CN101911705B - 运动图像编码装置及运动图像解码装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种运动图像编码装置及运动图像解码装置。在运动图像编码装置中设置了亮度变化检测/补偿部(127)。亮度变化检测/补偿部(127)具备：参照块周边图像生成部(140)；处理对象块周边图像生成部(141)；根据参照块周边区域和处理对象块周边区域各自的像素的比较结果来补偿帧间的亮度变化的亮度变化补偿图像生成部(142)；亮度变化判定部(144)；以及预测图像选择开关(143)。由此，在运动图像编码装置及运动图像解码装置中，既能最低限度地抑制附加信息(辅助信息)的増加又能补偿帧间的局部的亮度变化。

Description

运动图像编码装置及运动图像解码装置
技术领域
本发明涉及编码运动图像来生成编码数据的运动图像编码装置、及解码编码数据来再生运动图像的运动图像解码装置。
背景技术
为了去除运动图像编码中的时间冗余性，广泛应用了运动补偿预测。在运动补偿预测中，首先导出运动向量，所述运动向量表示物体在2帧(编码对象帧和参照帧)之间移动多少。然后，对编码对象帧上的各像素的像素值、和处于从该像素分离运动向量表示的位移的位置的参照帧上的像素的像素值之间的差分进行编码。在运动补偿预测中，成为编码的对象的差分值的方差及绝对值比编码对象帧的像素值的方差及绝对值小。因此，在利用了运动补偿预测的情况下，与对编码对象帧的像素值直接编码的情况相比，能够用更少的代码量对运动图像进行编码。
通过采用上述的运动补偿预测，从而能够有效地去除因物体的平行移动、照相机的摇摄、倾斜等所产生的运动图像的时间冗余性。可是，即使采用运动补偿预测，也不能补偿亮度的时间性变化。例如，不能补偿因伴随着镜头切换时的淡变、照明条件的变化而物体的亮度变化所产生的帧间的亮度变化。
作为补偿帧间的亮度变化的方法，例如公知一种专利文献1所述的技术。在专利文献1所述的方法中，通过分别表示亮度变化及对比度变化的两个参数来表现帧间的亮度变化。然后，通过利用这些参数修正参照帧上的各像素的像素值，来补偿帧间的亮度变化。例如，在镜头切换时的淡变中，为了在帧内的各位置亮度变化的比例相等，通过采用专利文献1所述的方法，从而能够准确地补偿亮度变化。即，能够以更少的代码量编码运动图像。
专利文献1：日本公开专利公报「特开平10-136385号」(公开日：1998年5月22日)
非专利文献1：ITU-T Recommendation H.264(公布日：2005年3月)
可是，关于帧间的局部的亮度变化(例如，因照明条件的时间变化所产生的亮度变化)，由于因物体的位置、方向、性质而变化的比例不同，所以在专利文献1所述的补偿全局的亮度变化的方式中存在不能准确补偿的问题。
作为补偿局部的亮度变化的方法，例如考虑将编码对象帧分割为多个块，求出表现各块的亮度变化的参数来用于亮度变化的补偿的方法。另外，作为表现各块的亮度变化的参数，例如考虑利用块平均亮度的变化幅度或块平均亮度的变化率。
此时，表现各块的亮度变化的参数的精度越高，越能准确补偿亮度变化。可是，为了得到高的精度，却导致将这些参数作为附加信息进行编码时所需的代码量增大的问题。另一方面，在利用少的代码量编码这些参数的情况下，由于参数的精度不充分，所以存在不能高精度地补偿亮度变化的问题。
发明内容
本发明鉴于上述问题而实现，其目的在于提供一种既能抑制因附加信息引起的代码量的増加，又能补偿帧间的局部的亮度变化的运动图像编码装置及运动图像解码装置。
为了解决上述课题，本发明所涉及的一种运动图像编码装置通过将构成运动图像的各帧作为编码对象图像，按每块对该编码对象图像和运动补偿图像之间的差分即预测残差进行编码，来生成编码数据，其特征在于，该运动图像编码装置具备修正单元，该修正单元基于在通过解码上述编码数据而得到的局部解码图像中、与成为当前编码处理对象的处理对象块相邻的处理对象块周边区域内的像素的像素值，和在作为运动补偿预测的基准的参照图像中、与上述处理对象块所对应的参照块相邻的参照块周边区域内的像素的像素值，来推定上述处理对象块的各像素中的亮度变化量，并修正上述运动补偿图像以补偿推定出的亮度变化量。
根据上述的构成，具有下述效果，即，不会产生因附加信息引起的代码量的増加，或者纵使产生了代码量的增加也能在抑制为最小限度的同时补偿帧间的局部的亮度变化。
其中，所谓与某一处理对象块对应的参照块，例如是指在参照图像(参照帧)中所处的位置与该处理对象块在局部解码图像(处理对象帧)中所处的位置一致的参照块。
在本发明所涉及的运动图像编码装置中，优选在上述局部解码图像中，上述处理对象块周边区域是与上述处理对象块的上边相邻的区域及与上述处理对象块的左边相邻的区域之中的至少一方，在上述参照图像中，上述参照块周边区域是与上述参照块的上边相邻的区域及与上述参照块的左边相邻的区域之中的至少一方。
另外，在本发明所涉及的运动图像编码装置，优选，在应用了低通滤波器后的上述局部解码图像中，上述处理对象块周边区域是与上述处理对象块的上边相邻的区域及与上述处理对象块的左边相邻的区域之中的至少一方，在应用了低通滤波器后的上述参照图像中，上述参照块周边区域是与上述参照块的上边相邻的区域及与上述参照块的左边相邻的区域之中的至少一方。
另外，在本发明所涉及的运动图像编码装置中，优选在应用了噪声去除滤波器后的上述局部解码图像中，上述处理对象块周边区域是与上述处理对象块的上边相邻的区域及与上述处理对象块的左边相邻的区域之中的至少一方，在应用了噪声去除滤波器后的上述参照图像中，上述参照块周边区域是与上述参照块的上边相邻的区域及与上述参照块的左边相邻的区域之中的至少一方。
另外，在本发明所涉及的运动图像编码装置中，优选上述修正单元通过计算上述处理对象块周边区域内的像素的像素值和该像素所对应的像素即上述参照块周边区域内的像素的像素值之间的差分，来推定上述亮度变化量。
另外，在本发明所涉及的运动图像编码装置中，优选上述修正单元基于第1差分值和第2差分值之中的至少一方来推定上述处理对象块的各像素中的亮度变化量，上述第1差分值是位于该像素的上方的上述处理对象块周边区域内像素的像素值、和上述参照图像中位于该像素所对应的参照像素的上方的上述参照块周边区域内像素的像素值之间的差分，上述第2差分值是位于该像素的左方的上述处理对象块周边区域内像素的像素值、和位于上述参照像素的左方的上述参照块周边区域内像素的像素值之间的差分。
另外，在本发明所涉及的运动图像编码装置中，优选上述修正单元推定上述处理对象块的各像素中的亮度变化量时，通过与该像素和位于该像素的上方的上述处理对象块周边区域内像素之间的距离、及该像素和位于该像素的左方的上述处理对象块周边区域内像素之间的距离相应的加权，对上述第1差分值和上述第2差分值进行加权平均来进行推定。
另外，在本发明所涉及的运动图像编码装置中，优选上述修正单元修正针对上述处理对象块的各像素推定出的亮度变化量，以使该像素距上述处理对象块的上边或左边越远其亮度变化量的值越小。
另外，优选本发明所涉及的运动图像编码装置还具备判定单元，上述判定单元判定上述运动补偿图像及由上述修正单元修正后的运动补偿图像中的哪一个适合为预测图像，该运动图像编码装置对上述编码对象图像和由上述判定单元判定出适合为预测图像的一方的运动补偿图像之间的差分即预测残差进行编码，并将上述判定单元的判定结果包括在上述编码数据中。
另外，在本发明所涉及的运动图像编码装置中，优选上述修正单元从至少2种以上的修正方法中选择修正上述运动补偿图像的修正方法，该运动图像编码装置将表示由上述修正单元选择出的修正方法的信息包括在上述编码数据中。
另外，优选本发明所涉及的运动图像编码装置还具备判定单元，上述判定单元判定上述运动补偿图像及由上述修正单元修正后的运动补偿图像中的哪一个适合为预测图像，该运动图像编码装置只在由上述判定单元判定出上述修正后的运动补偿图像适合为预测图像时，将表示由上述修正单元选择出的修正方法的信息包括在上述编码数据中。
为了解决上述课题，本发明所涉及的一种运动图像解码装置，对下述编码数据进行解码，该编码数据是通过将构成运动图像的各帧作为编码对象图像并按每块对该编码对象图像和运动补偿图像之间的差分即预测残差进行编码而生成的数据，该运动图像解码装置的特征在于，具备修正单元，该修正单元基于在通过解码上述编码数据而得到的解码图像中、与成为当前解码处理对象的处理对象块相邻的处理对象块周边区域内的像素的像素值，和在作为运动补偿预测的基准的参照图像中、与上述处理对象块所对应的参照块相邻的参照块周边区域内的像素的像素值，来推定上述处理对象块的各像素中的亮度变化量，并修正上述运动补偿图像以补偿推定出的亮度变化量。
根据上述构成，起到能够解码由上述运动图像编码装置编码后的编码数据的效果。
本发明的其它目的、特征及优点通过下述记载能够充分理解。另外，本发明的优点在参照附图的下述说明中变得明确。
附图说明
图1表示本发明的第1实施方式，是表示亮度变化检测/补偿部的构成的框图。
图2表示本发明的第1实施方式，是表示运动图像编码装置的构成的框图。
图3表示本发明的第1实施方式，是表示运动图像解码装置的构成的框图。
图4表示本发明的第1实施方式，是表示亮度变化补偿部的构成的框图。
图5表示本发明的实施方式，是用于说明以块为单位处理运动图像时的处理顺序的图。
图6表示本发明的实施方式，是用于说明参照块周边区域及处理对象块周边区域的图。
图7表示本发明的实施方式，是用于说明在块内的各位置中为了根据距离块上边或左边的距离修正亮度变化推定量所利用的系数的图。
图8表示本发明的第2实施方式，是表示运动图像编码装置的构成的框图。
图9表示本发明的第2实施方式，是表示亮度变化检测/补偿部的构成的框图。
图10表示本发明的第2实施方式，是表示运动图像解码装置的构成的框图。
图11表示本发明的第2实施方式，是表示亮度变化补偿部的构成的框图。
符号说明：100-输入图像，101-预测残差，102、203-变换系数等级，103、104-局部解码图像，204、205-局部解码图像，105、201-运动向量，106、206-运动补偿图像，107、207-预测图像，108、202-亮度变化检测信息，200-编码数据，120-正交变换部，121-量化部，122、221-逆量化部，123、222-逆正交变换部，124、223-帧存储器，125-运动检测部，126、224-运动补偿部，127、127a-亮度变化检测/补偿部，128、128a-可变长编码部，140、240-参照块周边图像生成部，141、241-处理对象块周边图像生成部，142、242-亮度变化补偿图像生成部，143、243-预测图像选择开关，144-亮度变化判定部，150、250-亮度变化补偿方法信息，151、251-亮度变化补偿图像生成部A，152、252-亮度变化补偿图像生成部B，153、253-亮度变化补偿图像生成部C，154-亮度变化补偿方法确定部，155、254-预测图像选择开关，220、220a-可变长编解码部，225、225a-亮度变化补偿部，1000、1000a-运动图像编码装置，2000、2000a-运动图像解码装置。
具体实施方式
(实施方式1)
以下，基于图1～图7对本发明所涉及的运动图像编码装置及运动图像解码装置的第1实施方式进行说明，如下所述。
另外，在本实施方式及后述的第2实施方式中，运动图像由多个帧构成，运动图像编码装置及运动图像解码装置以预先规定的顺序(例如，帧的显示时刻顺序)处理这些帧。另外，在构成运动图像的帧中，将成为编码或解码处理的对象的帧称为处理对象帧Ic，将为了运动补偿预测所参照的帧(例如，在上述预先规定的顺序中，处理对象帧的前一帧)称为参照帧Ir。参照帧Ir是存储在帧存储器上的解码完成后的帧。
另外，在本实施方式及后述的第2实施方式中，运动图像编码装置及运动图像解码装置将处理对象帧Ic分割为预先规定的尺寸的多个块，以预先规定的顺序处理这些块。另外，在构成处理对象帧Ic的块中，将成为编码或解码处理的对象的块称为处理对象块Bc。另外，为了简单，在以下的说明中，如图5所示，块的处理顺序采用以左上角的块为起点的光栅扫描顺序，块尺寸采用L×M像素。
而且，在处理对象帧Ic中，在进行针对处理对象块Bc的编码或解码处理的时刻，将由已经完成编码或解码处理的块构成的区域称为编码完成区域或解码完成区域。在图5中，通过斜线表示该解码完成区域。
另外，在处理对象帧Ic中，以位于帧左上的像素作为原点，将位于位置(X，Y)的像素记为IC(X，Y)，将其像素值记为Ic(X，Y)。同样，在参照帧Ir中，将处于位置(X，Y)的像素记为IR(X，Y)，将其像素值记为Ir(X，Y)。
<关于运动图像编码装置(编码器)>
参照图2对本实施方式所涉及的运动图像编码装置1000的构成进行说明。图2是表示运动图像编码装置1000的构成的框图。
如图2所示，运动图像编码装置1000具备：正交变换部120、量化部121、逆量化部122、逆正交变换部123、帧存储器124、运动检测部125、运动补偿部126、亮度变化检测/补偿部127、可变长编码部128。
运动图像编码装置1000按每块对处理对象帧Ic进行编码。即，将处理对象帧Ic的各处理对象块Bc作为输入图像100(L×M像素)，通过正交变换部120、量化部121及可变长编码部128对输入图像100和预测图像107(L×M像素)之间的差分即预测残差101(L×M像素)进行编码，从而得到编码数据200。其中，与输入图像100对应的预测图像107如后述由亮度变化检测/补偿部127提供。
正交变换部120通过离散余弦变换(DCT：Discrete Cosine Transform)将空间区域的图像数据即预测残差101变换为频率区域的图像数据。由正交变换部120导出的频率成分系数(DCT系数)被提供给量化部121。
量化部121对由正交变换部120导出的频率成分系数进行量化。由量化部121导出的变换系数等级(level)102(通过量化各频率成分系数所得到的量化代表值的集合)被提供给可变长编码部128及逆量化部122。
逆量化部122通过对由量化部121导出的变换系数等级102进行逆量化，来对由正交变换部120导出的各频率成分系数进行复原。由逆量化部122复原的频率成分系数被提供给逆正交变换部123。
逆正交变换部123通过对由逆量化部122复原的频率成分系数进行逆离散余弦变换，来对输入到正交变换部120的预测残差101(L×M像素)进行复原。
运动图像编码装置1000通过将由逆正交变换部123复原的预测残差和从亮度变化检测/补偿部127提供来的预测图像107相加，来生成局部解码图像103。所生成的局部解码图像103(L×M像素)被存储于帧存储器124。
其中，在帧存储器124中依次存储按照每块生成的局部解码图像103。在对处理对象帧Ic的某一处理对象块Bc进行处理的时刻，除了参照帧Ir上的局部解码图像(以下，称为“参照图像”)以外，处理对象帧Ic的解码完成区域上的局部解码图像(以下，称为“解码完成原始图像(decodedoriginal images)”)也被记录于帧存储器124。
运动检测部125通过比较输入图像100与存储于帧存储器124的参照图像(即，参照帧Ir上的局部解码图像)，来导出用于运动补偿预测的运动向量105。由运动检测部125导出的运动向量105被提供给亮度变化检测/补偿部127及可变长编码部128。
运动补偿部126基于由运动检测部125导出的运动向量105和存储于帧存储器124的参照图像，生成与输入图像100对应的运动补偿图像106(L×M像素)。由运动补偿部126生成的运动补偿图像106被提供给亮度变化检测/补偿部127。
亮度变化检测/补偿部127基于存储于帧存储器124的解码完成原始图像及参照图像，来检测帧间的亮度变化。检测结果作为亮度变化检测信息108被提供给可变长编码部128。另外，亮度变化检测/补偿部127基于该亮度变化检测信息108来修正运动补偿图像106，以补偿帧间的亮度变化。前面提到的预测图像107是通过该亮度变化检测/补偿部127修正后的运动补偿图像。
其中，关于亮度变化检测/补偿部127而言，由于是本发明中的特征构成，所以结合参照的附图，在后面稍微详细地说明。
可变长编码部128分别对变换系数等级102、运动向量105及亮度变化检测信息108进行编码，并且复用通过分别编码这些信息所得到的编码数据，生成编码数据200。由可变长编码部128生成的编码数据200被输出到外部。
<关于亮度变化检测/补偿部>
接着，参照图1及图6对上述的运动图像编码装置1000具备的亮度变化检测/补偿部127的详细情况进行说明。图1是表示亮度变化检测/补偿部127的构成例的框图。图6是表示处理对象块Bc、处理对象块周边区域Sc、参照块Br及参照块周边区域Sr的配置的图。
如图1所示，亮度变化检测/补偿部127具备：参照块周边图像生成部140、处理对象块周边图像生成部141、亮度变化补偿图像生成部142、预测图像选择开关143及亮度变化判定部144。以下，对亮度变化检测/补偿部127具备的各部分依次进行说明。
参照块周边图像生成部140基于由运动检测部125导出的运动向量105，从帧存储器124中读取参照图像中的参照块周边区域Sr内的各像素的像素值，作为参照块周边图像提供给亮度变化补偿图像生成部142。
这里，所谓参照块周边区域Sr位于为了运动补偿预测所参照的参照块Br的周边的区域。在本实施方式中，如图6(a)例示，作为参照块周边区域Sr，利用与参照块Br的上边相邻的矩形区域STr(L×1像素)和与参照块Br的左边相邻的矩形区域SLr(1×M像素)的并集Sr＝STr∪SLr。
参照块周边图像的各像素的像素值、即矩形区域STr的各像素的像素值STr(i，j)及矩形区域SLr的各像素的像素值SLr(i，j)由以下所示的(1)式给出。
【数学式1】
STr(i，0)＝Ir(Xr+i，Yr-1)  (i＝0...L-1)
                                       ···(1)
STr(0，j)＝Ir(Xr-1，Yr+j)  (j＝0...M-1)
这里，(Xr，Yr)是参照帧Ir中的参照块Br的左上角的像素的位置(Xr，Yr)，基于处理对象帧Ic中的处理对象块Bc的左上角的像素的位置(Xc，Yc)及由运动向量105所示的位移(dX，dY)，由以下所示的(2)式给出。
【数学式2】
Xr = Xc + dX Yr = Yc + dY . . . ( 2 )
处理对象块周边图像生成部141从帧存储器124中读取解码完成原始图像中的处理对象块周边区域Sc内的各像素的像素值，作为处理对象块周边图像提供给亮度变化补偿图像生成部142。
这里，所谓处理对象块周边区域Sc在处理对象帧Ic中位于处理对象块Bc的周边的区域。在本实施方式中，如图6(b)所示，作为处理对象块周边区域Sc，利用与处理对象块Bc的上边相邻的矩形区域STc(L×1像素)和与处理对象块Bc的左边相邻的矩形区域SLc(1×M像素)的并集Sc＝STc∪SLc。
处理对象块周边图像的各像素的像素值、即矩形区域STc的各像素的像素值STc(i，j)及矩形区域SLc的各像素的像素值SLc(i，j)由以下所示的(3)式给出。
【数学式3】
STc(i，0)＝Ic(Xc+i，Yc-1)  (i＝0...L-1)
                                       ···(3)
SLc(0，j)＝Ic(Xc-1，Yc+j)  (j＝0...M-1)
其中，在(3)式中，(Xc，Yc)是处理对象帧Ic中的处理对象块Bc的左上角的像素的位置(Xc，Yc)，其定义如(2)式所示。另外，如上述，虽然优选处理对象块周边区域Sc与参照块周边区域Sr迭合，但是也不一定限定于此。
亮度变化补偿图像生成部142基于参照块周边图像及处理对象块周边图像计算亮度变化推定量O(i，j)，利用计算出的亮度变化推定量O(i，j)修正运动补偿图像106，以补偿帧间的亮度变化。修正后的运动补偿图像106作为亮度变化补偿图像被提供给预测图像选择开关143及亮度变化判定部144。
所谓亮度变化补偿图像，是为了补偿帧间的亮度变化而修正运动补偿图像106所得到的图像(L×M像素)。亮度变化补偿图像的各像素的像素值P(i，j)基于运动补偿图像106的各像素的像素值R(i，j)和对各像素的亮度变化推定量O(i，j)，例如由以下所示的(4)式计算出。其中，位置(i，j)是以处理对象块的左上角为基点表现出的像素的位置，即，块内像素位置。
【数学式4】
P(i，j)＝R(i，j)+O(i，j)(i＝0...L-1，j＝0...M-1)···(4)
这里，在运动补偿图像106中，处于位置(i，j)的像素的像素值R(i，j)由(5)式给出。
【数学式5】
R(i，j)＝Ir(Xr+i，Yr+j)(i＝0...L-1，j＝0...M-1)···(5)
另外，对位置(i，j)的亮度变化推定值O(i，j)是帧间的亮度变化的推定量(亮度变化推定量)，例如能够基于参照块周边图像和处理对象块周边图像由(6)式计算出。
【数学式6】
O ( i , j ) = 1 L + M [ &Sigma; p = 0 p < L { STc ( p , 0 ) - STr ( p , 0 ) } + &Sigma; q = 0 q < M { SLc ( 0 , q ) - SLr ( 0 , q ) } ] (i＝0..L-1，j＝0...M-1)
          ···(6)
此时，在O(i，j)中，参照块周边图像和处理对象块周边图像之间的差分图像的平均值作为帧间的亮度变化推定量进行设定。即，根据按照(6)式计算出的O(i，j)，能够以块为单位补偿帧间的亮度变化。
其中，O(i，j)的计算方法并不限定于(6)式所示。例如，可以根据(7)式计算亮度变化推定值O(i，j)。
【数学式7】
O(i，j)＝STc(i，0)-STr(i，0)(i＝0...L-1，j＝0...M-1)···(7)
此时，在O(i，j)中，与处于处理对象块内像素IC(Xc+i，Yc+j)的正上方的处理对象块周边区域内像素的像素值的变化相当的量作为帧间的亮度变化推定量进行设定。由于根据按照(7)式计算出的O(i，j)能够以块的列为单位补偿亮度变化，所以与由(6)式计算出的O(i，j)相比，能够更准确地补偿帧间的亮度变化。
另外，也可以根据(8)式计算O(i，j)。
【数学式8】
O(i，j)＝SLc(0，j)-SLr(0，j)  (i＝0...L-1，j＝0...M-1)···(8)
此时，在O(i，j)中，与位于处理对象块内像素IC(Xc+i，Yc+j)的正左边的处理对象块周边区域内像素的像素值的变化相当的量作为帧间的亮度变化推定量进行设定。由于根据按照(8)式计算出的O(i，j)能够以块的行为单位补偿亮度变化，所以与按照(7)式计算出的O(i，j)同样地，能够准确地补偿帧间的亮度变化。
另外，也可以按照(9)式计算O(i，j)。
【数学式9】
O(i，j)＝Wi，j×{STc(i，0)-STr(i，0)}+(1-Wi，j)×{SLc(0，j)-SLr(0，j)}  (i＝0...L-1，j＝0...M-1)
其中， W i , j = j + 1 i + j + 2 . . . ( 9 )
此时，在O(i，j)中，将与位于处理对象块内像素IC(Xc+i，Yc+j)的正上方及正左边的处理对象块周边区域内像素的像素值的变化相当的量加权平均后的值，作为帧间的亮度变化推定量进行设定。此时的加权是根据处理对象块内像素IC(Xc+i，Yc+j)和所述处理对象块周边区域上的两像素的距离进行的。由于根据按照(9)式计算出的O(i，j)能够以像素为单位补偿亮度变化，所以能够进一步准确地补偿帧间亮度变化。
另外，也可以根据(10)式计算O(i，j)。
【数学式10】
O(i，j)＝[Wi，j′×{STc(i，0)-STr(i，0)}+(2N-Wi，j′)×{SLc(0，j)-SLr(0，j)}+2N-1]÷2N
(i＝0...L-1，j＝0...M-1)                                                          ···(10)
其中，
Figure GPA00001162605100122
此时，在O(i，j)中，与按照(9)式计算出的情况相同，将与位于处理对象块内像素IC(Xc+i，Yc+j)的正上方及正左边的处理对象块周边区域内像素的像素值的变化相当的量加权平均后的值，作为帧间的亮度变化推定量进行设定。在(10)式中，由于加权系数W’i，j的值是整数，所以无需为了计算亮度变化推定值O(i，j)而执行小数运算。因此，根据式(11)，能够在计算机中高速导出亮度变化推定值O(i，j)。
另外，也可以根据(11)式计算O(i，j)。
【数学式11】
O(i，j)＝0.5×{STc(i，0)-STr(i，0)}+0.5×{SLc(0，j)-SLr(0，j)}  (i＝0...L-1，j＝0...M-1)
                                                                                  ···(11)
此时，在O(i，j)中，将与位于处理对象块内像素IC(Xc+i，Yc+j)的正上方及正左边的处理对象块周边区域内像素的像素值的变化相当的量的单纯平均值作为帧间的亮度变化推定量进行设定。根据按照(11)式计算出的O(i，j)，因为能够基于2个地方的亮度变化补偿亮度变化，所以不易受到噪声的影响。而且，关于由(11)式导出的O(i，j)而言，与由(9)式的导出相比，能够以少的处理量来实现。
亮度变化判定部144通过将亮度变化补偿图像及运动补偿图像106分别与输入图像100进行比较，来判定哪个图像适用于预测图像，并将表示判定结果的亮度变化检测信息108提供给可变长编码部128及预测图像选择开关143。
另外，作为适用于预测图像的图像的判定方法，例如能够利用如下所示的方法。首先，计算亮度变化补偿图像与输入图像100之间的SAD(Sumof Absolute Difference)作为SAD1。这里，所谓SAD是指遍及图像内的所有像素将迭合的2幅图像中处于对应位置的像素间的像素值的差分求和之后的值。接着，计算运动补偿图像106和输入图像100之间的SAD作为SAD2。随后，在SAD1≤SAD2成立的情况下，判定为亮度变化补偿图像适合作为预测图像，在除此之外的情况下(SAD1＞SAD2成立的情况)，判定为运动补偿图像106适合作为预测图像。
预测图像选择开关143基于亮度变化检测信息108选择亮度变化补偿图像及运动补偿图像106中的其中一个，将选择出的图像作为预测图像107进行输出。
以上，结束了亮度变化检测/补偿部127的说明。如上述，在亮度变化检测/补偿部127中，基于所输入的运动补偿图像106、局部解码图像104(参照图像和解码完成原始图像)、运动向量105及输入图像100导出并输出预测图像107及亮度变化检测信息108。
以上，结束了运动图像编码装置1000的说明。如上述，在运动图像编码装置1000中，由于利用以块为单位补偿了帧间的亮度变化后的预测图像进行编码，所以能够以少的代码量对帧间产生了局部的亮度变化的运动图像进行编码。另外，由于所需的附加信息也只是平均每块至多1比特的信息，所以与以参数表现亮度变化的情况相比，附加信息的代码量少。
<关于运动图像解码装置(解码器)>
接着，参照图3对由图2所示的运动图像编码装置1000编码后的编码数据200进行解码的运动图像解码装置2000进行说明。图3是表示运动图像解码装置2000的构成的框图。
如图3所示，运动图像解码装置2000具备：可变长编解码部220、逆量化部221、逆正交变换部222、帧存储器223、运动补偿部224及亮度变化补偿部225。在运动图像编码装置1000中，通过编码各处理对象块Bc所得到的编码数据200被输入于运动图像解码装置2000的可变长编解码部220。
可变长编解码部220通过对编码数据200进行解码，得到运动向量201、亮度变化检测信息202及变换系数等级203。运动向量201被提供给运动补偿部224及亮度变化补偿部225。另外，亮度变化检测信息202被提供给亮度变化补偿部225。另外，变换系数等级203提供给逆量化部221。
逆量化部221通过对由可变长编解码部220得到的变换系数等级203进行逆量化，来对由运动图像编码装置1000的正交变换部120导出的各频率成分系数进行复原。由逆量化部221复原后的频率成分系数被提供给逆正交变换部222。
逆正交变换部222通过对由逆量化部221复原的频率成分系数进行逆离散余弦变换，来对被输入到运动图像编码装置1000的正交变换部120的预测残差101进行复原。
运动图像解码装置2000通过将由逆正交变换部222复原的预测残差和由亮度变化补偿部225提供的预测图像207相加，来生成局部解码图像204。所生成的局部解码图像204被存储于帧存储器223并且被输出到外部。
运动补偿部224基于运动向量201和被存储于帧存储器223的参照图像，生成运动补偿图像206。由运动补偿部224生成的运动补偿图像206被提供给亮度变化补偿部225。
亮度变化补偿部225基于运动向量201、亮度变化检测信息202和被记录于帧存储器223的解码完成原始图像及参照图像，来修正运动补偿图像206，以补偿帧间的亮度变化。前面提到的预测图像207是通过亮度变化补偿部225修正后的该运动补偿图像。
其中，关于亮度变化补偿部225而言，由于是本发明中的特征构成，所以结合所参照的附图，以下稍微详细地说明。
<关于亮度变化补偿部>
接着，参照图4对上述的运动图像解码装置2000具备的亮度变化补偿部225的详细进行说明。图4是表示亮度变化补偿部225的构成例的框图。
如图4所示，亮度变化补偿部225具备：参照块周边图像生成部240、处理对象块周边图像生成部241、亮度变化补偿图像生成部242及预测图像选择开关243。以下，对亮度变化补偿部225具备的各部依次进行说明。
参照块周边图像生成部240基于运动向量201，从帧存储器223中读取参照帧Ir中的参照块周边区域Sr内的各像素的像素值，作为参照块周边图像提供给亮度变化补偿图像生成部242。其中，参照块周边区域Sr与在运动图像编码装置1000的说明中所述的区域相同。
处理对象块周边图像生成部241从帧存储器223中读取处理对象块周边区域Sc内的各像素的像素值，作为处理对象块周边图像提供给亮度变化补偿图像生成部242。其中，处理对象块周边区域Sc与在运动图像编码装置1000的说明中叙述的区域相同。
如图6(b)所示，应该注意：处理对象块周边区域Sc包括在处理对象帧Ic的解码完成区域中。即，处理对象块周边图像是被存储于帧存储器223的解码完成原始图像的一部分，处理对象块周边图像生成部241能够从帧存储器223中读取该图像。
亮度变化补偿图像生成部242基于参照块周边图像及处理对象块周边图像计算亮度变化推定量O(i，j)，并且利用计算出的亮度变化推定量O(i，j)修正运动补偿图像206，以补偿帧间的亮度变化。修正后的运动补偿图像206作为亮度变化补偿图像被提供给预测图像选择开关243。
另外，作为运动补偿图像206的修正方法，利用与在运动图像编码装置1000中的编码过程中所利用的修正方法相同的方法。关于具体的修正方法，因为在运动图像编码装置1000的说明中已经叙述了，所以这里省略说明。
预测图像选择开关243基于亮度变化检测信息202选择亮度变化补偿图像及运动补偿图像206中的其中一个，将选择出的图像作为预测图像207进行输出。
以上，结束了亮度变化补偿部225的说明。如上述，在亮度变化补偿部225中，基于所输入的运动补偿图像206、局部解码图像205(参照图像和解码完成原始图像)、运动向量201及亮度变化检测信息202，生成并输出预测图像207。
以上，结束了运动图像解码装置2000的说明。如上述，根据运动图像解码装置2000，能够基于补偿了帧间的亮度变化后的预测图像来对图像进行解码。预测图像207是与未补偿亮度变化的情况下的预测图像(运动补偿图像206)相比能准确表现原始图像(向运动图像编码装置1000输入的输入图像)的图像。因此，在补偿了亮度变化后的预测图像中相加所复原的预测残差而得到的再生图像，更忠实地再现了原始的图像。
<关于低通滤波器>
另外，在与本实施方式相关的上述说明中，虽然作为参照/处理对象块周边图像的各像素值而直接利用了参照/处理对象图像的像素值，但是并不一定限定于此。
例如，也能够将应用了低通滤波器的参照/处理对象图像的各像素值作为参照/处理对象块周边图像的各像素值进行设定。即，参照块周边图像的各像素的像素值及处理对象块周边图像的各像素的像素值也可以由以下所示的(12)及(13)式给出。
【数学式12】
STr(i，0)＝{Ir(Xr+i-1，Yr-1)+2×Ir(Xr+i，Yr-1)+Ir(Xr+i+1，Yr-1)}÷4  (i＝0...L-1)
SLr(0，j)＝{Ir(Xr-1，Yr+j-1)+2×Ir(Xr-1，Yr+j)+Ir(Xr-1，Yr+j+1)}÷4  (i＝0...M-1)
                                                                          ··(12)
【数学式13】
STc(i，0)＝{Ic(Xc+i-1，Yc-1)+2×Ic(Xc+i，Yc-1)+Ic(Xc+i+1，Yc-1)}÷4  (i＝0...L-1)
SLc(0，j)＝{Ic(Xc-1，Yc+j-1)+2×Ic(Xc-1，Yc+j)+Ic(Xc-1，Yc+j+1)}÷4  (i＝0...M-1)
                                                                         ··(13)
根据(12)及(13)式，在参照图像或解码完成原始图像中，通过对位于参照/处理对象块的上侧的像素在水平方向上施加低通滤波器后的像素值、对位于参照/处理对象块的左侧的像素在垂直方向上施加低通滤波器后的像素值，来设定参照/处理对象块周边图像的各像素值。
由此，通过应用低通滤波器，从而能够在参照块周边图像和处理对象块周边图像之间的像素值的变化中，去除主要因物体的发生消灭或变形等引起的高频成分的变化。因此，通过利用应用了低通滤波器后的参照/处理对象块周边图像，从而能够更准确地补偿帧间的亮度变化。
另外，作为应用低通滤波器的方法的其它具体例，也可以利用由以下所示的(12a)及(13a)式给出的参照块周边图像的各像素的像素值、及处理对象块周边图像的各像素的像素值。
【数学式14】
STr(i，0)＝{Ir(Xr+i，Yr-2)+3×Ir(Xr+i，Yr-1)÷4  (i＝0...L-1)
                                                             ···(12a)
SLr(0，j)＝{Ir(Xr-2，Yr+j)+3×Ir(Xr-1，Yr+j)}÷4  (j＝0...M-1)
【数学式15】
STc(i，0)＝{Ic(Xc+i，Yc-2)+3×Ic(Xc+i，Yc-1)}÷4  (i＝0...L-1)
                                                             ···(13a)
SLc(0，j)＝{Ic(Xc-2，Yc+j)+3×Ic(Xc-1，Yc+j)}÷4  (j＝0...M-1)
根据(12a)及(13a)式，在参照图像或解码完成原始图像中，通过对位于参照/处理对象块的上侧的像素在垂直方向上施加了低通滤波器后的像素值、对位于该块的左侧的像素在水平方向上施加了低通滤波器后的像素值，来设定参照/处理对象块周边图像的各像素值。
另外，代替低通滤波器，也能够将噪声去除滤波器应用于参照图像或解码完成原始图像，将结果得到的值用于参照/处理对象块周边图像。例如，参照块周边图像的各像素的像素值、及处理对象块周边图像的各像素的像素值也可以由以下所示的(14)及(15)式给出。
【数学式16】
STr(i，0)＝median(Ir(Xr+i-1，Yr-1)，Ir(Xr+i，Yr-1)，Ir(Xr+i+1，Yr-1))(i＝0...L-1)
SLr(0，j)＝median(Ir(Xr-1，Yr+j-1)，Ir(Xr-1，Yr+j)，Ir(Xr-1，Yr+j+1))(j＝0...M-1)
                                                                            ···(14)
【数学式17】
STc(i，0)＝median(Ic(Xc+i-1，Yc-1)，Ic(Xc+i，Yc-1)，Ic(Xc+i+1，Yc-1))(i＝0...L-1)
SLc(0，j)＝median(Ic(Xc-1，Yc+j-1)，Ic(Xc-1，Yc+j)，Ic(Xc-1，Yc+j+1))(j＝0...M-1)
                                                                            ···(15)
这里，median(a，b，c)是赋予3个数a、b、c的中央值的函数。
由此，通过应用噪声去除滤波器，从而能够在参照块周边图像和处理对象块周边图像之间的像素值的变化中，去除因噪声引起的成分。因此，通过利用应用了噪声去除滤波器后的参照/处理对象块周边图像，从而能够更准确地补偿帧间的亮度变化。
<关于与距离相应的权重>
另外，在以上的说明中，亮度变化补偿图像生成部142及242如(4)式所示，通过在运动补偿图像106的各像素值上加上帧间的亮度变化推定量导出亮度变化补偿图像。
可是，由于帧间的亮度变化推定量是基于位于参照/处理对象块的上侧或左侧的像素所导出的，所以块内位置越接近右下精度就越低。因此，考虑这样的性质，也可以代替(4)式，根据以下所示的(16)式修正亮度变化补偿图像。
【数学式18】
P(i，j)＝R(i，j)+w(i，j)×O(i，j)(i＝0...L-1，j＝0...M-1)···(16)
这里，w(i，j)是表示块内位置(i，j)中的帧间的亮度变化推定量的正确性的量，由以下所示的(17)式给出。
【数学式19】
w(i，j)＝α-β×min(i，j)  (i＝0...L-1，j＝0...M-1)···(17)
这里，α是表示块内位置(0，0)中的亮度变化推定量的正确性的值，β是表示与距块上边或左边的距离相应的所述正确性的减少率的值。即，根据(17)式可知，w(i，j)的值，是与距该像素位置的块左边的距离和距上边的距离之中距离短的一方的距离成比例地减少的值。作为一例，在图7(a)中示出在块尺寸为4×4像素的情况下采用α＝1、β＝0.25时由(17)式确定出的w(i，j)的值。
通过根据上述方法生成亮度变化补偿图像，从而能够也考虑帧间的亮度变化推定量的正确性来补偿亮度变化。因此，能够降低亮度变化推定量与实际的亮度变化产生不同的可能性。
另外，在亮度变化推定量的导出中只利用位于参照/处理对象块的上侧的像素的情况下，优选由以下所示的(18)式确定w(i，j)。
【数学式20】
w(i，j)＝α-β×j  (i＝0...L-1，j＝0...M-1)···(18)
此时，由于从块左边到该像素位置的距离与亮度变化推定量的正确性无关，所以由(18)式导出的值与由(17)式导出的值相比，更准确地表示亮度变化推定量的正确性。图7(b)表示在块尺寸为4×4像素的情况下采用α＝1、β＝0.25时由(18)式确定出的w(i，j)的值。
另外，在亮度变化推定量的导出中只利用位于参照/处理对象块的左侧的像素的情况下，优选由以下所示的(19)式确定w(i，j)。
【数学式21】
w(i，j)＝α-β×i  (i＝0...L-1，j＝0...M-1)···(19)
此时，由于从块上边到该像素位置的距离与亮度变化推定量的正确性无关，所以由(19)式导出的值与由(17)式导出的值相比，更准确地表示亮度变化推定量的正确性。图7(c)示出在块尺寸为4×4像素的情况下采用α＝1、β＝0.25时由(19)式确定的w(i，j)的值。
<关于亮度变化率的利用>
而且，亮度变化补偿图像生成部142及242可以通过其它方法导出亮度变化补偿图像，而不是通过在运动补偿图像106的各像素值上加上帧间的亮度变化推定量来导出亮度变化补偿图像。例如，也可以通过计算按照每个处理对象块Bc的各像素位置推定帧间的亮度变化率后的推定亮度变化率Q(i，j)，在运动补偿图像106的各像素值上乘以帧间的推定亮度变化率Q(i，j)，来导出亮度变化补偿图像。即，也可以基于运动补偿图像106的各像素的像素值R(i，j)和对各像素的推定亮度变化率Q(i，j)，根据以下的(20)式计算亮度变化补偿图像的各像素值P(i，j)。
【数学式22】
P(i，j)＝R(i，j)×Q(i，j)  (i＝0...L-1，j＝0...M-1)···(20)
这里，Q(i，j)例如能够根据以下所示的(21)式进行计算。
【数学式23】
Q ( i , j ) = Sc ( 0 , j ) Sr ( 0 , j ) &times; Sc ( i , 0 ) Sr ( i , 0 ) (i＝0...L-1，j＝0...M-1)···(21)
此时，在Q(i，j)中，将与位于处理对象块内像素IC(i，j)的正上方和正左边的处理对象块周边区域内像素的像素值的变化率的几何平均相当的值，作为推定亮度变化率进行设定。在由上述的(20)及(21)式进行的亮度变化补偿中，因为能够根据运动补偿图像上的像素的亮度以不同的比例补偿亮度变化，所以能够正确地补偿帧间的亮度变化。
(实施方式2)
基于图8～图11对本发明所涉及的运动图像编码装置及运动图像解码装置的第2实施方式进行说明，如下所述。
<运动图像编码装置>
图8是表示本实施方式所涉及的运动图像编码装置1000a的构成的框图。运动图像编码装置1000a具备：正交变换部120、量化部121、逆量化部122、逆正交变换部123、帧存储器124、运动检测部125、运动补偿部126、亮度变化检测/补偿部127a及可变长编码部128a。
在运动图像编码装置1000a中，由于亮度变化检测/补偿部127a及可变长编码部128a以外的各构成要素与在图2所示的运动图像编码装置1000中赋予相同符号的构成要素相同，所以省略说明。
亮度变化检测/补偿部127a基于被存储于帧存储器124的解码完成原始图像及参照图像来检测帧间的亮度变化。检测结果作为亮度变化检测信息108被提供给可变长编码部128a。另外，亮度变化检测/补偿部127a基于该亮度变化检测信息108来修正运动补偿图像106，以补偿帧间的亮度变化。这些点与运动图像编码装置1000具备的亮度变化检测/补偿部127相同。
在运动图像编码装置1000a具备的亮度变化检测/补偿部127a能够通过不同的多个方法补偿帧间的亮度变化这点上，与运动图像编码装置1000具备的亮度变化检测/补偿部127不同。亮度变化检测/补偿部127a构成为：选择补偿帧间的亮度变化的方法，并将表示选择出的方法的亮度变化补偿方法信息150提供给亮度变化检测信息108及可变长编码部128a。
另外，可变长编码部128a对变换系数等级102、运动向量105、亮度变化检测信息108及亮度变化补偿方法信息150分别进行编码，并且对分别编码这些信息所得到的编码数据进行复用，来生成编码数据200。由可变长编码部128a生成的编码数据200被输出到外部。
<亮度变化检测/补偿部>
接着，参照图9对亮度变化检测/补偿部127a的详细进行说明。图9是表示亮度变化检测/补偿部127a的构成的框图。
如图9所示，亮度变化检测/补偿部127a具备：参照块周边图像生成部140、处理对象块周边图像生成部141、亮度变化补偿图像生成部A151、亮度变化补偿图像生成部B152、亮度变化补偿图像生成部C153、亮度变化补偿方法确定部154、及预测图像选择开关155。
在亮度变化检测/补偿部127a的构成要素中，由于参照块周边图像生成部140及处理对象块周边图像生成部141与在图1所示的亮度变化检测/补偿部127赋予相同符号的构成要素相同，所以省略说明。
亮度变化补偿图像生成部A151、亮度变化补偿图像生成部B152、及亮度变化补偿图像生成部C153，基于参照块周边图像及处理对象块周边图像计算亮度变化推定量O(i，j)，并且利用计算出的亮度变化推定量O(i，j)来修正运动补偿图像106，以补偿帧间的亮度变化。其中，亮度变化推定量O(i，j)的计算方法分别不同。
具体而言，亮度变化补偿图像生成部A151根据上述的(4)式、(5)式及(7)式补偿帧间的亮度变化。即，由亮度变化补偿图像生成部A151生成的亮度变化补偿图像A，是基于与块上边相邻的处理对象块周边区域上的像素值的亮度变化来修正运动补偿图像106的各像素值后的图像。
另外，亮度变化补偿图像生成部B152根据上述的(4)式、(5)式及(8)式来补偿帧间的亮度变化。即，由亮度变化补偿图像生成部B 152生成的亮度变化补偿图像B，是基于与块左边相邻的处理对象块周边区域上的像素值的亮度变化来修正运动修正图像106的各像素值后的图像。
另外，亮度变化补偿图像生成部C 153根据上述的(4)式、(5)式及(9)式来补偿帧间的亮度变化。即，由亮度变化补偿图像生成部C153生成的亮度变化补偿图像C，是基于与块上边或左边相邻的处理对象块周边区域上的像素值的亮度变化来修正运动补偿图像106的各像素值的图像。
亮度变化补偿方法确定部154将亮度变化补偿图像的3个候补(亮度变化补偿图像A、亮度变化补偿图像B及亮度变化补偿图像C)以及运动补偿图像106分别与输入图像100进行比较。然后，在运动补偿图像106比其中任一个候补更相似于输入图像100的情况下，判定出无亮度变化，在除此之外的情况下，判定出有亮度变化，并将表示判定结果的亮度变化检测信息108提供给可变长编码部128a及预测图像选择开关155。
而且，亮度变化补偿方法确定部154从亮度变化补偿图像的3个候补中选择最相似于输入图像100的图像，并将表示选择出的亮度变化补偿图像的生成中使用的方法的亮度变化补偿方法信息150提供给可变长编码部128a及预测图像选择开关155。
另外，作为各图像(亮度变化补偿图像的3个候补及运动补偿图像106)对输入图像100的相似度，例如能够利用各图像和输入图像100之间的SAD。此时，SAD的值越小，用于计算该SAD的图像越相似于输入图像100。
预测图像选择开关155基于亮度变化检测信息108及亮度变化补偿方法信息150，从亮度变化补偿图像的3个候补及运动补偿图像106中选择一个图像，并将选择出的图像作为预测图像107输出。
更具体地说，在表示亮度变化检测信息108无亮度变化的判定结果的情况下，将运动补偿图像106作为预测图像107进行选择。另外，在表示亮度变化检测信息108有亮度变化的判定结果的情况下，将根据由亮度变化补偿方法信息150表示的方法所生成的亮度变化补偿图像选择作为预测图像107。
以上，在检测出亮度变化的情况下，由亮度变化检测/补偿部127a导出的预测图像107，利用3个不同的亮度变化补偿方法中最合适的方法补偿帧间的亮度变化。因此，与利用唯一的亮度变化补偿方法的情况相比，预测图像107成为了更准确近似输入图像100的图像，减少了预测残差101含有的信息量。因此，在图8所示的运动图像编码装置1000a中，能够以少的代码量编码离散余弦变换及量化预测残差101后得到的变换系数等级102。
<运动图像解码装置>
接着，参照图10对由图8所示的运动图像编码装置1000a编码后的编码数据200进行解码的运动图像解码装置2000a进行说明。图10是表示运动图像解码装置2000a的构成的框图。
图10所示，运动图像解码装置2000a具备：可变长编解码部220a、逆量化部221、逆正交变换部222、帧存储器223、运动补偿部224及亮度变化补偿部225a。
在运动图像解码装置2000a中，由于亮度变化补偿部225a及可变长编解码部220a以外的构成要素与在图3所示的运动图像解码装置2000中赋予相同符号的构成要素相同，故省略说明。
可变长编解码部220a通过对编码数据200进行解码，得到运动向量201、亮度变化检测信息202、变换系数等级203及亮度变化补偿方法信息250。运动向量201被提供给运动补偿部224及亮度变化补偿部225。另外，亮度变化检测信息202及亮度变化补偿方法信息250被提供给亮度变化补偿部225a。另外，变换系数等级203被提供给逆量化部221。
亮度变化补偿部225a基于运动向量201、亮度变化检测信息202、亮度变化补偿方法信息250以及被记录于帧存储器223中的解码完成原始图像及参照图像来修正运动补偿图像206，以补偿帧间的亮度变化。这些点与运动图像解码装置2000具备的亮度变化补偿部225相同。
其中，在运动图像解码装置2000a具备的亮度变化补偿部225a能够通过不同的多个方法补偿帧间的亮度变化这点上，与运动图像解码装置2000具备的亮度变化补偿部225不同。亮度变化补偿部225a构成为：确定基于亮度变化补偿方法信息250补偿帧间的亮度变化的方法。
<亮度变化补偿部>
接着，参照图11对亮度变化补偿部225a的详细进行说明。图11是表示亮度变化补偿部225a的构成的框图。
如图11所示，亮度变化补偿部225a具备：参照块周边图像生成部240、处理对象块周边图像生成部241、亮度变化补偿图像生成部A251、亮度变化补偿图像生成部B252、亮度变化补偿图像生成部C253及预测图像选择开关254。
另外，在亮度变化补偿部225a的构成要素中，由于参照块周边图像生成部240及处理对象块周边图像生成部241与在图4所示的亮度变化补偿部127中赋予相同符号的构成要素相同，故省略说明。
亮度变化补偿图像生成部A251、亮度变化补偿图像生成部B252及亮度变化补偿图像生成部C253，基于参照块周边图像及处理对象块周边图像计算亮度变化推定量O(i，j)，并且利用计算出的亮度变化推定量O(i，j)来修正运动补偿图像206，以补偿帧间的亮度变化。其中，亮度变化推定量O(i，j)的计算方法分别不同。
具体而言，亮度变化补偿图像生成部A251、亮度变化补偿图像生成部B252及亮度变化补偿图像生成部C253构成为：通过相同的方法分别对运动图像编码装置1000a具备的亮度变化补偿图像生成部A151、亮度变化补偿图像生成部B152及亮度变化补偿图像生成部C153补偿帧间的亮度变化。
预测图像选择开关254基于亮度变化检测信息202及亮度变化补偿方法信息250，从亮度变化补偿图像的3个候补及运动补偿图像106中选择一个图像，并将选择出的图像作为预测图像207输出。关于选择方法，由于与运动图像编码装置1000a具备的亮度变化检测/补偿部127a的预测图像选择开关155中的选择方法相同，故省略详细的说明。
以上，结束了亮度变化补偿部225a的说明。如上述，在亮度变化补偿部225a中，利用与用于生成编码数据200时所利用的方法相同的方法，生成补偿帧间的亮度变化后的预测图像207。
以上，结束了运动图像解码装置2000a的说明。如上述，根据运动图像解码装置，通过按照每块从多个亮度变化补偿方法中选择合适的方法来补偿帧间的亮度变化，能够生成准确补偿了帧间的亮度变化的预测图像。所述预测图像是与未补偿亮度变化的情况下的预测图像相比更准确表现原始图像(向运动图像编码装置1000a输入的输入图像)的图像。因此，在补偿了亮度变化的预测图像中加上复原后的预测残差所得到的再生图像，能够更忠实地再现原始图像。
<亮度变化补偿方法的组合>
另外，在以上的说明中，虽然对组合利用特定的3个亮度变化补偿方法进行了说明，但是也可以组合利用任意2个以上的亮度变化补偿方法。
例如，能够组合利用以下所示的3个亮度变化补偿方法。
方法1：根据(16)式、(18)式、(5)式及(7)式，计算P(i，j)(通过根据距块上边的距离，对与处理对象块上边相邻的像素的像素值的变化量加权后的值，来补偿亮度变化)的亮度变化补偿方法。
方法2：根据(16)式、(18)式、(5)式及(8)式，计算P(i，j)(通过根据距块左边的距离，对与处理对象块左边相邻的像素的像素值的变化量加权后的值，来补偿亮度变化)的亮度变化补偿方法。
方法3：根据(16)式、(18)式、(5)式及(9)式，计算P(i，j)(通过根据距块上边和左边中最近一边的距离，对与处理对象块上边和左边相邻的像素的像素值的变化量进行加权平均的值进行加权之后的值，来补偿亮度变化)的亮度变化补偿方法。
根据上述组合可知，由于能够将根据距处理对象块上边或左边的距离加权后的值作为亮度变化推定量进行利用，所以能够降低亮度变化推定量和实际的亮度变化产生不同的可能性。
另外，例如能够组合利用以下所示的2个亮度变化补偿方法。
方法1：基于由(1)式导出的参照块周边图像和由(3)式导出的处理对象块周边图像，根据(4)式、(5)式及(9)式计算P(i，j)(根据对与处理对象块上边和左边相邻的像素的像素值的变化量进行加权平均后的值来补偿亮度变化)的亮度变化补偿方法。
方法2：基于由(14)式导出的参照块周边图像和由(15)式导出的处理对象块周边图像，根据(4)式、(5)式及(9)式计算P(i，j)(通过对与处理对象块上边和左边相邻的像素实施噪声去除后的像素值的变化量再进行加权平均后的值来补偿亮度变化)的亮度变化补偿方法。
根据上述的组合可知，能够根据噪声的多少以不同的方法补偿亮度变化。
<附加信息的编码>
另外，在本实施方式中，虽然可变长编码部128a一同编码亮度变化检测信息108和亮度变化补偿方法信息150，但是也不一定同时编码两方。例如也可以构成为：在表示亮度变化检测信息108有亮度变化的判定结果的情况下，只编码亮度变化检测信息108，在表示无亮度变化的判定结果的情况下，编码亮度变化检测信息108和亮度变化补偿方法150的两方。此时，由于只在需要补偿帧间的亮度变化时，只要编码与利用哪一亮度变化补偿方法相关的信息即可，所以能够减少编码数据的代码量。
以上，本发明所涉及的运动图像编码装置其特征在于具备修正单元，该修正单元基于与成为当前编码处理的对象的处理对象块相邻的处理对象块周边区域内的像素的像素值、和在以运动补偿预测为基准的参照图像中与对应于上述处理对象块相邻的参照块周边区域内的像素的像素值，来推定上述处理对象块的各像素中的亮度变化量，并且修正运动补偿图像，以补偿推定出的亮度变化量。
因此，不会发生因附加信息带来的代码量的増加，或者纵使发生了代码量的增加也能起到既能最小限度地抑制又能补偿帧间的局部的亮度变化的效果。
另外，本发明所涉及的运动图像解码装置具备修正单元，该修正单元基于在由解码上述编码数据得到的解码图像中与成为当前解码处理的对象的处理对象块相邻的处理对象块周边区域内的像素的像素值、和在以运动补偿预测为基准的参照图像中与对应于上述处理对象块的参照块相邻的参照块周边区域内的像素的像素值，来推定上述处理对象块的各像素中的亮度变化量，并且修正运动补偿图像，以补偿推定出的亮度变化量。
因此，能够起到解码由上述运动图像编码装置编码后的编码数据的效果。
(附注事项)
本发明并不限定于上述的各实施方式，可以在技术方案所示的范围内进行各种变更，关于适当组合在不同的实施方式中分别公开的技术的单元所得到的实施方式而言，也包括在本发明的技术范围内。
例如，运动图像编码装置1000的各块也可以由硬件逻辑构成，也可以如下利用CPU通过软件来实现。
即，运动图像编码装置1000具备：执行实现各功能的控制程序的命令的CPU(central processing unit)、存储了上述程序的ROM(read onlymemory)、展开上述程序的RAM(random access memory)、存储上述程序及各种数据的存储器等的存储装置(记录介质)等。
并且，本发明的目的通过下述步骤能够达成：将以计算机可读的方式对实现上述功能的软件即运动图像编码装置1000的控制程序的程序代码(执行形式程序、中间代码程序、源程序)进行记录的记录介质提供给运动图像编码装置1000，该计算机(或CPU、MPU)读取并执行被记录于记录介质的程序代码。
作为上述记录介质，例如能够利用：磁带或盒式磁带等的带系、包括软(注册商标)盘/硬盘等的磁盘或CD-ROM/MO/MD/DVD/CD-R等的光盘的盘系、IC卡(包括存储卡)/光卡等的卡系、或者掩模ROM/EPROM/EEPROM/闪存ROM等的半导体存储器系等。
另外，也可以使运动图像编码装置1000构成为可与通信网络连接，或者经由通信网络提供上述程序代码。作为该通信网络并不特别限定于此，例如可利用网络、内部网络、外部网络、LAN、ISDN、VAN、CATV通信网、虚拟专用网(virtual private network)、电话线路网、移动体通信网、卫星通信网等。另外，作为构成通信网络的传输介质并不特别限定于此，例如可以利用IEEE1394、USB、电力线搬送、电缆TV线路、电话线、ADSL线路等的有线，以及IrDA或遥控器等的红外线、Bluetooth(注册商标)、802.11无线、HDR、移动电话网、卫星线路、地面波数字网等的无线。另外，本发明能够以上述程序代码因电子传输具体化的被嵌入到载波中的计算机数据信号的方式来实现的。
关于运动图像编码装置1000a、运动图像解码装置2000及运动图像解码装置2000a也同样。
在发明的详细说明事项中实施的具体的实施方式或实施例，终究不能狭义地解释为使本发明的技术内容明确，只限定于该具体例，只要在本发明的主旨及接着记载的要求保护的范围内进行各种变更并加以实施。
例如，本发明能够以下述方式表现。
1.一种运动图像编码装置，将运动图像的帧分割为多个块，以块为单位对输入图像和预测图像之间的差分即预测残差进行编码后生成编码数据，其特征在于，具备：运动检测部，其将近似所述输入图像的参照帧上的区域的位置作为运动向量进行导出；运动补偿部，其基于所述运动向量生成运动补偿图像；处理对象块周边图像生成部，其基于处理对象块周边区域的图像生成处理对象块周边图像；参照块周边图像生成部，其基于参照块周边区域的图像生成参照块周边图像；亮度变化补偿图像生成部，其基于所述处理对象块周边图像及所述参照块周边图像，导出表示处理对象块内各位置的亮度变化的亮度变化推定量，根据所述亮度变化推定量修正所述运动补偿图像后生成亮度变化补偿图像。
2.在方式1所述的运动图像编码装置，其特征在于，所述处理对象块周边图像的各像素值是在解码完成原始图像中与处理对象块上边或左边相邻的各像素的像素值，所述参照块周边图像的各像素值是在参照图像中与参照块上边或左边相邻的各像素的像素值。
3.在方式1所述的运动图像编码装置，其特征在于，所述处理对象块周边图像的各像素值，是将低通滤波器应用于解码完成原始图像中与处理对象块上边或左边相邻的各像素所得到的值，所述参照块周边图像的各像素值，是将低通滤波器应用于参照图像中与参照块上边或左边相邻的各像素所得到的值。
4.在方式1所述的运动图像编码装置，其特征在于，所述处理对象块周边图像的各像素值，是将噪声去除应用于解码完成原始图像中与处理对象块上边或左边相邻的各像素所得到的值，所述参照块周边图像的各像素值，是将噪声去除应用于参照图像中与参照块上边或左边相邻的各像素所得到的值。
5.在方式1～4中任意一项所述的运动图像编码装置，其特征在于，所述亮度变化推定量基于所述处理对象块周边图像和所述参照块周边图像中对应的像素间的像素值之间的差分而被导出。
6.在方式1～5中任意一项所述的运动图像编码装置，其特征在于，处理对象块内的各像素中的所述亮度变化推定量基于第一差分和第二差分而被导出，所述第一差分是位于该处理对象块内像素的上方的所述处理对象块周边图像上的像素、和位于该处理对象块内像素所对应的参照块内像素的上方的所述参照块周边图像上的像素之间的像素值的差分，所述第二差分是位于该处理对象块内像素的左方的所述处理对象块周边图像上的像素、和位于该处理对象块内像素所对应的参照块内像素的左方的所述参照块周边图像上的像素之间的像素值的差分。
7.在方式6所述的运动图像编码装置，其特征在于，处理对象块内的各像素中的所述亮度变化推定量，是根据该处理对象块内像素和位于其上方的所述处理对象块周边图像上的像素之间的距离、该处理对象块内像素和位于其左方的所述处理对象块周边图像上的像素之间的距离，对所述第一差分和所述第二差分进行加权平均所得到的值。
8.在方式1～7中任意一项所述的运动图像编码装置，其特征在于，修正所述处理对象块内的各像素位置中的亮度变化推定量，以使对象像素的所述处理对象块内的位置距块上边或块左边越远其值越小。
9.在方式1～8中任意一项所述的运动图像编码装置，其特征在于，该运动图像编码装置还具备亮度变化检测部，所述亮度变化检测部判定所述亮度变化补偿图像和所述运动补偿图像中的哪个适合为所述预测图像后生成亮度变化检测信息，将由所述亮度变化检测信息判定出适合为所述预测图像的图像作为所述预测图像使用，并且将所述亮度变化检测信息包括在所述编码数据中。
10.在方式1～9中任意一项所述的运动图像编码装置，其特征在于，所述亮度变化补偿图像生成部具有至少通过2种以上的方法生成亮度变化补偿图像候补的单元，该运动图像编码装置还具备亮度变化补偿方法确定部，所述亮度变化补偿方法确定部判定多个所述亮度变化补偿图像候补中的哪个适合为所述预测图像，并将由所述判定而判定出适合为所述预测图像的所述亮度变化补偿图像候补选择为所述亮度变化补偿图像，并且将所述判定的结果包括在所述编码数据中。
11.在方式10所述的运动图像编码装置，其特征在于，所述亮度变化补偿图像生成部具有至少通过2种以上的方法生成亮度变化补偿图像候补的单元，该运动图像编码装置还具备亮度变化补偿方法确定部，所述亮度变化补偿方法确定部判定多个所述亮度变化补偿图像候补中的哪个适合为所述预测图像，将由所述判定而判定出适合为所述预测图像的所述亮度变化补偿图像候补选择为所述亮度变化补偿图像，并且只在所述亮度变化检测信息表示所述亮度变化补偿图像适合为所述预测图像的情况下，将所述判定的结果包括在所述编码数据中。
12.一种运动图像解码装置，解码以块为单位编码被分割为多个块的运动图像的帧所得到的编码数据后再生运动图像，其特征在于，该运动图像编码装置具备：运动补偿预测部，其基于由所述编码数据解码的运动向量来指定与处理对象块相似的参照帧上的区域即参照块的位置后生成运动补偿图像；处理对象块周边图像生成部，其基于处理对象块周边区域的图像生成处理对象块周边图像；参照块周边图像生成部，其基于参照块周边区域的图像生成参照块周边图像；亮度变化补偿图像生成部，其基于所述处理对象块周边图像及所述参照块周边图像来导出处理对象块和参照块之间的亮度变化推定量，基于所述亮度变化推定量修正所述运动补偿图像。
(产业上的可用性)
本发明能够广泛应用于利用运动补偿预测编码运动图像的运动图像编码装置、及解码由这样的运动图像编码装置所编码的编码数据的运动图像解码装置。尤其，特别适用于AVC/H264或MPEG-4所对应的运动图像编码装置、及运动图像解码装置。并且，能够应用于编码运动图像并记录于记录介质的运动图像记录装置或根据记录于记录介质的编码数据再生运动图像的运动图像再生装置等。

Claims (14)

1.一种运动图像编码装置，通过将构成运动图像的各帧作为编码对象图像，按每块对该编码对象图像和运动补偿图像之间的差分即预测残差进行编码，来生成编码数据，其特征在于，
该运动图像编码装置具备修正单元，该修正单元基于在通过解码上述编码数据而得到的局部解码图像中、与成为当前编码处理对象的处理对象块相邻的处理对象块周边区域内的像素的像素值，和在作为运动补偿预测的基准的参照图像中、与上述处理对象块所对应的参照块相邻的参照块周边区域内的像素的像素值，来推定上述处理对象块的各像素中的亮度变化量，并修正上述运动补偿图像以补偿帧间亮度变化。
2.根据权利要求1所述的运动图像编码装置，其特征在于，
上述修正单元基于上述处理对象块周边区域内的像素和上述参照块周边区域内的像素之间的像素值变化，来推定上述亮度变化量。
3.根据权利要求2所述的运动图像编码装置，其特征在于，
上述修正单元通过计算上述处理对象块周边区域内的像素的像素值和该像素所对应的像素即上述参照块周边区域内的像素的像素值之间的差分，来推定上述亮度变化量。
4.根据权利要求3所述的运动图像编码装置，其特征在于，
上述修正单元通过计算上述处理对象块周边区域内的多个像素的像素值、和分别与上述多个像素对应的多个像素即上述参照块周边区域内的多个像素的像素值之间的差分的平均值，来推定上述亮度变化量。
5.根据权利要求2～4中任意一项所述的运动图像编码装置，其特征在于，
在上述局部解码图像中，上述处理对象块周边区域是与上述处理对象块的上边相邻的区域及与上述处理对象块的左边相邻的区域之中的至少一方，
在上述参照图像中，上述参照块周边区域是与上述参照块的上边相邻的区域及与上述参照块的左边相邻的区域之中的至少一方。
6.根据权利要求2～4中任意一项所述的运动图像编码装置，其特征在于，
上述修正单元基于第1差分值和第2差分值之中的至少一方来推定上述处理对象块的各像素中的亮度变化量，上述第1差分值是位于该像素的上方的上述处理对象块周边区域内像素的像素值、和上述参照图像中位于该像素所对应的参照像素的上方的上述参照块周边区域内像素的像素值之间的差分，上述第2差分值是位于该像素的左方的上述处理对象块周边区域内像素的像素值、和位于上述参照像素的左方的上述参照块周边区域内像素的像素值之间的差分。
7.根据权利要求6所述的运动图像编码装置，其特征在于，
在应用了低通滤波器后的上述局部解码图像中，上述处理对象块周边区域是与上述处理对象块的上边相邻的区域及与上述处理对象块的左边相邻的区域之中的至少一方，
在应用了低通滤波器后的上述参照图像中，上述参照块周边区域是与上述参照块的上边相邻的区域及与上述参照块的左边相邻的区域之中的至少一方。
8.根据权利要求6所述的运动图像编码装置，其特征在于，
在应用了噪声去除滤波器后的上述局部解码图像中，上述处理对象块周边区域是与上述处理对象块的上边相邻的区域及与上述处理对象块的左边相邻的区域之中的至少一方，
在应用了噪声去除滤波器后的上述参照图像中，上述参照块周边区域是与上述参照块的上边相邻的区域及与上述参照块的左边相邻的区域之中的至少一方。
9.根据权利要求6所述的运动图像编码装置，其特征在于，
上述修正单元推定上述处理对象块的各像素中的亮度变化量时，通过与该像素和位于该像素的上方的上述处理对象块周边区域内像素之间的距离、及该像素和位于该像素的左方的上述处理对象块周边区域内像素之间的距离相应的加权，对上述第1差分值和上述第2差分值进行加权平均来进行推定。
10.根据权利要求2～4中任意一项所述的运动图像编码装置，其特征在于，
上述修正单元修正针对上述处理对象块的各像素推定出的亮度变化量，以使该像素距上述处理对象块的上边或左边越远其亮度变化量的值越小。
11.根据权利要求2～4中任意一项所述的运动图像编码装置，其特征在于，
该运动图像编码装置还具备判定单元，上述判定单元判定上述运动补偿图像及由上述修正单元修正后的运动补偿图像中的哪一个适合为预测图像，
该运动图像编码装置对上述编码对象图像和由上述判定单元判定出适合为预测图像的一方的运动补偿图像之间的差分即预测残差进行编码，并将上述判定单元的判定结果包括在上述编码数据中。
12.根据权利要求2～4中任意一项所述的运动图像编码装置，其特征在于，
上述修正单元从至少2种以上的修正方法中选择修正上述运动补偿图像的修正方法，
该运动图像编码装置将表示由上述修正单元选择出的修正方法的信息包括在上述编码数据中。
13.根据权利要求12所述的运动图像编码装置，其特征在于，
该运动图像编码装置还具备判定单元，上述判定单元判定上述运动补偿图像及由上述修正单元修正后的运动补偿图像中的哪一个适合为预测图像，
该运动图像编码装置只在由上述判定单元判定出上述修正后的运动补偿图像适合为预测图像时，将表示由上述修正单元选择出的修正方法的信息包括在上述编码数据中。
14.一种运动图像解码装置，对下述编码数据进行解码，该编码数据是通过将构成运动图像的各帧作为编码对象图像并按每块对该编码对象图像和运动补偿图像之间的差分即预测残差进行编码而生成的数据，该运动图像解码装置的特征在于，
具备修正单元，该修正单元基于在通过解码上述编码数据而得到的解码图像中、与成为当前解码处理对象的处理对象块相邻的处理对象块周边区域内的像素的像素值，和在作为运动补偿预测的基准的参照图像中、与上述处理对象块所对应的参照块相邻的参照块周边区域内的像素的像素值，来推定上述处理对象块的各像素中的亮度变化量，并修正上述运动补偿图像以补偿帧间亮度变化。
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