CN101682774B - 视频编码方法和解码方法、视频编码装置和解码装置 - Google Patents

视频编码方法和解码方法、视频编码装置和解码装置 Download PDF

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Abstract

一种视频编码方法，将距离编码对象块处于规定距离范围内的像素设定为参考像素的候补，一边对距离编码对象块的距离条件进行变更，一边从上述参考像素候补中依次选择在编码对象块的画面内预测中使用的参考像素，基于该选择的参考像素生成预测信号，使用上述生成的预测信号算出对编码对象块进行画面内预测编码时的编码成本，基于上述算出的各编码成本，最终决定在编码对象块的画面内预测中使用的参考像素，对表示上述决定的参考像素的位置的信息进行编码。

Description

视频编码方法和解码方法、视频编码装置和解码装置
技术领域
本发明涉及对视频进行编码的视频编码方法(video encoding method)及其装置、用于实现该视频编码方法的视频编码程序以及记录该程序的计算机能读取的记录介质、对通过该视频编码方法实施编码的数据进行解码的视频解码方法及其装置、用于实现该视频解码方法的视频解码程序以及记录该程序的计算机能读取的记录介质。 
本申请基于2007年2月23日提出的日本专利申请特愿2007-043190号申请主张优先权并在此援引其内容。 
背景技术
在同一画面内执行预测的画面内预测编码，无法达到在不同的画面间执行预测的画面间预测编码那样大的压缩效率，因此期望压缩效率高的画面内预测编码方式。 
按照空间维度从同一画面内进行预测的画面内预测是，根据视频编码标准H.264/MPEG-4 AVC而引入的(例如参考非专利文献1的pp.106-113)。 
画面内预测按照块单位进行，在H.264/MPEG-4AVC中，对于亮度信号可以利用三种块尺寸(4×4，8×8，16×16)。此外，可以在各块尺寸中分别选择多个预测模式。 
具体而言，关于4×4的块尺寸如非专利文献1的第108页的图5-3所示，关于8×8的块尺寸如非专利文献1的第261页的图11-6所示，准备了9种预测模式。这里，关于预测模式2以外的八个预测模式存在预测方向。此外，关于16×16的块尺寸如非专利文献1的第111页的图5-8所示，准备了4种预测模式。 
另一方面，对于色差信号仅可利用8×8的块尺寸，如非专利文献1的第112页的图5-9所示，准备了四种预测模式。关于预测方向，与对于亮度信号的16×16块的情况相同，但是预测模式编号和预测方向的对应不同。 
另外，对于这些方面，在下述的非专利文献2的pp.118-136中也有详细说明。 
在该各块尺寸和预测模式中，任何情况下都没有例外，用于画面内预测的参考像素，仅限于邻接的块上的离编码对象块最近的像素。 
图18中作为具体的例子示出了编码对象块为亮度信号的4×4的块、垂直预测(预测模式0)的情况。另外，在以下记述中，只要没有特别说明，就是以亮度信号为前提进行说明的。 
如图18所示，从位于编码对象块的左上的块起X表示的像素的值、从位于上方的块起A、B、C、D表示的像素的值、从位于右上的块起E、F、G、H表示的像素的值、和从位于左侧的块起I、J、K、L表示的像素的值，可以在画面内预测中使用。 
其中，在预测模式0的情况下，为了进行垂直方向的预测，A的值应用于a、e、i、m，B的值应用于b、f、j、n，C的值应用于c、g、k、o，D的值应用于d、h、l、p。 
在画面内预测中，根据块的位置，存在没有应参考的块的情况。在该情况中，可以通过代入值128或者代入相邻像素的值来进行预测。 
例如，在处于画面最上一行的块中，总是无法参考从X到H的9个像素，因此使用128这个值。另外，当左上和上方的块存在而右上不存在时，将D所具有的值代入E、F、G、H。 
非专利文献1：大久保荣、角野真也、菊池义浩、铃木辉彦：“修订版H.264/AVC教科书”，pp.106-112，259-262，2006 
非专利文献2：ITU-T Study Group16-Question 6/16：“Draft newCorrigendum 1 to H.264“Advanced video coding for generic audiovisualservices””，pp.118-136，2005 
发明内容
发明要解决的问题 
在现有的画面内预测中，预测中利用的参考像素全部限定为存在于与编码对象块邻接的位置的像素。显然，如果在进行预测时利用具有尽量高相关性的对象则会提高效果，例如在画面间预测中，通常如果利用编码对象帧的前一帧则效率会高。 
因此，在现有的画面内预测中，预测中利用的参考像素全部限定于 与编码对象块邻接的位置。 
但是，在画面间预测中，作为例外存在参考前一帧之前的帧会使效率更高的情况。例如可举出： 
·发生闭塞(例如通过摄像机看不到的部分)而无法在前一帧中顺利地找到参考目的地的情况 
·物体进行周期运动、参考前一帧以外的帧会使预测误差更小的情况等。 
与其同样的概念在画面内预测中也可以考虑。即，通常认为如果参考目的地的像素处于离编码对象块最近的位置，则从空间相关性的观点出发，可考虑为相关性最高(越靠近编码对象块，相关越高)，因此预测误差会变小。 
但是作为例外，未必断定越靠近编码对象块就预测误差越小，相反也有可能变大。 
例如以下情况等中相反也有可能变大，即： 
·闭塞(occlusion)或噪声存在于编码对象块最近的位置的情况 
·出现条纹图案(striped pattern)等周期信号的情况 
·因为参考的像素为解码图像所以与此后进行编码的编码对象块越接近则叠加噪声越大，因此编码对象像素与参考像素之间的预测误差非常大的情况。 
这样，会有下述这样的问题，即，在这种情况下如果还遵从现有技术，则在进行画面内预测编码时，预测误差变大而无法提高压缩效率。 
本发明是鉴于该种情形而做出的，其目的在于提供一种实现画面内预测的编码压缩效率提高的新的视频编码技术。 
用来解决课题的方案 
本发明的视频编码装置的构成 
为了达到上述目的，本发明的视频编码装置构成为：在使用画面内预测对视频进行编码时，具备：(1)设定单元，将距离编码对象块处于规定距离范围内的像素设定为参考像素候补；(2)生成单元，一边对距离编码对象块的距离条件进行变更，一边从设定单元设定的参考像素候补中依次选择在编码对象块的画面内预测中使用的参考像素，基于该选择的参考像素生成预测信号；(3)算出单元，使用生成单元生成的预测信号算出对编码对象块进行画面内预测编码时的编码成本；(4) 决定单元，基于算出单元算出的各编码成本，最终决定在编码对象块的画面内预测中使用的参考像素；以及(5)编码单元，对表示决定单元决定的参考像素的位置的信息进行编码。 
在采用该构成时，设定单元以如下方式根据表示量化(quantization)大小的参数的值来使在参考像素候补的设定中使用的距离范围变化，即，根据表示量化大小的参数(量化级尺寸或量化参数)的值，在量化粗糙的情况下，考虑由于图像整体模糊即使将远离的像素用作参考像素也无法期待提高预测精度，将在参考像素候补的设定中使用的距离范围设定为较小，另一方面，在量化精细的情况下，考虑由于图像整体清晰即使将远离的像素作用参考像素也可以期待提高预测精度，将在参考像素候补的设定中使用的距离范围设定为较大。 
此外，在生成预测信号的情况下，可以对选择的参考像素依次应用与多个预测模式对应的预测方法而生成各个情况的预测信号，使用生成的各预测信号算出各个上述编码成本，并且对在使参考像素决定的编码成本的算出中使用的预测信号的预测模式进行编码。 
这里，以上各处理单元也可以由计算机程序实现，该计算机程序能够以记录于适当的计算机能读取的记录介质的方式提供，或者经由网络提供，在实施本发明时安装而在CPU等控制单元上工作，由此实现本发明。 
本发明的视频解码装置的构成 
本发明的视频解码装置构成为：接受本发明的视频编码装置所生成的编码数据，并具备：(1)获得单元，通过对参考源(reference target)信息的编码数据进行解码，从而获得该参考源信息，其中该参考源信息是表示使用处于从编码对象块离开了多远的位置的参考像素进行了编码的信息；(2)取得单元，基于获得单元获得的参考源信息，取得在编码对象块的画面内预测编码中使用的参考像素；以及(3)生成单元，基于取得单元取得的参考像素，对在编码对象块的画面内预测编码中使用的预测信号进行复原，并使用其生成解码图像信号。 
这里，以上各处理单元也可以由计算机程序实现，该计算机程序能够以记录于适当的计算机能读取的记录介质的方式提供，或者经由网络提供，在实施本发明时安装而在CPU等控制单元上工作，由此实现本发明。 
发明效果 
根据本发明，对于在现有的画面内预测中无法应对的含有闭塞或噪声的图像或者空间频率类似的信号周期性发生的视频等，能够执行高效的画面内预测，能够使压缩效率提高。 
附图说明
图1是表示本发明的处理的一个例子的图。 
图2是表示本发明的处理的一个例子的图。 
图3是本发明的画面内预测编码装置的一个实施方式例。 
图4是与上述实施方式例相关的参考像素的说明图。 
图5是上述实施方式例的画面内预测编码装置执行的流程图。 
图6是与上述实施方式例相关的参考像素的说明图。 
图7是上述实施方式例中执行的画面内预测例的说明图。 
图8是上述实施方式例中可执行的画面内预测例的说明图。 
图9是上述实施方式例的画面内预测编码装置可执行的流程图。 
图10是按照图9的流程的情况下的画面内预测的说明图。 
图11是上述实施方式例的画面内预测编码装置可执行的流程图。 
图12是表示作为本发明一个实施方式例的画面内预测编码数据解码装置的构成的图。 
图13是上述实施方式例的画面内预测编码数据解码装置执行的流程图。 
图14是为了验证本发明有效性而进行的实验结果的说明图。 
图15同样是为了验证本发明有效性而进行的实验结果的说明图。 
图16同样是为了验证本发明有效性而进行的实验结果的说明图。 
图17同样是为了验证本发明有效性而进行的实验结果的说明图。 
图18是现有技术的说明图。 
附图标记的说明 
1：画面内预测编码装置；10：成本计算循环部；11：参考源信息编码部；12：画面内编码部；100：参考像素候补设定部；101：参考像素候补信息存储部；102：参考源信息选择部；103：模式选择部；104：画面内预测部；105：成本判定部；106：最小成本保持部；107：最小成本初始化部；108：循环结束判定部 
具体实施方式
在本发明的视频编码装置中，当将距离编码对象块处于规定距离范围内的像素设定为参考像素的候补时，一边对距离编码对象块的距离条件进行变更，一边从参考像素候补中依次选择在编码对象块的画面内预测中使用的参考像素，基于该选择的参考像素生成预测信号。 
例如，将构成位于编码对象块上侧的一个参考行的像素的集合、构成位于编码对象块左侧的一个参考行的像素的集合、和位于这两个参考行交点的像素选择为参考像素，基于该选择的参考像素生成预测信号，或者将这两个参考行的任一方固定于编码对象块的最近的行，并且使另一方的行的位置可变，从而选择参考像素，基于该选择的参考像素生成预测信号。 
而且，使用生成的各个预测信号算出对编码对象块进行画面内预测编码时的编码成本，基于这些算出的编码成本，最终决定在编码对象块的画面内预测中使用的参考像素，对表示该决定的参考像素处于哪个位置的信息进行编码。 
在接受该本发明的视频编码装置生成的编码数据并按如上构成的本发明的视频解码装置中，对参考源信息的编码数据进行解码，从而获得该参考源信息，基于该获得的参考源信息，取得在编码对象块的画面内预测编码中使用的参考像素，其中该参考源信息是表示使用处于从编码对象块离开了多远的位置的参考像素进行了编码的信息。另外，基于该取得的参考像素，对在编码对象块的面内预测编码中使用的预测信号进行复原，并使用其生成解码图像信号。 
这样，在本发明中，除了与编码对象块邻接的最近位置的像素以外，只要是处于规定距离范围内已经编码完毕的像素就全部可以使用，由此会实现预测误差更少的画面内预测。 
因此，如图1所示可知，即使在与编码对象块邻接的最近的像素中含有噪声或闭塞的情况下，根据本发明，通过从距离远的位置利用能够降低预测误差的像素，也能够期待提高画面内预测的效率。这里，在图1中假定是垂直预测的预测模式，实线表示现有技术的预测，虚线表示应用本发明的预测。 
此外，如图2所示可知，即使在作为图像信号的特征，黑像素的行 和白像素的行交替出现这样的情况下，根据本发明，通过从距离远的位置利用能够降低预测误差的像素，也能够期待提高画面内预测的效率。 
这里，在图2中假定是垂直预测的预测模式，实线表示现有技术的预测，虚线表示应用本发明的预测。 
如上所述，在现有的画面内预测中，由于可参考的位置限定于编码对象块的最近旁，因此即使存在预测误差增大的可能性，也无法避免这种情况发生。 
与此相对，在本发明中通过扩展可参考的位置的范围，可以选择能够进一步降低预测误差的像素，其结果是，能够实现有效的画面内预测。 
以下，按照具体的实施方式对本发明进行详细说明。 
图3图示出作为本发明一个实施方式例的画面内预测编码装置1的构成。 
本发明的画面内预测编码装置1如图4所示，将存在于编码对象块上侧的编码完毕的像素的行的集合定义为refline_x(0≤refline_x＜m)，并且将存在于编码对象决左侧的像素的列的集合定义为refline_y(0≤refline_y＜n)，通过从这些集合中取得参考像素来进行画面内预测，从而从若是现有技术则限定为refline_x＝refline_y＝0的状态处理成能够将处于更远离的位置的像素作为参考像素进行画面内预测。 
本发明的画面内预测编码装置1为了实现该画面内预测，具备：成本计算循环(loop)部10，其对于refline_x和refline_y可取的各值，反复进行基于按照该值定义的参考像素进行画面内预测算出率失真(ratedistortion)成本的处理，从而决定提供实现最小的率失真成本的参考像素的refline_x和refline_y的值；参考源信息编码部11，其对成本计算循环部10决定的refline_x和refline_y的值进行编码；以及画面内编码部12，其使用成本计算循环部10决定的refline_x和refline_y的值生成预测信号，进行画面内编码。 
而且，成本计算循环部10为了进行该处理而具备：参考像素候补设定部100，其设定refline_x和refline_y的可取值的范围；参考像素候补信息存储部101，其存储参考像素候补设定部100设定的信息；参考源信息选择部102，其基于参考像素候补信息存储部101存储的信息，将refline_x和refline_y的值选择为参考源信息；模式选择部103，其选择画面内编码的预测模式；画面内预测部104，其使用根据参考源信息 选择部102选择的参考源信息确定的参考信号，生成模式选择部103选择的预测模式的预测信号；成本判定部105，其基于画面内预测部104生成的预测信号来算出率失真成本，与最小成本保持部106中保持的至此算出的率失真成本的最小值(最小成本保持部106也对实现该最小值的参考源信息进行保持)进行比较，当本次算出值较小时，对最小成本保持部106中保持的率失真成本的最小值进行更新；最小成本初始化部107，其在处理开始时对最小成本保持部106设定表示较大值的初始值；以及循环结束判定部108，其判断参考源信息和预测模式的循环是否结束，在未结束的情况下，对参考源信息选择部102指示继续进行循环处理，在结束的情况下，将实现最小成本保持部106中保持的率失真成本的最小值的参考源信息向参考源信息编码部11传递。 
图5图示出按如上构成的本实施方式的画面内预测编码装置1执行的一例流程图。 
下面按照该流程图对画面内预测编码装置1执行的画面内预测编码处理进行详细说明。 
本实施方式的画面内预测编码装置1，在执行图5的流程图之前，如图4所示，将存在于编码对象块上方的编码完毕的像素行的集合定义为refline_x(0≤refline_x＜m)，并且将存在于左侧的像素列的集合定义为refline_y(0≤refline_y＜n)。这里，分别按照与编码对象块接近的顺序标记0、1、2...的编号。 
在图4中以4×4块为具体例，示出了refline_x和refline_y的定义例，其中m＝n＝4。 
这里，不限于m＝n＝4，此外也不必须是m＝n。如果使m与n的数值增大，则会相应地增加用于预测的候补点，因此会带来预测误差的降低(即编码效率的提高)。但是，当过远时反而会降低空间相关性，因此不应使用极大的数字。此外，因为对refline的信息进行编码，所以如果增大该个数，则参考源信息(表示参考像素从编码对象块离开了多远的信息)的数据量也会增加。 
对于这些m、n的值，也可以根据后述的量化参数等表示量化大小的参数的值进行设定。 
本实施方式的画面内预测编码装置1，在对refline_x和refline_y进行定义之后，按照图5的流程图，在执行画面内预测编码处理的情况下， 首先最初在步骤S101中，将作为足够大的值的MAXcost代入储存率失真成本J的最小值的变量Jmin来进行初始化。 
这里，作为率失真成本J，例如使用： 
J＝SSD+λ×R 
SSD：预测误差的绝对值的平方和 
λ：拉格朗日乘子(Lagrange multiplier) 
R：按照设定的预测模式对编码对象块进行编码情况下的发生信息量。 
如果对该发生信息量R进行说明，则视频编码基本上按照预测、转换、量化、熵编码(entropy encoding)这样的流程进行处理。 
发生信息量R表示实际编码时的编码量，因此在这次的情况下使用本发明的预测方法生成预测图像，取得与原图像的差分，使用整数精度DCT转换对其残留信号(residual signal)实施正交转换，进行量化，对该量化的信号实施熵编码，获得0和1的数据。此时的0和1的个数相当于发生信息量R。 
接着，在步骤S102中，开始指定refline_y的位置的循环1，作为初始值代入refline_y＝0。 
接着，在步骤S103中，开始指定refline_x的位置的循环2，作为初始值代入refline_x＝0。 
接着，在步骤S104中，从refline_x、refline_y中取得唯一确定的参考像素。 
如果按照图4的定义例进行说明，则从refline_x、refline_y中取得唯一确定的X至L的参考像素(X，A～H，I～L)。例如在refline_x＝0、refline_y＝0的情况下，取得X＝X00、A＝A0、B＝B0、...、H＝H0、I＝I0、J＝J0、K＝K0、L＝L0。 
这里，refline_x＝0、refline_y＝0以外情况下的X，参考相当于refline_x和refline_y交点的位置的像素。例如，如果按照图6所示的例子进行说明，则refline_x＝2、refline_y＝1，因此X＝X12(不参考X02、X11、X10、X13、X22、X32)。 
接着，在步骤S105中，开始指定编码对象块所取得的预测模式的循环3。对于编码对象块来说由于在图像内存在的位置处可取的预测模式不同，所以这里将 定义为编码对象块可取的全部预测模式的集合。 
作为初始值，将i代入储存预测模式编码的变量mode(i为可取的预测模式中预测模式编号最小的数值)。 
接着，在步骤S106中，根据取得的参考像素和在循环3中选择的预测模式生成预测信号。另外，在生成预测信号时使用现有的生成方法。 
例如，如果按照图6所示的例子进行说明，则当按照refline_x＝2、refline_y＝1取得参考像素时，在循环3中选择预测模式0的情况下，如图7所示，使用A2、B2、C2、D2进行垂直预测，从而生成编码对象块的预测信号。 
接着，在步骤S107中，根据生成的预测信号求出mode＝i的率失真成本Ji。率失真成本的计算使用上述的现有计算方法。 
接着，在步骤S108中通过判断是否是Ji＜Jmin，来判定率失真成本Ji在至此获得的值中是否为最小。 
按照该步骤S108的判定处理，当得到“Ji＜Jmin”的判定结果时进入步骤S109，按照此时的预测模式i对变量best_mode的值进行更新，按照此时的refline_x对变量best_refline_x的值进行更新，按照此时的refline_y对变量best_refline_y的值进行更新，进而按照此时的Ji对变量Jmin的值进行更新。 
另一方面，按照步骤S108的判定处理，在没有得到“Ji＜Jmin”的判定结果的情况下，省略步骤S109的处理。 
在循环3中对可取的全部预测模式重复进行以上的成本计算处理。而且，当该循环3结束后，使refline_x的值按1来增加，在refline_x＜m的范围内重复循环2。而且，当该循环2结束后，使refline_y的值按1来增加，在refline_y＜n的范围内重复循环1。 
通过执行这三种循环构造，可得到实现最小率失真成本的best_mode、best_refline_x、best_refline_y。 
然后，接着在步骤S110中，对成为参考源信息的best_refline_x和best_refline_y进行编码，并且对best_mode进行编码。该编码方法可以利用算术编码等常用的方法。此外，将该编码后的信息插入标题等中。 
接着，在步骤S111中，根据得到的best_mode、best_refline_x、best_refline_y生成预测信号，对编码对象块进行编码。 
这样，在本实施方式的画面内预测编码装置1中，在进行画面内预测时，可以参考比现有技术中限定为refline_x＝refline_y＝0的状态处于 更远位置的像素。 
因此，根据本实施方式的画面内预测编码装置1，对于在现有的画面内预测中无法应对的含有闭塞或噪声的图像或者空间频率类似的信号周期性发生的图像等，能够执行高效的画面内预测，从而能够提高压缩效率。 
在以上说明中，虽然将针对4×4块的应用作为具体例进行了说明，但是本发明也能够直接应用于4×4块以外的块。例如如图8所示，可以直接应用于8×8块。此外，不仅是亮度信号，也可以直接应用于色差信号。 
图9图示出本实施方式的画面内预测编码装置1执行的另一例流程图。 
在执行该流程图的情况下，本实施方式的画面内预测编码装置1，与图5流程图的区别在于refline_y的位置固定。 
即，画面内预测编码装置1，在按照图9的流程图执行画面内预测编码处理的情况下，首先最初在步骤S201中，将作为足够大的值的MAXcost代入储存率失真成本J的最小值的变量Jmin进行初始化，在后续的步骤S202中设定固定的值来作为refline_y的值。 
接着在步骤S203中，开始指定refline_x的位置的循环1，作为初始值代入refline_x＝0。接着在步骤S204中，取得根据refline_x、refline_y唯一确定的参考像素。 
接着在步骤S205中，开始指定编码对象块取得的预测模式的循环2，作为初始值将i代入储存预测模式编号的变量mode(i为可取的预测模式中预测模式编号最小的数值)。 
接着在步骤S206中，根据取得的参考像素和在循环2中选择的预测模式生成预测信号。 
接着在步骤S207中，根据生成的预测信号求出mode＝i的率失真成本Ji。接着在步骤S208中通过判断是否是“Ji＜Jmin”，来判定率失真成本Ji在至此得到的值中是否为最小。 
按照该步骤S208的判定处理，在得到“Ji＜Jmin”的判定结果的情况下进入步骤S209，按照此时的预测模式i对变量best_mode的值进行更新，按照此时的refline_x对变量best_refline_x的值进行更新，进而按照此时的Ji对变量Jmin的值进行更新。 
另一方面，按照步骤S208的判定处理，在没有得到“Ji＜Jmin”的判定结果的情况下，省略步骤S209的处理。 
在循环2中对可取的全部预测模式重复进行以上的成本计算处理。而且当该循环2结束后，使refline_x的值按1来增加，在refline_x＜m的范围内重复循环1。 
通过执行这两种循环构造，能得到实现最小率失真成本的best_mode、best_refline_x。 
然后，接着在步骤S210中，对成为参考源信息的best_refline_x和refline_y进行编码，并且对best_mode进行编码。 
接着在步骤S211中，根据得到的best_mode、best_refline_x、和设定为固定值的refline_y来生成预测信号，对编码对象块进行编码。 
这样，本实施方式的画面内预测编码装置1处理成：在按照图9的流程图执行画面内预测编码处理的情况下，固定refline_y的值并移动refline_x的参考行，从而按照例如图10所示方式进行画面内预测。 
虽然在图9的流程图中固定refline_y的值，但是也可以将refline_x的值固定。在这种情况下，按照图11的流程图执行画面内预测编码处理。 
在按照图9和图11的流程图执行画面内预测编码处理时，减少了计算率失真成本Ji的循环数，因此在希望进行高速处理的情况下很有效。 
下面，针对将本实施方式的画面内预测编码装置1生成的编码数据进行解码的画面内预测编码数据解码装置进行说明。 
图12图示出对本实施方式的画面内预测编码装置1生成的编码数据进行解码的作为本发明的一个实施方式例的画面内预测编码数据解码装置2的构成。 
本实施方式的画面内预测编码数据解码装置2，为了进行对画面内预测编码装置1生成的编码数据进行解码的处理，具备：解码部20，其对输入的参考源信息和预测模式(best_mode)的编码数据进行解码；预测信号复原部21，其基于解码的参考源信息和预测模式来复原预测信号；残留信号解码部22，其通过对输入的编码数据进行解码来对残留信号进行解码；以及解码图像生成部23，其基于预测信号复原部21复原的预测信号和残留信号解码部22解码的残留信号，生成解码图像。 
图13图示出按如上构成的本实施方式的画面内预测编码数据解码 装置2执行的一例流程图。 
接着，按照该流程图对画面内预测编码数据解码装置2执行的画面内预测编码数据的解码处理进行详细说明。 
本实施方式的画面内预测编码数据解码装置2，在对按照图5流程图由画面内预测编码装置1生成的编码数据进行解码的情况下，如图13的流程图所示，首先最初在步骤S401中，对输入的best_refline_x和best_refline_y的编码数据进行解码，并且对输入的best_mode的编码数据进行解码。 
接着在步骤S402中，基于解码的best_refline_x和best_refline_y的值取得参考像素。 
接着在步骤S403中，根据取得的参考像素，按照解码的best_mode复原预测信号。 
接着在步骤S404中，根据输入的编码数据进行逆量化、逆转换，对残留信号进行解码。 
接着在步骤S405中，将复原的预测信号与解码的残留信号叠加，经过限幅处理生成解码图像信号。 
这样，本实施方式的画面内预测编码数据解码装置2，进行对画面内预测编码装置1生成的编码数据进行解码的处理。 
下面，说明为了验证本发明的有效性而进行的实验结果。 
在图14中，针对在例如图10所示将refline_x、refline_y中的一方固定于最近侧并对一个图像进行编码的情况下，未固定侧的refline_x或者refline_y选择多少，图示出求出其选择概率分布的实验结果。 
这里，画面尺寸使用CIF尺寸(352×288)的图像(作为ISO、ITU-T等标准化使用的一个标准图像的Bus的图像)，设量化参数QP(表示量化宽度即量化粗糙度的参数)为28，对15个帧进行实验。 
在该实验中，对于一个4×4的块，将选择的refline_x和refline_y的组合视为一个事件，取得其个数，对各组合算出概率。括号内的数值表示概率。由于对1≤refline_x且1≤refline_y的部分不进行处理，因此不应用(N/A：Not Applicable)。 
根据该实验结果可知，约60％参考现有的位置p0(即refline_x＝refline_y＝0)，而剩余的约40％参考其以外的位置。 
即，能够验证，以相当大的比例使用refline_x＝refline_y＝0以外的 参考像素更好。 
图15和图16图示出针对在使量化参数QP的值变化的情况下图14所示选择概率怎样推移而求出的实验结果。其中，图像使用与图14的实验使用的图像不同的图像(作为上述标准图像之一的Mobile的图像)。 
在图15中示出了关于p0(refline_x＝refline_y＝0)的选择概率的推移，在图16中示出了关于p1(refline_x＝1，refline_y＝0)、p2(refline_x＝0，refline_y＝1)、p3(refline_x＝2，refline_y＝0)、p4(refline_x＝0，refline_y＝2)、p5(refline_x＝3，refline_y＝0)、p6(refline_x＝0，refline_y＝3)的选择概率的推移。 
根据该实验结果可知，当量化参数QP的值增加时，p0的参考概率会增加，与之相匹配地，p1～p6的参考概率会减少。 
一般认为其原因在于，当量化参数QP的值增加时，编码结果的图像变粗糙而感到模糊，因此即使将位于较远位置的像素作为参考图像进行画面内预测，也不能得到其效果。 
根据该实验结果可以确认，在量化参数QP的值处于8至36的范围的情况下，大约40到60％附近参考p0以外这一事实。据此可以验证，在不考虑参考源信息的编码量的情况下，确实会提高率失真特性。 
在本发明中需要对参考源信息进行编码。因此，考虑到相应的编码量的增加，就需要对现有技术和本发明的编码性能进行比较。 
图17图示出对该方面进行的实验结果。这里，图中横轴表示发生编码量，纵轴表示画质。此外，图中所示JM的曲线表示现有方法的实验结果，Proposed的曲线表示未加入参考源信息的编码量情况下的应用本发明的实验结果，Proposed+OH的曲线表示加入了参考源信息的编码量情况下的应用本发明的实验结果。 
该实验使用CIF尺寸的三种图像(分别是作为上述标准图像的Bus图像、Mobile图像、Football图像)，使量化参数QP的值从8到36以4为单位变化，对各图像针对15个帧进行实验，求出针对各图像的结果。 
另外，对于这里求出的参考源信息的编码量，是根据图15和图16所示各编码对象图像的选择概率分布以帧为单位测定0次熵而算出的。 
图17中横轴表示发生编码量，纵轴表示画质。因此，越向左上角表示越好的状态。 
根据该实验结果可知，未加入参考源信息的编码量情况下的本发明 性能总是优于现有方法。但是，加入了参考源信息的编码量情况下的本发明，存在比现有方法劣化的情况和优于现有方法的情况。  
当编码整体的信息量增加时(即高比特率条件下)，本发明效果会变大。一般认为这是由于参考源信息的编码量所占比例会相对变小。 
根据以上实验结果可以验证，与现有方法相比，本发明在高比特率条件下能够得到率失真特性的改善。 
另外，上述标准图像可以通过http://media.xiph.org/video/derf/或http://trace.eas.asu.edu/yuv/index.html等途径获得。 
产业上的可利用性 
根据本发明，对于在现有的画面内预测中无法应对的含有闭塞或噪声的图像或者空间频率类似的信号周期性发生的视频等，能够执行有效的画面内预测，并能够使压缩效率提高。 

Claims (6)

1.一种使用画面内预测的视频编码方法，其特征在于，具备以下步骤：
将距离编码对象块处于规定距离范围内的像素设定为参考像素的候补；
一边对表示从编码对象块到参考行的距离的距离条件进行变更，一边从上述参考像素候补中依次选择在编码对象块的画面内预测中使用的参考像素，基于该选择的参考像素生成预测信号；
使用上述生成的预测信号算出对编码对象块进行画面内预测编码时的编码成本；
基于上述算出的各编码成本，最终决定在编码对象块的画面内预测中使用的参考像素；以及
对表示上述决定的参考像素的位置的信息进行编码，
在上述生成预测信号的步骤中选择的参考像素，包含构成位于编码对象块上侧的一个参考行的、像素的集合和构成位于编码对象块左侧的一个参考行的、像素的集合以及位于这两个参考行交点的像素，一边改变从编码对象块到该各参考行的距离条件，一边在各距离条件中生成预测信号，
在上述设定参考像素候补的步骤中，根据表示量化大小的参数的值，使在上述参考像素候补的设定中使用的上述距离范围变化。
2.根据权利要求1所述的视频编码方法，其特征在于，在上述生成预测信号的步骤中，通过将上述参考行的任一方固定于编码对象块的最近的行，并且使另一方的行位置可变，从而选择参考像素，基于该选择的参考像素生成预测信号。
3.根据权利要求1所述的视频编码方法，其特征在于，
在上述生成预测信号的步骤中，对选择的参考像素依次应用与多个预测模式对应的预测方法，生成各个情况的预测信号，
在上述算出编码成本的步骤中，使用上述生成的各预测信号算出各个上述编码成本，
上述视频编码方法还具备：对在使参考像素决定的编码成本的算出中使用的预测信号的预测模式进行编码的步骤。
4.一种使用画面内预测的视频解码方法，其特征在于，具有以下步骤：
通过对参考源信息的编码数据进行解码，从而获得该参考源信息，其中，该参考源信息是表示使用处于从编码对象块离开了多远的位置的参考像素进行了编码的信息；
基于上述获得的参考源信息，取得在编码对象块的画面内预测编码中使用的参考像素；以及
基于上述取得的参考像素，对在编码对象块的画面内预测编码中使用的预测信号进行复原，并使用其生成解码图像信号，
在上述编码中，
将距离编码对象块处于规定距离范围内的像素设定为参考像素的候补，在这种情况下，上述距离范围根据表示量化大小的参数的值而变化，
从上述参考像素候补中选择的参考像素，包含构成位于编码对象块上侧的一个参考行的、像素的集合和构成位于编码对象块左侧的一个参考行的、像素的集合以及位于这两个参考行交点的像素，一边改变表示从编码对象块到该各参考行的距离的距离条件，一边在各距离条件中生成预测信号，
基于使用上述生成的各预测信号算出的、对编码对象块进行画面内预测编码时的编码成本，决定最终的参考像素。
5.一种使用画面内预测的视频编码装置，其特征在于，具备：
将距离编码对象块处于规定距离范围内的像素设定为参考像素候补的单元；
一边对表示从编码对象块到参考行的距离的距离条件进行变更，一边从上述参考像素候补中依次选择在编码对象块的画面内预测中使用的参考像素，基于该选择的参考像素生成预测信号的单元；
使用上述生成的预测信号算出对编码对象块进行画面内预测编码时的编码成本的单元；
基于上述算出的各编码成本，最终决定在编码对象块的画面内预测中使用的参考像素的单元；以及
对表示上述决定的参考像素的位置的信息进行编码的单元，
上述生成预测信号的单元所选择的参考像素，包含构成位于编码对象块上侧的一个参考行的、像素的集合和构成位于编码对象块左侧的一个参考行的、像素的集合以及位于这两个参考行交点的像素，一边改变从编码对象块到该各参考行的距离条件，一边在各距离条件中生成预测信号，
在上述设定参考像素候补的单元中，根据表示量化大小的参数的值，使在上述参考像素候补的设定中使用的上述距离范围变化。
6.一种使用画面内预测的视频解码装置，其特征在于，具备：
通过对参考源信息的编码数据进行解码，从而获得该参考源信息的单元，其中，该参考源信息是表示使用处于从编码对象块离开了多远的位置的参考像素进行了编码的信息；
基于上述获得的参考源信息，取得在编码对象块的画面内预测编码中使用的参考像素的单元；以及
基于上述取得的参考像素，对在编码对象块的画面内预测编码中使用的预测信号进行复原，并使用其生成解码图像信号的单元，
在上述编码中，
将距离编码对象块处于规定距离范围内的像素设定为参考像素的候补，在这种情况下，上述距离范围根据表示量化大小的参数的值而变化，
从上述参考像素候补中选择的参考像素，包含构成位于编码对象块上侧的一个参考行的、像素的集合和构成位于编码对象块左侧的一个参考行的、像素的集合以及位于这两个参考行交点的像素，一边改变表示从编码对象块到该各参考行的距离的距离条件，一边在各距离条件中生成预测信号，
基于使用上述生成的各预测信号算出的、对编码对象块进行画面内预测编码时的编码成本，决定最终的参考像素。
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