内预测模式进行编码并计算比特流(步骤S1006)。编码处理用于对量化系数分配可变的符号以使比特长度变短，提高压缩效率。通过有效的数据压缩而得到的比特流被传输或者记录。对在现有技术的图像解码方法中实施色差信号帧内预测的色差信号帧内预测部300的结构进行说明。图13是表示现有技术的色差信号帧内预测部300的结构的一例的框图。如图13所示，色差信号帧内预测部300包括可变长解码部310、残差信号取得部320、帧内预测色差信号生成部330、已解码色差信号生成部340。使用图14更详细地说明现有技术的色差信号帧内预测部300的动作。图14是表示色差信号帧内预测部300的处理的流程的流程图。首先，色差信号帧内预测部300对比特流进行可变长解码来取得量化系数和帧内预测模式，并输出给残差信号取得部320和帧内预测色差信号生成部330 (步骤S3001)。然后，残差信号取得部320对量化系数进行逆量化和逆变换来取得已解码残差信号，并输出给已解码色差信号生成部340 (步骤S3002)。已解码残差信号通过编码处理时的量化而在较稀疏的区间中进行近似，因而如果使用该已解码残差信号来生成已解码色差信号，则将与原始的输入图像之间产生误差。然后，帧内预测色差信号生成部330根据帧内预测模式来生成帧内预测色差信号，并输出给已解码色差信号生成部340 (步骤S3003)。帧内预测色差信号是根据帧内预测模式适当使用邻接块的已解码亮度信号、邻接块的已解码色差信号和处理对象块的已解码亮度信号而生成的。然后，已解码色差信号生成部340利用已解码残差信号和帧内预测色差信号来生成已解码色差信号(步骤S3004)。已解码色差信号是通过已解码残差信号和帧内预测色差信号的加法运算而计算出的。由已解码色差信号生成部340生成的已解码色差信号被保存在未图示的存储器中，并在以后的帧内预测等时使用。但是，在上述的现有技术中，由于是在输入信号与预测信号的差分即残差信号的编码中进行量化，因而QP越大，输入信号与已编·码色差信号之间的误差、或者输入信号与已解码色差信号之间的误差越大。尤其是在色差信号中，微小的数值偏差作为主观画质中的颜色失真而明显表现出来。为了解决上述问题，本发明的一个方式的图像编码方法，对构成图像的输入块进行编码，该图像编码方法包括预测步骤，通过对所述输入块进行预测来生成预测块；计算步骤，从所述输入块减去所述预测块，由此计算出残差块；变换/量化步骤，对所述残差块进行变换及量化，由此计算出量化系数；逆量化/逆变换步骤，对所述量化系数进行逆量化及逆变换，由此计算出已编码残差块；生成步骤，将所述已编码残差块和所述预测块相加，由此生成临时已编码块；判定步骤，判定是否需要偏置处理，并生成表示判定结果的第I标志信息，该偏置处理用于对因所述变换/量化步骤的量化而包含于所述临时已编码块中的误差进行修正；偏置处理步骤，在通过所述判定步骤判定为需要偏置处理的情况下，对所述临时已编码块执行偏置处理；以及可变长编码步骤，对所述量化系数和所述第I标志信息进行可变长编码。根据上述结构，能够减轻通过量化而产生的误差(量化误差)。即，能够有效防止画质的恶化。另外，也可以是，所述偏置处理是对包含于所述临时已编码块中的像素的像素值加上偏置值的处理。并且，也可以是，在所述判定步骤中，还判定在针对所述临时已编码块的偏置处理中是使用与所述输入块邻接的已经被编码的块用的所述偏置值、还是使用所述临时已编码块用的重新计算出的所述偏置值，并生成表示判定结果的第2标志信息。并且，也可以是，在所述偏置处理步骤中，使用所述第2标志信息所表示的所述偏置值对所述临时已编码块执行偏置处理。并且，也可以是，在所述可变长编码步骤中，还对所述第2标志信息进行可变长编码。另外，也可以是，在所述偏置处理步骤中，针对包含于所述临时已编码块中的多个像素之中的、所述输入块中的像素值的主观性的颜色失真变明显的规定范围内的像素，有选择地执行偏置处理。
另外，也可以是，在所述判定步骤中，在所述判定步骤中，在包含于所述输入块中的所有像素的像素值在所述规定范围之外的情况下，判定为不需要针对与该输入块对应的所述临时已编码块的偏置处理。作为一例，也可以是，包含于所述输入块中的各个像素的像素值用YUV形式表述。另外，也可以是，在所述图像编码方法中，对依据于第I标准的编码处理和依据于第2标准的编码处理进行切换，作为依据于所述第I标准的编码处理，执行所述判定步骤、所述偏置处理步骤、所述可变长编码步骤，并且还对表示编码处理的标准的识别符进行编码。本发明的一个方式的图像解码方法，对比特流进行解码并生成已解码块，该图像解码方法包括可变长解码步骤，对所述比特流进行可变长解码，由此取得量化系数和表示是否需要偏置处理的第I标志信息；取得步骤，对所述量化系数进行逆量化及逆变换，由此取得已解码残差块；预测步骤，通过对所述已解码块进行预测来生成预测块；生成步骤，将所述已解码残差块和所述预测块相加，由此生成临时已解码块；以及偏置处理步骤，在所述第I标志信息表示需要偏置处理的情况下，对所述临时已解码块执行偏置处理，由此生成所述已解码块，该偏置处理用于对因量化而包含于所述临时已解码块中的误差进行修正。另外，也可以是，所述偏置处理是对包含于所述临时已解码块中的像素的像素值加上偏置值的处理。并且，也可以是，在所述可变长解码步骤中还取得第2标志信息，该第2标志信息表示在针对所述临时已解码块的偏置处理中是使用与所述已解码块邻接的已经被解码的块用的所述偏置值、还是使用所述临时已解码块用的重新计算出的所述偏置值。并且，也可以是，在所述偏置处理步骤中，使用所述第2标志信息所表示的所述偏置值对所述临时已解码块执行偏置处理。作为一例，也可以是，包含于所述已解码块中的各个像素的像素值用YUV形式表述。 另外，也可以是，在所述图像解码方法中，根据包含于比特流中的表示第I标准或者第2标准的识别符，对依据于所述第I标准的解码处理和依据于所述第2标准的解码处理进行切换，在所述识别符表示第I标准的情况下，作为依据于所述第I标准的解码处理，执行所述可变长解码步骤和所述偏置处理步骤。本发明的一个方式的图像编码装置，对构成图像的输入块进行编码，该图像编码装置具有预测部，通过对所述输入块进行预测来生成预测块；计算部，从所述输入块减去所述预测块，由此计算出残差块；变换/量化部，对所述残差块进行变换及量化，由此计算出量化系数；逆量化/逆变换部，对所述量化系数进行逆量化及逆变换，由此计算出已编码残差块；生成部，将所述已编码残差块和所述预测块相加，由此生成临时已编码块；判定部，判定是否需要偏置处理，并生成表示判定结果的第I标志信息，该偏置处理用于对因所述变换/量化部的量化而包含于所述临时已编码块中的误差进行修正；偏置处理部，在通过所述判定部判定为需要偏置处理的情况下，对所述临时已编码块执行偏置处理；以及可变长编码部，对所述量化系数和所述第I标志信息进行可变长编码。本发明的一个方式的图像解码装置，对比特流进行解码并生成已解码块，该图像解码装置具有可变长解码部，对所述比特流进行可变长解码，由此取得量化系数和表示是否需要偏置处理的第I标志信息；取得部，对所述量化系数进行逆量化及逆变换，由此取得已解码残差块；预测部，通过对所述已解码块进行预测来生成预测块；生成部，将所述已解码残差块和所述预测块相加，由此生成临时已解码块；以及偏置处理部，在所述第I标志信息表示需要偏置处理的情况下，对所述临时已解码块执行偏置处理，由此生成所述已解码块，该偏置处理用于对因量化而包含于所述临时已解码块中的误差进行修正。本发明的一个方式的图像编码解码装置具有上述记载的图像编码装置和上述记载的图像解码装置。另外，本发明的全部或者具体的方式也可以实现为系统、方法、集成电路、计算机程序或者记录介质，还可以实现为系统、方法、集成电路、计算机程序及记录介质的任意组合下面，参照
本发明的实施方式。<图像编码装置>图1是表示本发明的实施方式I 3的图像编码装置200的结构的一例的框图。图像编码装置200对图像数据进行压缩编码。例如，按每个块向图像编码装置200输入图像数据作为输入信号。图像编码装置200对所输入的输入信号进行变换、量化及可变长编码，由此生成编码信号(比特流)。如图1所示，图像编码装置200具有减法器205、变换/量化部210、熵编码部220、逆量化/逆变换部230、加法器235、解块滤波器240、存储器250、帧内预测部260、运动检测部270、运动补偿部280、帧内/ 帧间切换开关290。减法器250计算输入信号(输入块)与预测信号(预测块)的差分即预测误差(残差块)。变换/量化部210通过对空域的预测误差进行变换，生成频域的变换系数。例如，变换/量化部210对预测误差进行DCT (Discrete Cosine Transform :离散余弦变换)变换来生成变换系数。另外，变换/量化部210通过对变换系数进行量化来生成量化系数。熵编码部220通过对量化系数进行可变长编码来生成编码信号。并且，熵编码部220对由运动检测部270检测出的运动数据(例如运动矢量)、第I及第2标志信息(后述)、以及偏置值(后述)等进行编码，并包含在编码信号中进行输出。逆量化/逆变换部230通过对量化系数进行逆量化，将变换系数复原。另外，熵编码部220通过对复原后的变换系数进行逆变换，将预测误差复原。另外，被复原后的预测误差通过量化处理而丢失信息，因而与减法器205生成的预测误差不一致。即，被复原后的预测误差包含量化误差。加法器235将被复原后的预测误差与预测信号相加，由此生成本地解码图像(已编码块)。解块滤波器240对所生成的本地解码图像进行解块滤波处理。存储器250是用于存储在运动补偿中使用的参照图像的存储器。具体地讲，存储器250存储被实施了解块滤波处理的本地解码图像。帧内预测部260通过进行帧内预测来生成预测信号(帧内预测信号)。具体地讲，帧内预测部260参照由加法器235生成的本地解码图像中的编码对象块(输入信号)的周围图像进行帧内预测，由此生成帧内预测信号。运动检测部270检测输入信号与被存储在存储器250中的参照图像之间的运动数据(例如运动矢量)。运动补偿部280根据检测到的运动数据进行运动补偿，由此生成预测信号(帧间预测信号)。帧内/帧间切换开关290选择帧内预测信号和帧间预测信号中的某一种信号，将所选择的信号作为预测信号输出给减法器205和加法器235。根据以上所述的结构，本发明的实施方式I 3的图像编码装置200对图像数据进行压缩编码。(实施方式I)实施方式I的图像编码方法包括预测步骤，通过对输入块进行预测来生成预测块；计算步骤，从输入块减去预测块，由此计算出残差块；变换/量化步骤，对残差块进行变换及量化，由此计算出量化系数；逆量化/逆变换步骤，对量化系数进行逆量化及逆变换，由此计算出已编码残差块；生成步骤，将已编码残差块和预测块相加，由此生成临时已编码块；偏置处理步骤，对临时已编码块执行偏置处理；以及可变长编码步骤，对量化系数进行可变长编码。另外，偏置(offset)处理是指用于对通过变换/量化步骤的量化而包含于临时已编码块中的误差进行修正的处理。更具体地讲，偏置处理是指对包含于临时已编码块中的像素的像素值加上偏置值的处理。另外，包含于输入块中的各个像素的像素值没有特殊限定，但是下面以用YUV形式进行表述为前提来进行说明。另外，在下面的示例中，对通过帧内预测来生成预测块的情况进行说明，但本发明不限于此，例如也可以通过帧间预测来生成预测块。说明在本实施方式中，在色差信号的偏置处理中实施帧内预测方法的图像处理装置(色差信号帧内预测部)500的结构。图4是表示本发明的实施方式I的图像处理装置500的结构的一例的框图。另外，如后面所述，本发明的实施方式I的图像处理装置500相当于对图像信号进行压缩编码并输出编码图像数据的图像编码装置200的一部分。如图4所示，图像处理装置500包括帧内预测色差信号生成部510、残差信号计算部520、变换/量化部530、逆量化/逆变换部535、临时已编码色差信号生成部540、第I直流成分计算部550、第2直流成分计算部555、偏置值计算部560、编码部570、和偏置值相加部 580。使用图5更详细地说明本发明的实施方式I的图像处理装置500的动作。图5是表示图像处理装置500的处理的流程的流程图。首先，帧内预测色差信号生成部510根据帧内预测模式生成帧内预测色差信号，并输出给残差信号计算部520和临时已编码色差信号生成部540 (步骤S5001)。帧内预测色差信号是根据帧内预测模式适当使用邻接块的已编码亮度信号、邻接块的已编码色差信号和处理对象块的已编码亮度信号而生成的。然后，残差信号计算部520利用输入色差信号和帧内预测色差信号计算残差信号，并输出给变换/量化部530 (步骤S5002)。残差信号是通过输入色差信号与帧内预测色差信号的差分运算而计算出的。然后，变换/量化部530对残差信号进行变换及量化来计算出量化系数，并输出给逆量化/逆变换部535和编码部570 (步骤S5003)。在量化处理中，在较稀疏的区间中对通过残差信号的变换而得到的频域的系数值进行近似。此时，QP越大，在越宽区间中近似，原始的输入色差信号与后述的临时已编码色差信号之间的误差增大。然后，逆量化/逆变换部535对量化系数进行逆量化及逆变换来计算出已编码残差信号，并输出给临时已编码色差信号生成部540 (步骤S5004)。逆量化及逆变换按照与步骤S5003完全相反的步骤进行。然后，临时已编码色差信号生成部540利用已编码残差信号和帧内预测色差信号生成临时已编码色差信号，并输出给第2直流成分计算部555和偏置值相加部580 (步骤S5005 )。临时已编码色差信号是通过已编码残差信号和帧内预测色差信号的加法运算而计算出的。然后，第I直流成分计算部550计算输入色差信号的直流成分，并输出给偏置值计算部560 (步骤S5006)。其中，直流成分是指信号波形的平均值，例如是通过计算输入色差信号(包含于编码对象块中的多个像素)的像素值的平均值而计算出的。并且，也可以将对输入色差信号进行频率变换得到的DC成分作为输入色差信号的直流成分。然后，第2直流成分计算部555计算临时已编码色差信号的直流成分，并输出给偏置值计算部560 (步骤S5007)。其中，直流成分的计算方法是利用与步骤S5006相同的方法进行的。然后，偏置值计算部560利用输入色差信号的直流成分和临时已编码色差信号的直流成分计算出偏置值，并输出给编码部570和偏置值相加部580 (步骤S5008)。偏置值的具体计算方法将在后面进行说明。然后，编码部570对量化系数和帧内预测模式和偏置值进行编码并计算比特流(步骤 S5009)。然后，偏置值相 加部580对临时已编码色差信号加上偏置值来生成已编码色差信号(步骤S5010)。由偏置值相加部580进行相加后的已编码色差信号将在后面的帧内预测等时使用，因而被保存在未图示的存储器中。对构成图像的所有的块反复进行上述的步骤S5001 S5010的处理。在此，对偏置值进行说明。例如，按照如下的(式I)计算输入色差信号的直流成分与临时已编码色差信号的直流成分的偏置值。[数式I]tmp_offset=average (InputC) -average (tmpRecC) ···(式 I)(式I)是将直流成分作为各个色差信号的像素值的平均的示例。InputC表示输入色差信号块，tmpRec C表示临时已编码色差信号。average O表示计算输入块内的信号值的平均的函数。根据(式I)计算出的偏置值tmp_0fTSet被精确到小数，使用该值能够高精度地将已编码色差信号复原，但是在进行编码时的比特流的比特量增大。因此，如(式2)所示，对偏置值进行量化处理及裁剪(clipping)处理，以便削减信息量。[数式2]offset = Clip (Disc (tmp_offset))…(式 2)offset是偏置值计算部560的输出值，是实际上被加到临时已编码色差信号的整数精度的偏置值。DiscO表示将小数精度的偏置值tmp_0fTSet量化为参数pi的整数倍的值的函数。ClipO表示利用参数P2将指定范围外的值取整为指定范围的最大值或者最小值的处理。图6表不偏置值的量化处理及裁剪处理的一例。其中，各个参数pl、p2是整数值。该参数pl、p2例如是使用编码信号的比特数的制约、基于已编码图像的主观画质的手动设定、与量化系数的关系、以及输入色差信号与临时已编码色差信号的差分值的统计数据等而确定的。由此，能够降低输入色差信号与已编码色差信号之间的误差(即通过量化而产生的误差=量化误差)，抑制已编码色差信号的颜色失真。另外，已编码色差信号也可以在以后进行处理的块的色差信号帧内预测、亮度信号帧内预测、色差信号帧间预测、或者亮度信号帧间预测中使用。由此，能够进一步提高预测精度，实现较高的编码效率。另外，也可以是，将第I直流成分计算部550和第2直流成分计算部555作为任意一方，在计算输入色差信号和临时已编码色差信号各自的直流成分时共用。由此，能够以较小的电路规模实现图像处理装置500。另外，同样可以对亮度信号实施上述的偏置处理。由此，能够得到明亮度更接近输入信号的已编码图像信号。(实施方式2)实施方式2的图像编码方法还包括判定步骤，判定是否需要用于对因变换/量化步骤的量化而包含于临时已编码块中的误差进行修正的偏置处理，并生成表示判定结果的第I标志信息。并且，在偏置处理步骤中，在通过判定步骤判定为需要偏置处理的情况下，对临时已编码块执行偏置处理。并且，在可变长编码步骤中，还对第I标志信息进行可变长编码。
下面，说明本发明的实施方式2的图像处理装置(色差信号帧内预测部)600的动作。图7是表示实施方式2的图像处理装置600的结构的框图。如图7所示，图像处理装置600具有帧内预测色差信号生成部610、残差信号计算部620、变换/量化部630、逆量化/逆变换部635、临时已编码色差信号生成部640、第I直流成分计算部650、第2直流成分计算部655、偏置值计算部660、编码部670、偏置值相加部680、偏置处理判定部690。S卩，图7的图像处理装置600与图4的图像处理装置500相比，不同之处在于还具有偏置处理判定部690。图像处理装置600的其它结构与图像处理装置500相同，因而不重复详细说明。对图像处理装置600具有的多个构成要素中与实施方式I的图像处理装置500相同的构成要素省略说明，对作为不同之处的偏置处理判定部690进行说明。具体地讲，在实施方式2中，对每个块判定是否需要偏置处理，仅对被判定为需要的块实施偏置值的计算。下面，说明图像处理装置600进行的色差信号帧内预测。图8是表示实施方式2的图像编码方法的色差信号帧内预测的流程图。在图8中，对与在图5的实施方式I中说明的处理相同的处理不重复详细说明。因此，主要说明图8的步骤S6006 S6010。在步骤S6006，偏置处理判定部690判定是否需要处理对象块的偏置处理。在进行判定时，例如使用输入色差信号和输入亮度信号。关于由于输入色差信号与已编码色差信号之间的误差而产生的颜色失真，即使是相同的误差量，根据色差信号和亮度信号的值，主观画质中的色差失真的外观也不同。因此，在色差空间和亮度空间中，当在主观画质中颜色失真变明显的范围(下面也称为范围A)中存在输入信号的情况下，判定为需要偏置处理。范围A的数据构造可以利用YUV或者RGB各成分的最大值、最小值进行表述，也可以利用具有YUV或者RGB这三轴的彩色地图(color map)进行表述。并且，在进行判定时使用的输入信号例如可以是处理对象块内的输入色差信号和输入亮度信号的平均值、通过频率变换得到的DC成分、中值等。另外，在判定是否需要处理对象块的偏置处理时，也可以仅使用色差空间的值进行判定。由此，能够抑制偏置处理判定部690的运算量和电路规模。S卩，也可以是，在偏置处理步骤中，对包含于临时已编码块中的多个像素中的、输入块中的像素值在主观性颜色失真变明显的预定范围内的像素，有选择地执行偏置处理。并且，也可以是，在判定步骤中，在包含于输入块中的所有像素的像素值在预定范围之外的情况下，判定为不需要针对与该输入块对应的临时已编码块的偏置处理。当在步骤S6006判定为需要偏置处理的情况下，在步骤S6007 S6009进行与实施方式I相同的偏置值的计算。另一方面，当在步骤S6006判定为不需要偏置处理的情况下，在步骤S6010，由编码部670对分配最小比特 量的值设定偏置值。由此，不需要对表示是否需要偏置处理的信息进行编码，能够以最小比特量实现是否需要偏置处理的判定。因此，能够抑制比特流的比特量的增大，并抑制已编码色差信号的颜色失真。但是，也可以将表示是否需要偏置处理的信息(第I标志信息)作为偏置值而独立地包含于比特流中。另外，也可以是，当在步骤S6006判定为不需要偏置处理的情况下，对是否需要偏置处理的信息(即第I标志信息)进行编码。在这种情况下，不进行步骤S6012的偏置值的相加，因而能够抑制运算量的增大。另外，也可以是，在步骤S6006中使用临时已编码色差信号来判定是否需要偏置处理。由于在解码装置侧也能够生成与临时已编码色差信号相同的信号，并且在解码装置侧也能够判定是否需要偏置处理，因而不需要将第I标志信息包含在比特流中，在需要偏置处理的情况下，仅对偏置值进行编码即可。即，在不需要偏置处理的情况下，不进行与偏置处理相关的信息的编码。因此，能够进一步抑制比特流的比特量。另外，同样可以对亮度信号实施上述的偏置处理。由此，能够得到明亮度更接近输入信号的已编码图像信号。(实施方式3)在实施方式3的图像编码方法中还执行下述的处理。即，在判定步骤中，还判定在针对临时已编码块的偏置处理中是使用与输入块邻接的已经被编码的块用的所述偏置值、还是使用临时已编码块用的重新计算出的偏置值(即，判定是否需要更新偏置值)，并生成表示判定结果的第2标志信息。在偏置处理步骤中，使用第2标志信息所表示的偏置值对临时已编码块执行偏置处理。在可变长编码步骤中，还对第2标志信息、以及在偏置值被更新时的新的偏置值进行可变长编码。下面，说明本发明的实施方式3的图像处理装置(色差信号帧内预测部)700的动作。图9是表示实施方式3的图像处理装置700的结构的框图。如图9所示，图像处理装置700具有帧内预测色差信号生成部710、残差信号计算部720、量化/变换部730、逆量化/逆变换部735、临时已编码色差信号生成部740、第I直流成分计算部750、第2直流成分计算部755、偏置值计算部760、编码部770、偏置值相加部780、偏置处理单位判定部790。S卩，图9的图像处理装置700与图4的图像处理装置500相t匕，不同之处在于还具有偏置处理单位判定部790。图像处理装置700的其它结构与图像处理装置500相同，因而不重复详细说明。对图像处理装置700具有的多个构成要素中与实施方式I的图像处理装置500相同的构成要素省略说明，对作为不同之处的偏置处理单位判定部790进行说明。实施方式3的图像处理装置700能够实现在邻接的多个块中使用相同的偏置值的偏置处理。下面，说明图像处理装置700进行的色差信号帧内预测。图10是实施方式3的图像编码方法的色差信号帧内预测的流程图。对与在图5中，在实施方式I中说明的处理相同的处理不重复详细说明。因此，主要说明图10的步骤S7009 S7012。首先，在步骤S7009，偏置处理单位判定部790判定是否在位于包含多个块的区域(下面也称为区域A)内的所有块中计算出偏置值。在所有块的偏置值的计算没有结束的情况下(S7009 :否)，图像处理装置700保存在步骤S7008计算出的偏置值，并反复进行S7001 S7008。并且，在所有块的偏置值的计算结束的情况下(S7009 :是)，进入到步骤S7010。然后，在步骤S7010，偏置处理单位判定部790将截止到步骤S7009计算出的区域A内的所有块的偏置值进行合计，判定偏置处理单位，并输出给编码部770和偏置值相加部780。然后，在步骤S7011，编码 部770对量化系数、帧内预测模式、偏置处理单位(第2标志信息)和偏置值进行编码并计算比特流。然后，在步骤S7012，偏置值相加部780对临时已编码色差信号加上偏置值来生成已编码色差信号。由偏置值相加部780生成的已编码色差信号将在后面的帧内预测等时使用，因而被保存在未图示的存储器中。 在此，作为一例，对偏置处理单位的判定进行说明。首先，对各个偏置值计算如(式3)所示的评价式。[数式3]Eval{k) = J(jdgl(i)xsBlk(i))/念sBlkii) ...(式 3)
/=1/--1k表示进行评价的偏置值，N表示位于区域A内的块的数量，sBlk (i)表示区域A内的第i个块的尺寸。jdgl (i)表示如(式4)所示的、判定区域A内的第i个块的偏置值是否与k相等的函数。[数式4]
f0Jf k Φ offset ,
_]嫩/)=iH..咖Eval (k)表示具有偏置值k的像素在区域A内所占的比例。然后，如(式5)所示,根据函数jdg2判定Eval (k)的最大值是否为任意的阈值Th_oft 以上。[数式5]
权利要求
1.一种图像编码方法，对构成图像的输入块进行编码，该图像编码方法包括预测步骤，通过对所述输入块进行预测来生成预测块；计算步骤，从所述输入块减去所述预测块，由此计算出残差块；变换/量化步骤，对所述残差块进行变换及量化，由此计算出量化系数；逆量化/逆变换步骤，对所述量化系数进行逆量化及逆变换，由此计算出已编码残差块；生成步骤，将所述已编码残差块和所述预测块相加，由此生成临时已编码块；判定步骤，判定是否需要偏置处理，并生成表示判定结果的第I标志信息，该偏置处理用于对因所述变换/量化步骤的量化而包含于所述临时已编码块中的误差进行修正；偏置处理步骤，在通过所述判定步骤判定为需要偏置处理的情况下，对所述临时已编码块执行偏置处理；以及可变长编码步骤，对所述量化系数和所述第I标志信息进行可变长编码。
2.根据权利要求1所述的图像编码方法，所述偏置处理是对包含于所述临时已编码块中的像素的像素值加上偏置值的处理，在所述判定步骤中，还判定在针对所述临时已编码块的偏置处理中是使用与所述输入块邻接的已经被编码的块用的所述偏置值、还是使用所述临时已编码块用的重新计算出的所述偏置值，并生成表示判定结果的第2标志信息，在所述偏置处理步骤中，使用所述第2标志信息所表示的所述偏置值对所述临时已编码块执行偏置处理，在所述可变长编码步骤中，还对所述第2标志信息进行可变长编码。
3.根据权利要求1或2所述的图像编码方法，在所述偏置处理步骤中，针对包含于所述临时已编码块中的多个像素之中的、所述输入块中的像素值的主观性的颜色失真变明显的规定范围内的像素，有选择地执行偏置处理。
4.根据权利要求3所述的图像编码方法，在所述判定步骤中，在包含于所述输入块中的所有像素的像素值在所述规定范围之外的情况下，判定为不需要针对与该输入块对应的所述临时已编码块的偏置处理。
5.根据权利要求1 4中任意一项所述的图像编码方法，包含于所述输入块中的各个像素的像素值用YUV形式表述。
6.根据权利要求1 5中任意一项所述的图像编码方法，在所述图像编码方法中，对依据于第I标准的编码处理和依据于第2标准的编码处理进行切换，作为依据于所述第I标准的编码处理，执行所述判定步骤、所述偏置处理步骤、所述可变长编码步骤，并且还对表示编码处理的标准的识别符进行编码。
7.一种图像解码方法，对比特流进行解码并生成已解码块，该图像解码方法包括可变长解码步骤，对所述比特流进行可变长解码，由此取得量化系数和表示是否需要偏置处理的第I标志信息；取得步骤，对所述量化系数进行逆量化及逆变换，由此取得已解码残差块；预测步骤，通过对所述已解码块进行预测来生成预测块；生成步骤，将所述已解码残差块和所述预测块相加，由此生成临时已解码块；以及偏置处理步骤，在所述第I标志信息表示需要偏置处理的情况下，对所述临时已解码块执行偏置处理，由此生成所述已解码块，该偏置处理用于对因量化而包含于所述临时已解码块中的误差进行修正。
8.根据权利要求7所述的图像解码方法，所述偏置处理是对包含于所述临时已解码块中的像素的像素值加上偏置值的处理，在所述可变长解码步骤中还取得第2标志信息，该第2标志信息表示在针对所述临时已解码块的偏置处理中是使用与所述已解码块邻接的已经被解码的块用的所述偏置值、还是使用所述临时已解码块用的重新计算出的所述偏置值，在所述偏置处理步骤中，使用所述第2标志信息所表示的所述偏置值对所述临时已解码块执行偏置处理。
9.根据权利要求7或8所述的图像解码方法，包含于所述已解码块中的各个像素的像素值用YUV形式表述。
10.根据权利要求7 9中任意一项所述的图像解码方法，在所述图像解码方法中，根据包含于比特流中的表示第I标准或者第2标准的识别符，对依据于所述第I标准的解码处理和依据于所述第2标准的解码处理进行切换，在所述识别符表示第I标准的情况下，作为依据于所述第I标准的解码处理，执行所述可变长解码步骤和所述偏置处理步骤。
11.一种图像编码装置，对构成图像的输入块进行编码，该图像编码装置具有预测部，通过对所述输入块进行预测来生成预测块；计算部，从所述输入块减去所述预测块，由此计算出残差块；变换/量化部，对所述残差块进行变换及量化，由此计算出量化系数；逆量化/逆变换部，对所述量化系数进行逆量化及逆变换，由此计算出已编码残差块；生成部，将所述已编码残差块和所述预测块相加，由此生成临时已编码块；判定部，判定是否需要偏置处理，并生成表示判定结果的第I标志信息，该偏置处理用于对因所述变换/量化部的量化而包含于所述临时已编码块中的误差进行修正；偏置处理部，在通过所述判定部判定为需要偏置处理的情况下，对所述临时已编码块执行偏置处理；以及可变长编码部，对所述量化系数和所述第I标志信息进行可变长编码。
12.—种图像解码装置，对比特流进行解码并生成已解码块，该图像解码装置具有可变长解码部，对所述比特流进行可变长解码，由此取得量化系数和表示是否需要偏置处理的第I标志信息；取得部，对所述量化系数进行逆量化及逆变换，由此取得已解码残差块；预测部，通过对所述已解码块进行预测来生成预测块；生成部，将所述已解码残差块和所述预测块相加，由此生成临时已解码块；以及偏置处理部，在所述第I标志信息表示需要偏置处理的情况下，对所述临时已解码块执行偏置处理，由此生成所述已解码块，该偏置处理用于对因量化而包含于所述临时已解码块中的误差进行修正。
13.一种图像编码解码装置，具有权利要求11所述的图像编码装置和权利要求12所述的图像解码装置。
全文摘要
一种图像编码方法，包括生成预测块的预测步骤(S6001)；计算残差块的计算步骤(S6002)；变换/量化步骤(S6003)，对残差块进行变换及量化并计算出量化系数；逆量化/逆变换步骤(S6004)，对量化系数进行逆量化及逆变换并计算出已编码残差块；生成步骤(S6005)，生成临时已编码块；判定步骤(S6006)，判定是否需要偏置处理，并生成表示判定结果的第1标志信息；偏置处理步骤(S6012)，在判定为需要偏置处理的情况下对临时已编码块执行偏置处理；以及可变长编码步骤(S6011)，对量化系数和第1标志信息进行可变长编码。
文档编号H04N7/32GK103069805SQ20128000236
公开日2013年4月24日 申请日期2012年6月26日 优先权日2011年6月27日
发明者松延彻, 西孝启, 柴原阳司, 笹井寿郎, 谷川京子, 杉尾敏康 申请人:松下电器产业株式会社