CN102165773A - 图像解码方法和图像编码方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种图像压缩装置，对量化数据进行可变长度编码来进行压缩，包括：统计信息保存存储器(212)，保存已编码的图像数据的统计信息(MBTyp、CBPL)；可变长度编码表生成部(213)，根据保存在统计信息保存存储器中的统计信息来生成可变长度编码表；可变长度编码部(205)，根据在可变长度编码表生成部生成的可变长度编码表进行可变长度编码。可变长度编码表生成部对已编码的图像数据的在预定范围内算出的统计信息的发生概率、和根据编码参数选择的初始发生概率进行加法运算(S3005)，按加法运算得到的发生概率从高到低的统计信息的顺序分配短码(S3006)，从而生成可变长度编码表。能够根据处理对象图像数据的特征来提高基于可变长度编码的压缩效率。

Description

图像解码方法和图像编码方法
技术领域
本发明涉及对图像进行编码解码的方法和应用该方法的装置。
背景技术
对图像数据进行的可变长度编码(熵编码)是一种用于提高压缩率的方式，即在对所量化的数据分配编码时，通过将短码分配给出现频度高的值而将长编码分配给出现频度低的码来缩短平均的编码长度，从而提高压缩率。
在H.264/AVC标准中，作为熵编码的方法，采用了CAVLC(Context-Adaptive Variable-Length Coding)和CABAC(Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding)。CAVLC是根据邻接宏块的DCT(Discrete Cosine Transform)系数的状态而切换当前宏块编码中使用的可变长度编码表的技术。CABAC使用算数编码对二值信号进行编码。
但是，这些技术并非考虑了信息的发生概率而分配编码。例如，在H.264/AVC标准中，针对宏块类型(MB类型)的可变长度编码的模式号码被预先定义，使用反映了该定义的表(编码表)来进行MB类型的编码。但是，MB类型的发生概率根据图像大小、量化参数的状态等变化较大，有时对偶尔出现的MB类型分配短码，对频繁出现的MB类型分配长编码。因此，并不限于仅用定义的编码表来提高压缩率。表示MB是否具有非零的DCT系数的CBP(Coded Block Pattern)参数也有同样的问题而不限于MB类型。
作为可适用于这种问题的方式，有不是使用固定的可变长度编码表，而是根据状况恰当地生成编码表的方式。例如，在专利文件1中提出了如下的技术方案：对图像数据的预定数据单位求取运动矢 量等信息的发生概率，根据求出的发生概率恰当地生成编码表，将下一预定数据单位的图像进行可变长度编码并进行发送。在专利文件2中记载了根据发生概率进行可变长度编码的分配的编解码技术。
[专利文献1]日本特开平08-205169号公报
[专利文献2]日本特开平10-322222号公报
发明内容
但是，在专利文献1、2记载的技术中，编码初始阶段、发生概率刚复位后，未能得到充分的统计长度、无法实现高编码效率。另外，由于以帧单位求取信息的发生概率，因此在通信线路的可靠性低、信息缺失发生的情况下，在那时不能进行正确的解码。另外，本发明人明确了如下问题：根据前一帧信息的发生概率生成在下一帧中使用的可变长度编码表，因此在帧间相关性低的动态图像、例如急剧运动的动态图像时，编码效率降低等问题。进而，本发明人发现，如何确定用于求出发生概率的参照范围，在提高压缩效率这一点上是重要的。
本发明的目的是提供一种编码技术和与其对应的解码技术，该编码技术根据处理对象图像数据的特征而提高基于可变长度编码的压缩效率。
本发明的具体的目的是提供一种图像编码方法和与其对应的图像解码方法，该图像编码方法即使是没有足够的统计长度也能提高基于可变长度编码的压缩效率。
本发明其他的具体目的是提供一种图像编码方法和与其对应的图像解码方法，该图像编码方法即使在信息缺失的情况下，或者变化较大的图像的情况下，也能提高基于可变长度编码的压缩效率。
本发明的上述以及其他目的和新的特征通过本说明书的记述和附图将得以明确。
如下简要说明本申请公开的发明之中具有代表性的发明。
即，图像编码方法对已编码的图像数据的在预定范围内算出的 统计信息的发生概率和根据编码参数所选择的初始发生概率进行相加运算，按相加后得到的发生概率从高到低的统计信息的顺序分配短码，生成可变长度编码表，根据所生成的可变长度编码表进行可变长度编码。图像解码方法对已解码的图像数据的在预定范围内算出的统计信息的发生概率和根据解码参数选择的初始发生概率进行相加运算，按相加得到的发生概率从高到低的统计信息的顺序分配短码，生成可变成解码表，根据生成的可变长度解码表进行可变长度解码。
如下简要说明由本申请公开的发明之中具有代表性技术方案所得到的效果。
即，根据本发明的图像编码方法，能根据处理对象图像数据的特征提高基于可变长度编码表的压缩效率。另外，根据本发明的图像解码方法，能实现对由本发明的图像编码方法进行了编码的编码数据进行解码。
附图说明
图1是表示本发明实施方式1的图像编码装置的框图。
图2是涉及宏块类型和模式号码被固定、考虑了实际的出现频度、模式号码未被分配的比较例的可变长度编码表的说明图。
图3是图1的图像编码装置中的可变长度编码表生成部的工作流程图。
图4是初始直方图的说明图。
图5A是表示计算周边块中MB类型的频度分布时的参照范围一例的说明图。
图5B是表示参照范围中频度分布的例子的说明图。
图6是参照范围(片层单位)的说明图。
图7是参照范围(画面单位)的说明图。
图8是参照范围(顺序单位)的说明图。
图9是涉及本发明实施方式1的参照范围设定的说明图。
图10是图1的图像编码装置中生成的MB类型的可变长度编码表的说明图。
图11是本发明实施方式1的图像解码装置的功能框图。
图12是本发明实施方式1中生成的CodedBlockPatternLuma的可变长度编码表的说明图。
图13A是表示本发明实施方式2中的参照范围设定例1的说明图。
图13B是表示本发明实施方式2中的参照范围设定例2的说明图。
图13C是表示本发明实施方式2中的参照范围的设定例3的说明图。
图14是本发明实施方式2的可变长度编码表生成部的流程图。
图15是涉及本发明实施方式3的参照范围设定的说明图。
图16是本发明实施方式1的另一图像编码装置的框图。
图17是在本发明实施方式1中生成的MB类型和CodedBlockPatternLuma混合的可变长度编码表的说明图。
图18是本发明实施方式3的可变长度编码表生成部的工作流程图。
图19是本发明实施方式1的编码表选择的说明图。
图20是例示本发明实施方式4的、根据两区域间直方图类似度恰当地选择参照范围，或者基于用于进行加权的可变长度编码表生成部的处理的流程图。
图21是涉及图20的处理中两区域间直方图类似度判定的概念的说明图。
图22是例示在图20的处理中追加使用了图3中说明的初始直方图处理步骤的处理步骤流程图。
图23是例示本发明第五实施方式的、根据运动矢量的代表值恰当地选择参照范围，或者基于用于进行加权的可变长度编码表生成部的处理的流程图。
图24是示意地例示出本发明第六实施方式的、用于根据任意区域内的运动矢量的代表值进行参照范围的修正的上述可变长度编码表生成部进行的处理的流程图。
图25是例示出本发明第七实施方式的、用于根据已编码的过去帧的可变长度编码的结果将特定块作为参照范围进行可变长度编码的、作为可变长度编码结果的正解率的说明图。
具体实施方式
1.实施方式的概要
首先，说明本发明所公开的发明的代表性实施方式的概要。在代表性实施方式的概要说明中标以括弧而参照的附图中的参照标号，仅仅是例示各自所标记的构成要素的概念。
[1]<发生概率的加法更新(解码方法)>
本发明具有代表性实施方式涉及的图像解码方法，其对进行了可变长度编码的数据进行解码，包括：第一处理，将已解码的图像数据的统计信息保存到存储器中；第二处理，根据保存在上述存储器中的统计信息生成可变长度解码表；以及第三处理，根据在上述第二处理中生成的可变长度解码表进行可变长度解码，上述第二处理对已解码的图像数据的在预定范围内算出的统计信息的发生概率和根据解码参数选择的初始发生概率进行加法运算，按加法运算得到的发生概率从高到低的统计信息的顺序分配短码，生成可变长度解码表。由此，能根据处理对象处理数据的特征更新可变长度解码表，从解码处理的面来看，能实现基于可变长度编码的压缩效率的提高。
[2]在[1]的图像解码方法中，例如上述可变长度解码表生成处理对已编码的图像数据的在预定范围内算出的信息，进行与对解码对象的影响度相对应的加权，生成发生概率。能进一步提高压缩效率。
[3]在[1]的图像解码方法中，例如上述统计信息是宏块类型或编码块模式参数。
[4]在[1]的图像解码方法中，例如上述可变长度解码表生成处理将解码对象流信息中的由语法要素规定的参照范围设为计算上述统计信息发生概率的图像数据的范围。由此，即使是在发生信息缺损、或者变化较大的图像的情况下，与上述同样地，从解码处理的面来看能提高基于可变长度编码的压缩效率。
[5]在[1]的图像解码方法中，例如上述可变长度解码表生成处理判定在计算统计信息的发生概率时能参照的统计信息是否满足事先设定的统计长度，在不满足上述统计信息长时选择预定的可变长度解码表并使其能够使用，在满足上述统计长度时根据在上述预定范围内算出的统计信息的发生概率，生成可变长度解码表。由此，即使统计长度不足够长，也能与上述同样地，从解码处理的面来看能提高基于可变长度编码的压缩效率。
[6]<可变长度解码表的码选择(解码方法)>
本发明代表性实施方式涉及的图像解码方法，其对进行了可变长度编码的数据进行解码，包括：第一处理，将已解码的图像数据的统计信息保存到存储器中；第二处理，根据保存在上述存储器中的统计信息生成可变长度解码表；以及第三处理，根据在上述第二处理中生成的可变长度解码表进行可变长度解码，上述第二处理对于已解码的图像数据的在预定范围内算出的统计信息，按照发生概率高的统计信息在整体中所占比例的多少来选择可变长度解码表中使用的编码，按上述算出的发生概率从高到低的统计信息的顺序分配短码，生成可变长度解码表。在根据统计信息的发生概率而生成可变长度解码表时，由于能选择用于可变长度解码表的码，因此根据所选择的编码的性质，从解码处理的面来看能提高基于可变长度编码的压缩效率。
[7]<当统计长较小时初始可变长度解码表的使用(解码方法)>
本发明具有代表性实施方式涉及的图像解码方法，其对进行了可变长度编码的数据进行解码，包括：第一处理，将已解码的图像数据的统计信息保存到存储器中；第二处理，根据保存在上述存储 器中的统计信息生成可变长度解码表；以及第三处理，根据在上述第二处理中生成的可变长度解码表进行可变长度解码，上述第二处理判断计算统计信息的发生概率时能参照的统计信息是否满足事先设定的统计长度，在不满足上述统计长度时，选择预定的可变长度解码表并使其能够使用，在满足上述统计长度时，根据在预定范围内算出的统计信息的发生概率，按发生概率从高到低的统计信息的顺序分配短码，生成可变长度解码表。由此，即使统计长度不做够长，从解码处理的侧面来看也能提高基于可变长度编码的压缩效率。
[8]<基于直方图类似度的参照范围的确定(解码方法)>
本发明具有代表性实施方式涉及的图像解码方法，其对进行了可变长度编码的数据进行解码，包括：第一处理，将已解码的图像数据的统计信息保存到存储器中；第二处理，根据保存在上述存储器中的统计信息生成可变长度解码表；以及第三处理，根据在上述第二处理中生成的可变长度解码表进行可变长度解码，上述第二处理对已解码的图像数据在多个位置算出的统计信息的发生概率，判别其直方图的类似度，根据类似度确定用于计算发生概率的预定范围，根据在确定的预定范围内算出的统计信息的发生概率生成可变长度解码表。由此，能根据类似度确定参照范围，在这点上，从解码处理的面来看也能提高基于可变长度编码的压缩效率。
[9]<类似度小则参照当前帧、大则参照过去/将来帧(解码方法)>
在[8]的图像解码方法中，例如在上述第二处理中，当上述直方图的类似度比阈值小时，对当前帧确定用于计算发生概率的预定范围，而且，当上述直方图的类似度比阈值大时，对过去或将来帧确定用于计算发生概率的预定范围。是提高压缩率的一个方式。
[10]<发生概率的加法更新(解码方法)>
在[8]的图像解码方法中，例如上述第二处理对已解码的图像数据在上述确定的预定范围内算出的统计信息的发生概率和根据解码参数选择的初始发生概率进行加法运算，按加法运算得到的发生概 率从高到低的统计信息的顺序分配短码，生成可变长度解码表。
[11]<基于运动矢量确定参照范围(解码方法)>
本发明代表性实施方式的图像解码方法，其对进行了可变长度编码的数据进行解码，包括：第一处理，将已解码的图像数据的统计信息保存到存储器中；第二处理，根据保存在上述存储器中的统计信息生成可变长度解码表；以及第三处理，根据在上述第二处理中生成的可变长度解码表进行可变长度解码，上述第二处理在已解码的图像数据的当前帧中的解码对象块的预定范围内生成运算矢量，根据生成的运动矢量确定用于算出发生概率的预定范围，按预定范围中的统计信息发生概率从高到低的统计信息的顺序分配短码，并生成可变长度解码表。由此，由于能按照运动矢量确定参照范围，在这一点上，从解码处理的面来看也能提高基于可变长度解码的压缩效率。
[12]在[11]的图像解码方法中，上述第二处理当所生成的运动矢量比阈值大时，按当前帧的预定范围内的统计信息的发生概率从高到低的统计信息的顺序，分配短码，生成可变长度解码表，而且在所生成的运动矢量比阈值小时，按过去或将来帧的预定范围内的发生概率从高到低的统计信息的顺序分配短码，生成可变长度解码表。
[13]在[12]的图像解码方法中，上述第二处理当所生成的运动矢量比阈值小时，通过上述生成的运动矢量来修正过去或将来帧的预定范围，按所修正的预定范围内的统计信息的发生概率从高到低的统计信息的顺序，分配短码，生成可变长度解码表。是提高压缩率的一个方式。
[14]<基于可变长度编码的实际成绩确定参照范围(解码方法)>
本发明代表性实施方式的图像解码方法，其对进行了可变长度编码的数据进行解码，包括：第一处理，将已解码的图像数据的统计信息保存到存储器中；第二处理，根据保存在上述存储器中的统计信息生成可变长度解码表；以及第三处理，根据在上述第二处理 中生成的可变长度解码表进行可变长度解码，上述第二处理将过去帧中的作为可变长度解码对象的编码位数设为预定位数以内的范围作为上述预定范围，按在该预定范围内算出的统计信息的发生概率从高到低的统计信息的顺序，分配短码，生成可变长度解码表。由此根据可变长比编码的实施成绩对应于压缩率高的范围来确定参照范围，因此与上述同样地，从解码处理的方面来看能提高基于可变长度编码的压缩率。
[15]<发生概率的加法更新(解码装置)>
本发明代表性实施方式的图像解码装置，其对进行了可变长度编码的数据进行解码，包括：存储器，保存已解码的图像数据的统计信息；可变长度解码表生成部，根据保存在上述存储器中的统计信息生成可变长度解码表；以及可变长度解码部，根据在上述可变长度解码表生成部中生成的可变长度解码表进行可变长度解码，上述可变长度解码表生成部对已解码的图像数据的在预定范围内算出的统计信息的发生概率和根据解码参数选择的初始发生概率进行加法运算，按加法运算得到的发生概率从高到低的统计信息的顺序，分配短码，生成可变长度解码表。
[16]<可变长度解码表的码选择(解码装置)>
本发明代表性实施方式的图像解码装置，其对进行了可变长度编码的数据进行解码，包括：存储器，保存已解码的图像数据的统计信息；可变长度解码表生成部，根据保存在上述存储器中的统计信息生成可变长度解码表；以及可变长度解码部，根据在上述可变长度解码表生成部中生成的可变长度解码表进行可变长度解码，上述可变长度解码表生成部对已解码的图像数据的在预定范围内算出的统计信息的发生概率和根据解码参数选择的初始发生概率进行相加运算，按相加得到的发生概率从高到低的统计信息的顺序，分配短码，生成可变长度解码表。
[17]<当统计长度较小时初始可变长度解码表的使用(解码装置)>
本发明具有代表性的另一实施方式的图像解码装置，其对进行了可变长度编码的数据进行解码，包括：存储器，保存已解码的图像数据的统计信息；可变长度解码表生成部，根据保存在上述存储器中的统计信息生成可变长度解码表；以及可变长度解码部，根据在上述可变长度解码表生成部中生成的可变长度解码表进行可变长度解码，上述可变长度解码表生成部对已解码的图像数据的在预定范围内算出的统计信息，按照发生概率高的统计信息在整体中所占比例的多少，选择用于可变长度解码表的码，按上述算出的发生概率从高到低的统计信息的顺序分配短码，生成可变长度解码表。
[18]<基于直方图类似度确定参照范围(解码装置)>
本发明具有代表性的另一实施方式的图像解码装置，其对进行了可变长度编码的数据进行解码，包括：存储器，保存已解码的图像数据的统计信息；可变长度解码表生成部，根据保存在上述存储器中的统计信息生成可变长度解码表；以及可变长度解码部，根据在上述可变长度解码表生成部中生成的可变长度解码表进行可变长度解码，上述可变长度解码表生成部对已解码的图像数据在多个位置算出的统计信息的发生概率，判别其直方图的类似度，根据类似度确定用于算出发生概率的预定范围，根据在所确定的预定范围内算出的统计信息的发生概率，生成可变长度解码表。
[19]<类似度小则参照当前帧、大则参照过去/将来帧(解码装置)>
在[18]的图像解码装置中，例如上述可变长度解码表生成部当上述直方图的类似度比阈值小时，对当前帧确定用于计算发生概率的预定范围，而且，当上述直方图的类似度比阈值大时，对过去或将来帧确定用于计算发生概率的预定范围。
[20]<发生概率的加法更新(解码装置)>
在[18]的图像解码装置中，例如上述可变长度解码表生成部对已解码的图像数据在上述确定的预定范围内算出的统计信息的发生概率和根据解码参数选择的初始发生概率进行加法运算，按加法运算 得到的发生概率从高到低的统计信息的顺序分配短码，生成可变长度解码表。
[21]<基于运动矢量确定参照范围(解码装置)>
本发明代表性的另一实施方式的图像解码装置，其对进行了可变长度编码的数据进行解码，包括：存储器，保存已解码的图像数据的统计信息；可变长度解码表生成部，根据保存在上述存储器中的统计信息生成可变长度解码表；以及可变长度解码部，根据在上述可变长度解码表生成部中生成的可变长度解码表进行可变长度解码，上述可变长度解码表生成部在已解码的图像数据的当前帧中的解码对象块的预定范围内生成运算矢量，根据生成的运动矢量确定用于算出发生概率的预定范围，按预定范围中的统计信息发生概率从高到低的统计信息的顺序分配短码，并生成可变长度解码表。
[22]在[18]的图像解码装置中，例如上述可变长度解码表生成部当所生成的运动矢量比阈值大时，按当前帧的预定范围内的统计信息的发生概率从高到低的统计信息的顺序，分配短码，生成可变长度解码表，而且在所生成的运动矢量比阈值小时，按过去或将来帧的预定范围内的发生概率从高到低的统计信息的顺序分配短码，生成可变长度解码表。
[23]在[19]的图像解码装置中，例如上述可变长度解码表生成部当所生成的运动矢量比阈值小时，通过上述生成的运动矢量来修正过去或将来帧的预定范围，按所修正的预定范围内的统计信息的发生概率从高到低的统计信息的顺序分配短码，生成可变长度解码表。
[24]<基于可变长度编码的实际成绩确定参照范围(解码装置)>
本发明代表性的另一实施方式的图像解码装置，其对进行了可变长度编码的数据进行解码，包括：存储器，保存已解码的图像数据的统计信息；可变长度解码表生成部，根据保存在上述存储器中的统计信息生成可变长度解码表；以及可变长度解码部，根据在上述可变长度解码表生成部中生成的可变长度解码表进行可变长度解 码，上述可变长度解码表生成部将过去帧中的作为可变长度解码对象的编码位数被设为预定位数以内的范围作为上述预定范围，按在该预定范围内算出的统计信息的发生概率从高到低的统计信息的顺序分配短码，生成可变长度解码表。
[25]<发生概率的加法更新(编码方法)>
本发明具有代表性实施方式的图像编码方法(图3)，其对量化数据进行可变长度编码来进行压缩，包括：第一处理，将已编码的图像数据的统计信息保存在存储器中；第二处理，根据保存在上述存储器中的统计信息生成可变长度编码表；以及第三处理，根据在上述第二处理中生成的可变长度编码表进行可变长度编码，上述第二处理对已编码的图像数据的在预定范围内算出的统计信息的发生概率和根据编码参数选择的初始发生概率进行加法运算(S3005)，按加法运算得到的发生概率从高到低的统计信息的顺序分配短码(S3006)，生成可变长度编码表。由此，能根据处理对象图像数据的特征更新可变长度解码表，提高基于可变长度编码的压缩效率。
[26]<可变长度编码表的码选择(编码方法)>
本发明具有代表性另一实施方式的图像编码方法(图19)，其对量化数据进行可变长度编码来进行压缩，包括：第一处理，将已编码的图像数据的统计信息保存在存储器中；第二处理，根据保存在上述存储器中的统计信息生成可变长度编码表；以及第三处理，根据在上述第二处理中生成的可变长度编码表进行可变长度编码，上述第二处理对已编码的图像数据的在预定范围内算出的统计信息的发生概率，按照发生概率高的统计信息在整体中所占比例的多少来选择用于可变长度编码表的码，按上述算出的发生概率从高到低的统计信息的顺序分配短码，生成可变长度编码表。在根据统计信息的发生概率而生成可变长度编码表时，由于能选择用于可变长度编码表的码，因此根据所选择的编码的性质，能进一步提高基于可变长度编码的压缩效率。
[27]<当统计长度较小时初始可变长度编码表的码选择(编码方 法)>
本发明具有代表性的另一实施方式的图像编码方法(图14)，其对量化数据进行可变长度编码来进行压缩，包括：第一处理，将已编码的图像数据的统计信息保存在存储器中；第二处理，根据保存在上述存储器中的统计信息生成可变长度编码表；以及第三处理，根据在上述第二处理中生成的可变长度编码表进行可变长度编码，上述第二处理判定算出统计信息的发生概率时能参照的统计信息是否满足事先设定的统计长(S4002)，在不满足上述统计长时选择预定的可变长度编码表并使其能够使用(S4003)，在满足上述统计长时根据在预定范围内算出的统计信息的发生概率，按发生概率从高到低的统计信息的顺序分配短码，生成可变长度编码表(S4004、S4005)。即使在统计长不足够时，也能提高基于可变长度编码的压缩效率。
[28]<基于直方图的类似度决定参照范围(编码方法)>
本发明具有代表性的另一实施方式的图像编码方法(图20)，其对量化数据进行可变长度编码来进行压缩，包括：第一处理，将已编码的图像数据的统计信息保存在存储器中；第二处理，根据保存在上述存储器中的统计信息生成可变长度编码表；以及第三处理，根据在上述第二处理中生成的可变长度编码表进行可变长度编码，上述第二处理对已编码的图像数据在多个位置算出的统计信息的发生概率，判别其直方图的类似度，按照类似度确定用于算出发生概率的预定范围，根据在确定的预定范围内算出的统计信息的发生概率来生成可变长度编码表。由此，由于能根据类似度确定参照范围，因此在这一点上，也能提高基于可变长度编码的压缩效率。
[29]<类似度小则参照当前帧、大则参照过去/将来帧(编码方法)>
在[28]的编码方法中，上述第二处理当上述直方图的类似度比阈值小时，对当前帧确定用于计算发生概率的预定范围，而且，当上述直方图的类似度比阈值大时，对过去帧或将来帧确定用于计算发 生概率的预定范围。
[30]<发生概率的加法更新(编码方法)>
在[28]的编码方法中，上述第二处理对已编码的图像数据在上述所确定的预定范围内算出的统计信息的发生概率和根据解码参数选择的初始发生概率，按加法运算得到的发生概率从高到低的统计信息的顺序分配短码，从而生成可变长度编码表(图22)。
[31]<基于运动矢量确定参照范围(编码方法)>
本发明的具有代表性的另一实施方式的图像编码方法(图23)，其对量化数据进行可变长度编码，包括：第一处理，将已编码的图像数据的统计信息保存在存储器中；第二处理，根据保存在上述存储器中的统计信息生成可变长度编码表；以及第三处理，根据在上述第二处理中生成的可变长度编码表进行可变长度编码，其中，上述第二处理在已编码的图像数据当前帧的编码对象块的预定范围内生成运动矢量，并根据生成的运动矢量来确定用于计算发生概率的预定范围，按预定范围内的统计信息发生概率从高到低的统计信息的顺序分配短码，生成可变长度编码表。由此，能根据运动矢量确定参照范围，因此在这一点上也能提高基于可变长度编码的压缩效率。
[32]在[31]的图像编码方法中，上述第二处理，当生成的运动矢量比阈值大时，按当前帧的预定范围内的统计信息的发生概率从高到低的统计信息的顺序，分配短码并生成可变长度编码表，而且，当生成的运动矢量比阈值大时，按过去帧或将来帧的预定范围内的发生概率从高到低的统计信息的顺序分配短码并生成可变长度编码表。
[33]在[31]的图像编码方法中，上述第二处理，当生成的运动矢量比阈值小时，通过上述生成的运动矢量修正过去或当前帧的预定范围，按所修正的预定范围中的统计信息的发生概率从高到低的统计信息的顺序分配短码，并生成可变长度编码表。
[34]<基于可变长度编码实际结果确定参照范围(编码方法)>
本发明代表性的另一实施方式的图像编码方法(图25)，其对量化数据进行可变长度编码来进行压缩，包括：第一处理，将已编码的图像数据的统计信息保存在存储器中；第二处理，根据保存在上述存储器中的统计信息生成可变长度编码表；以及第三处理，根据在上述第二处理中生成的可变长度编码表进行可变长度编码，上述第二处理将过去帧中的被作为可变长度解码对象的编码位数被设为预定位数以内的范围内作为上述预定范围，按在该预定范围内算出的统计信息发生概率从高到低的统计信息的顺序分配短码，生成可变长度编码表。由于根据可变长度编码的实际成绩，对应于压缩率的高范围来确定参照范围，因此能提高基于可变长度编码的压缩效率。
[35]<发生概率的加法更新(编码装置)>
本发明具有代表性实施方式的图像编码装置，其对量化数据进行可变长度编码来进行压缩，包括：存储器(212)，保存已编码的图像数据的统计信息(MBT、CBPL)；可变长度编码表生成部(213)，根据保存在上述存储器中的统计信息生成可变长度编码表；以及可变长度编码部(205)，根据在上述可变长度编码表生成部中生成的可变长度编码表进行可变长度编码，上述可变长度编码表生成部对已编码的图像数据的在预定范围内算出的统计信息的发生概率和根据编码参数选择的初始发生概率进行加法运算(S3005)，按加法运算得到的发生概率从高到低的统计信息的顺序，分配短码(S3006)，生成可变长度编码表。由此，能根据处理对象图像数据的特征，提高基于可变长度编码的压缩效率。
[36]<可变长度编码表的编码选择(编码装置)>
本发明具有代表性另一实施方式的图像编码装置，其对量化数据进行可变长度编码来进行压缩，包括：存储器，保存已编码的图像数据的统计信息；可变长度编码表生成部，根据保存在上述存储器中的统计信息生成可变长度编码表；以及可变长度编码部，根据在上述可变长度编码生成部中生成的可变长度编码表进行可变长度 编码，上述可变长度编码表生成部对已编码的图像数据的在预定范围内算出的统计信息，按照发生概率高的统计信息在整体中所占比例的多少来选择用于可变长度编码表的编码，按上述算出的发生概率从高到低的统计信息的顺序分配短码，生成可变长度编码表。在根据统计信息的发生概率而生成可变长度编码表时，由于能选择用于可变长度编码表的编码，因此根据所选择的编码的性质，能进一步提高基于可变长度编码的压缩效率。
[37]<当统计长度较小时初始可变长度编码表的编码选择(编码装置)>
本发明具有代表性的另一实施方式的图像编码装置，其对量化数据进行可变长度编码来进行压缩，包括：存储器，保存已编码的图像数据的统计信息；可变长度编码表生成部，根据保存在上述存储器中的统计信息生成可变长度编码表；以及可变长度编码部，根据在上述可变长度编码表生成部中生成的可变长度编码表进行可变长度编码，上述可变长度编码表生成部判定算出统计信息的发生概率时能参照的统计信息是否满足事先设定的统计长(S4002)，在不满足上述统计长时选择预定的可变长度编码表并使其能够使用(S4003)，在满足上述统计长时根据在预定范围内算出的统计信息的发生概率，按发生概率从高到低的统计信息的顺序分配短码，生成可变长度编码表(S4004、S4005)。即使在统计长不足够长时，也能提高基于可变长度编码的压缩效率。
[38]<基于直方图的类似度决定参照范围(编码装置)>
本发明具有代表性的另一实施方式的图像编码装置，其对所量化的数据进行可变长度编码来进行压缩，包括：存储器，保存已编码的图像数据的统计信息；可变长度编码表生成部，根据保存在上述存储器中的统计信息生成可变长度编码表；以及可变成编码部，根据在上述可变成编码表生成部中生成的可变长度编码表进行可变长度编码，上述可变长度编码表生成部对已编码的图像数据在多个位置算出的统计信息的发生概率，判别其直方图的类似度，按照类 似度确定用于算出发生概率的预定范围，根据在确定的预定范围内算出的统计信息的发生概率来生成可变长度编码表。
[39]<类似度小则参照当前帧、大则参照过去/将来帧(编码装置)>
在[38]的编码装置中，上述可变长度编码表生成部当上述直方图的类似度比阈值小时，对当前帧确定用于计算发生概率的预定范围，而且，当上述直方图的类似度比阈值大时，对过去帧或将来帧确定用于计算发生概率的预定范围。
[40]<发生概率的加法更新(编码装置)>
在[38]的编码装置中，上述可变长度编码表生成部对已编码的图像数据在上述所确定的预定范围内算出的统计信息的发生概率和根据解码参数选择的初始发生概率进行加法运算，按加法运算得到的发生概率从高到低的统计信息的顺序，分配短码，生成可变长度编码表。
[41]<基于运动矢量确定参照范围(编码装置)>
本发明具有代表性的实施方式的图像编码装置，其对量化数据进行可变长度编码，包括：存储器，保存已编码的图像数据的统计信息；上述可变长度编码表生成部，根据保存在上述存储器中的统计信息生成可变长度编码表；以及可变长度编码部，根据在上述可变长度编码表生成部中生成的可变长度编码表进行可变长度编码，上述可变长度编码表生成部在已编码的图像数据当前帧的编码对象块的预定范围内生成运动矢量，根据生成的运动矢量确定用于计算发生概率的预定范围，按预定范围内的统计信息发生概率从高到低的统计信息的顺序分配短码，生成可变长度编码表。
[42]在[41]的图像编码装置中，上述可变长度编码表生成部，当生成的运动矢量比阈值大时，按当前帧的预定范围内的统计信息发生概率从高到低的统计信息的顺序，分配短码，并生成可变长度编码表，而且，当所生成的运动矢量比阈值小时，按过去或将来帧的预定范围内发生概率从高到低的统计信息的顺序分配短码，生成可 变长度编码表。
[43]在[41]的图像编码装置中，上述可变长度编码表生成部，当生成的运动矢量比阈值小时，通过上述生成的运动矢量修正过去或将来帧的预定范围，按修正后的预定范围内的统计信息的发生概率从高到低的统计信息的顺序，分配短码，生成可变长度编码表。
[44]<基于可变长度编码实际结果确定参照范围(编码装置)>
本发明代表性的另一实施方式的图像编码装置，其对量化数据进行可变长度编码来进行压缩，包括：存储器，保存已编码的图像数据的统计信息；可变长度编码表生成部，根据保存在上述存储器中的统计信息生成可变长度编码表；以及可变长度编码不，根据在上述可变长度编码表生成部中生成的可变长度编码表进行可变长度编码，上述可变长度编码表生成部将过去帧中的被作为可变长度解码对象的编码位数被设为预定位数以内的范围内作为上述预定范围，按在该预定范围内算出的统计信息发生概率从高到低的统计信息的顺序分配短码，生成可变长度编码表。
2.实施方式的详细说明
进一步详述实施方式。
《实施方式1》
图1是表示本发明的图像编码装置的一例的框图。该图所示的图像编码装置包括：原图像存储器201、减法器202、正交变换部203、量化部204、可变长度编码部205、逆量化部206、逆正交变换部207、加法器208、帧存储器209、预测部210、预测模式选择部211、统计信息保存存储器212、以及可变长度编码表生成部213。
原图像存储器201将原图像帧的数据暂时缓存。减法器202取得原图像和预测图像的差量，生成差量图像。正交变换部203使用DCT等正交变换方法，将减法器202生成的差量图像变换成正交变换系数。量化部204对正交变换系数进行量化，输出量化系数。可变长度编码部205使用哈夫曼编码或算数编码等，对量化部204输出的量化系数和预测模式选择部211输出的预测模式等进行编码， 输出图像压缩信息。逆量化部206对量化部204输出的量化系数进行逆量化。逆正交变换部207对逆量化部206输出的逆量化系数进行逆正交变换。加法器208对逆正交变换部207输出的差量图像和预测模式选择部211输出的预测图像进行加法运算，输出局部解码图像。帧存储器209保存加法器208生成的局部解码图像。预测部210使用保存在帧存储器209中的局部解码图像进行预测。预测模式选择部211选择预测效率最高的预测模式，输出其预测模式和预测图像。统计信息保存存储器212参照预测模式选择部211输出的预测模式，按块的地址保存编码对象块的MB类型(MBT)。可变长度编码表生成部213使用保存在统计信息保存存储器212中的编码完成宏块(MB)的MB类型，在恰当的范围内生成MB类型的直方图，在对初始直方图进行加法运算后，按发生概率高的顺序分配短码，由此生成优选的可变长度编码表。在生成上述直方图时，可变地设定所参照的范围和在该范围内参照的MB类型，而且，将初始直方图作为出发点而对所生成的直方图进行加法运算并进行更新。可变长度编码部205使用所生成的可变成编码表，对从预测模式选择部输出的预测模式即宏块类型进行编码。
在生成可变长度编码表时，通过使用在H.264标准中使用的指数哥伦布编码以外的编码能提高压缩率。例如，如图19所示，使用了小模式号码尽量分配短码语、大模式号码急剧变成长编码语的编码表A。或者，使用了小模式号码分配稍微长的编码语、大模式号码分配并没有那么长的编码表C。或者，使用具有编码表A和编码表C的中间特性的编码表B。这样，定义若干编码表，根据MB类型发生概率的分布而选择恰当的编码表，由此能进一步提高压缩率。作为选择恰当的编码表的方法，举出计算高位1位和2位的模式在全部出现模式中所占的比例，如果比例在阈值A以上则使用编码表A，如果在阈值C以上则使用编码表C，如果在阈值A以下且在阈值C以上则用编码表B等。另外，也可以使用编码表A～C生成各模式的编码语，考虑发生概率并选择平均编码长度的期待值为最小的 编码表。也可以通过该方法以外的处理来选择恰当的编码表，还可以利用先见的知识事先规定所使用的编码表。总之，根据直方图生成编码表时，在按发生概率高的顺序分配短码的情况下，选择使用怎样的特性或者倾向的编码而生成可变长度编码表。例如，编码表B能够采用指数哥伦布编码，编码表A和编码表C能够采用具有如图19所示的特性的编码。
图3是上述可变长度编码表生成部213的处理流程。首先，在直方图生成用的参照范围内，选择可利用的MB类型(S3001)。例如，根据参照范围内包含的片层类型，仅将在参照范围内可利用的MB类型设为有效模式，生成直方图生成用的基表。在此，参照范围例如图5A所示，事先确定参照当前的编码对象块的周围。除此之外，也可以参照片层单位(图6)、画面单位(图7)、顺序单位(图8)而进行设定。这些单位的组合也可以设定成例如参照当前的编码对象块的周围和任意帧(t-N或t+N)中的编码对象块周围双方。另外，在决定参照范围时，按照当前的编码对象的画面类型或片层类型而设定参照位置，由此能进一步提高压缩率。例如，如果当前的编码对象的画面类型是P画面，则通过参照前一画面的P画面(或者N帧前的P画面)，由此能生成更优选的直方图。同样，如果当前的编码对象的画面类型是B画面，则通过参照前一画面的B画面(或者N帧前的B画面)，由此能生成更优选的直方图。I画面也同样如此。
图5B表示图5A的参照范围中MB类型的频度分布的例子。虽未图示，但在步骤S3001之前，掌握所指定的参照范围。其次，判断是否设定了初始直方图(S3002)。初始直方图如图4所示是对各MB类型的发生概率施加偏置的，如果没有设定初始直方图，则选择恰当的初始直方图(S3003)。作为选择的方法，根据画面尺寸与初始量化值等的关系，事先定义唯一决定初始直方图的表，利用该表并根据编码参数来选择初始直方图即可。以在步骤S3003中选择的初始直方图中有效的MB类型为对象，按发生概率高的顺序分配短 码，由此生成可变长度编码表(S3006)。通过使用初始直方图，能对一般容易出现的MB类型提高权重，因此考虑预见性的知识和当前编码状况的统计这两方面，能有效地进行编码。
在设定一次初始直方图后，随着编码的进行而更新初始直方图。首先，生成参照范围中的MB类型的直方图(S3004)。其次，在初始直方图上加上在步骤S3004中求出的频度，更新初始直方图(S3005)。最后，根据上述步骤选择、更新直方图后，对有效的MB类型按发生概率高的顺序分配短码，由此生成优选的可变长度编码表(S3006)。进行编码时，每次生成参照范围中的直方图，对在S3003中设定的初始直方图进行加法运算，按照同样的步骤生成可变长度编码表。另外，在发生概率相同的情况下，根据初始直方图的频度分配编码，或者根据记载了分配顺序的表进行编码分配即可。
关于上述直方图生成方法，能够对参照范围中的MB类型设定对应了重要度的权重。例如，可以如数学式1那样，按照距编码对象块的距离而使用权重变小的的函数来生成直方图。
数学式1
w ( x , y , t ) = a ( x - x 0 ) 2 + ( y - y 0 ) 2 + ( t - t 0 ) 2
在此，x0、y0、t0是编码对象块的三维位置，x、y、t是参照范围中的块的三维位置，a是调整权重的参数。另外，也可以如图9所示，以编码对象块为中心，在时空间方向上应用按照距离成本变小的滤波器来设定权重。在图9中，将编码对象块的权重取为5时，其周围的块设为比其小的权重1或者3。像这样进行与重要度对应的加权、即与针对编码对象MB的影响度对应的加权，由此能更恰当地预测在编码对象块中容易出现的MB类型，从而能进一步提高压缩率。
图10是利用本发明实施方式的可变长度编码技术生成的可变长度编码表的例子。图2是涉及宏块类型和模式号码被固定、未考虑 实际的出现频度而模式号码被分配的比较例的可变长度编码表，其假定H.264标准而记载了MB类型的分配。图10的情况下，由于按出现频率高的顺序而分配小模式号码和短码，因此能提高压缩率。在图10中，记载为“以往”的栏表示基于图2的分配，记载为“考虑了统计信息”的栏表示基于本发明的分配。
另外，图10所示的MB类型虽假定为H.264标准而进行了记载，但是也可以是标准中未定义的包含了其他的MB类型。另外，在H.264标准中被独立编码的跳过模式也可包含在可变长度编码表中。或者，在对跳过模式进行编码时，也可以与H.264同样地对跳过模式单独地进行编码。此时，对作为规定是否存在连续几个跳过宏块的语法要素(Syntax Element)的mb_skip_run，使用指数哥伦布(Exp-Golomb)以外的码进行编码。
图11表示本发明的图像解码装置的结构。图像解码装置包括：可变长度解码部1101、统计信息保存存储器1102、可变长度编码表生成部1103、逆量化部1104、逆正交变换部1105、加法器1106、帧存储器1107、以及预测图像生成部1108。
可变长度解码部1101对传送到的图像压缩信息进行解码。统计信息保存存储器1102按块的地址保存MB类型(MBT)。可变长度解码表生成部1103在参照范围内求出统计信息保存存储器1102中保存的已解码的MB类型的发生概率，在对初始直方图进行加法运算后，按发生概率高的顺序对有效的MB类型分配短码，从而生成优选的可变长度解码表。该生成步骤采用与根据图3等说明过的上述图像编码装置中的处理流程相同的顺序即可，因此省略其详细的说明。逆量化部1104对量化系数进行逆量化。逆正交变换部1105对逆量化部1104输出的逆量化系数进行逆正交变换。加法器1106对逆正交变换部1105输出的差值图像和预测图像生成部1108输出的预测图像进行加法运算，输出解码图像。帧存储器1107保存解码图像。预测图像生成部1108根据帧存储器1107中保存的解码图像和可变长度解码部1103输出的MB类型，生成预测图像。
以上的说明中是以MB类型为例说明的，但是在对Coded Block Pattern(CBP)参数进行可变长度编码时，能应用同样的方法而提高压缩率。例如，考虑对CodedBlockPatternLuma进行可变长度编码。这里，CodedBlockPatternLuma是以4位来表示1个宏块中的亮度成分的DCT系数的分布。图16是根据CodedBlockPatternLuma的发生概率而生成可变长度编码表的图像编码装置结构的一例。虽然是与图1类似的结构，但是在量化部204输出CodedBlockPatternLuma(CBPL)的信息，在可变长度编码部213生成CodedBlockPatternLuma的可变长度编码表这点上不相同。图12是通过在此说明的方式而生成CodedBlockPatternLuma的可变长度编码表的例子。通过对16图案的编码应用本方式，能按照发生概率分配优选的编码。图12中，记载为“以往”的栏表示未使用发生概率的现有的分配，记载为“考虑了统计信息”的栏表示的是基于本发明的分配。
上述记载不仅对CodedBlockPatternLuma，对CodedBlockPatternChroma也是同样的。另外，如图17所示，也可以将MB类型和CodedBlockPatternLuma设为用同一可变长度编码表定义的类型，利用上述公式生成MB类型和CodedBlockPatternLuma混合的可变长度编码表。另外，在上述例子中，1个宏块的亮度成分的系数分布用4位表示，但也可以合并亮度成分和色差成分来表现。另外，不仅以1个宏块来表示，汇合数个宏块来表现也可以。
在以上说明的实施方式1中，能够进行基于MB类型或CBP参数的发生概率的优选的可变长度编码，从而提高压缩率。另外，通过在编码装置和解码装置进行同样的可变长度编码表、解码表生成处理，传输时不需要传送多余的附加信息，从而能提高压缩率。另外，由于根据图像大小或量化参数选择初始直方图，因此即使在统计长度不足的编码初始阶段，也能得到高压缩率。另外，根据直方图生成可变长度编码表时，根据发生概率的分布倾向，选择合适的编码语，能提高压缩率。另外，通过在直方图生成时设定与重要度 相对应的权重，能生成更符合图像性质的可变长度编码表。无需赘言，在可变长度编码中说明过的上述技术事项也能同样适用于可变长度解码处理。
《实施方式2》
说明若干指定可变长度编码、解码时使用的参数，例如指定上述直方图生成用的参照范围等参数的方法。着眼于图1的可变长度编码部205中生成的、和图11的可变长度解码部1101中被解码的编码流信息的记述而进行说明。图13是对该编码流模式化后的图。如图所示，编码流由顺序头、画面头、片层头等的头信息和、片层数据等的图像信息构成。在此，实施方式1中参照范围涉及的信息包含在上述头信息中。
例如顺序头中，在可变长度编码表生成处理部213，定义参照单位(vlc_reference_unit)，该参照单位规定对事件的发生概率进行计算的范围。vlc_reference_unit是判断参照范围为周围单位、片层单位、画面单位、顺序单位、或者除此之外的单位的语法要素。
此外，定义对详细的参照范围进行规定的参照范围宽度(vlc_reference_range)。在周围单位为参照范围的图5A的例子中，定义vlc_reference_block_range，该vlc_reference_block_range表示来自编码对象块的块宽度。例如，如果vlc_reference_block_range＝5，则以编码对象块为中心，编码完成后的横11块×竖6块的矩形为参照范围。编码对象块下侧的全部的块、以及编码对象块右侧的5个块还未被编码，因此没有包含在参照范围中。使vlc_reference_block_range对上下左右可变，将来自编码对象的参照范围如vlc_referEnce_block_range_left、vlc_reference_block_range_top、vlc_reference_block_range_right那样设定成自由的矩形即可。在图6和图7的例子中，定义片层单位的参照范围宽度vlc_reference_slice_range和画面单位的参照范围，在图8的例子中，定义顺序单位的参照范围vlc_reference_seqence_range等。另外，也可以不定义参照范围宽度，而是定义指定参照位置的参数。在以画面为参照单位的情况下，能 指定所参照的画面号码。例如能可变地设定参照前一画面(t-1)、参照指定的画面(t-N)等。除此之外，也可以设置规定任意形状的参照范围的vlc_reference_arbitrary_shape_range。vlc_reference_arbitrary_shape_range可以是块号码或像素号码的排列，也可以是利用了贝济埃(Bezier)等参数曲线的系数而规定任意形状。此外，定义表示初始直方图的更新定时的复位参数(vlc_reset_param)。例如，设定每15帧更新初始直方图这样的参数。
以上，这些参数既可以如图13A所示的参照范围设定例那样，包含在顺序头中并以编码对象的顺序整体继承相同的设定，还可以如图13B和图13C那样，个别地包含在画面头或片层头中，在各层中使这些设定可变。通过使参数的有效范围可变，能设定与动态图像的特征相对应的参照范围，从而提高压缩率。
实施方式1中根据图1说明的可变长度编码表生成部213的处理，也可以如图14所示那样，在统计长不足时采用使用了初始的可变长度编码表那样的步骤，而不是选择、更新初始直方图。
在图14中，首先，在参照范围内设定可利用的MB类型(S4001)。接着，判断上述语法要素中设定的统计长能否充分满足(S4002)。例如，在参照范围指定为画面单位时，判断能参照的统计信息是否在该参照范围内。如果统计长度不是足够长，则选择事先定义的可变长度编码表(S4003)。选择的基准与实施方式1同样，使用图像大小或量化参数。如果统计长足够，则生成参照范围中的MB类型的直方图(S4004)。最后，针对直方图，按发生概率高的顺序分配短码，由此生成可变长度编码表(S4005)。在此，由于没有使用初始直方图，因此频度成为相同点的MB类型发生的可能性变高。在频度成为相同点的情况下，在步骤S4003的基准下选择可变长度编码表，按该表中定义的模式号码小的顺序分配短码即可。
另外，可变长度编码表生成部213的处理，可以使用图14的处理，还可以使用实施方式1中说明过的图3的处理。或者，不使用任何一个处理，而是等待直到确保足够的统计长之后再进行可变长 度编码。
另外，图14的步骤S4004、S4005的处理也能置换为图3的步骤和S3002、S3003、S3004、S3005、S3006。
在以上说明过的实施方式2中，按照假定的应用程序，用户能在合适的参照范围内恰当地进行可变长度编码。即，能自由地设定与通信线路的可靠性相对应的错误耐性。另外，由于没有并用初始直方图和统计信息来生成可变长度编码表，因此能生成在编码对象图像的特性上加权的可变长度编码表。
另外，实施方式2中说明过的内容也能同样适用可变长度解码表生成部1103的处理。
《实施方式3》
上述实施方式1中叙述的MB类型，在图像中类似的块中成为相同类型的情况较多。CBP参数也是如此。因此，如图15所示，抽出在参照区域内与编码对象块类似的区域，类似度高的区域提高权重，除此之外的区域降低权重，像这样生成直方图，由此能生成压缩率更高的可变长度编码表。图18表示基于加权的直方图的可变长度编码表的生成流程。本处理是以基于图3说明过的处理为基础的，除变更部分以外标以与图3相同的参照记号。在图18中，在S18003判定与编码对象块类似的区域。判定类似的区域，例如使用已经编码的局部解码图像而求出编码对象块和类似度判断的对象块的SAD(Sum of Absolute Difference)，或者SSD(Sum of Square Difference)，任意阈值以下的值判断为类似区域即可。除此之外，如果是算出块彼此的类似度的基准，使用怎样的方法都可以。除此之外，也可以以运动矢量的差量大小或量化参数的差量为基准，来判断类似区域也可以。在判定类似区域后，生成MB类型的加权的直方图(S18004)。
另外，在编码装置中判定类似区域后，需要向解码装置传送类似区域的信息。作为该方法，可以直接传送类似区域的块地址，也可以将类似区域近似为大概的矩形区域，仅传送矩形的起始点和高度、宽度信息。另外，还可以使用记述区域信息的其他的方法。
在收到类似区域的信息后，解码装置进行与编码装置同样的处理，由此在解码装置中能生成相同的可变长度编码表。
在以上说明过的实施方式3中，对与编码对象块类似的区域增大权重，由此能提高针对编码对象块的信息分配更短的编码的可能性，提高压缩率。
《实施方式4》
使用图20至图22说明本发明的第四实施方式。在上述实施方式1至3中，未特别说明直方图生成用的参照范围。在本实施方式中，根据两区域间的直方图的类似度恰当地选择参照范围，或者加权。在本实施方式中，图1和图16所示的图像编码装置，适用与图11所示的图像解码装置的结构大致相同的结构，关于结构和功能为相同的结构，省略其详细的说明，而详细地说明不同之处。
图20例示本实施方式中的基于上述可变长度编码表生成部213的处理流程。首先，在本实施方式中，如图21所示，在不同的帧中分别设定区域A和区域B。例如，设区域A为过去帧中的编码对象块附近区域、设区域B为当前帧中的编码对象块附近区域。区域A和区域B的设定也可以是其他的设定，例如，设区域A为将来帧中的编码对象块附近区域，设区域B为当前帧中的编码对象块附近区域。这里所说的过去帧和将来帧指的是图像的显示顺序，而非编码顺序。之后，生成区域A中的MB类型的直方图和区域B中的MB类型的直方图。算出这样求出的两个区域(区域A和区域B)的直方图类似度(S20001)。例如，根据数学式2所示的Bhatacharyya系数算出类似度ρ。数学式3至数学式5是用于说明数学式2的数学式。
[数学式2]
&rho; ( p , q ) = &Sigma; u = 1 m p u q u
[数学式3]
p＝{pu}u＝1...m
[数学式4]
q＝{qu}u＝1...m
[数学式5]
&Sigma; u = 1 m q u = &Sigma; u = 1 m p u = 1
在此，数学式3所示的ρ是区域A中的MB类型的直方图，数学式4中所示的q是区域B中的MB类型的直方图，数学式5的关系成立，m是MB类型的位数。类似度越高，类似度ρ越成为大的值，当完全一致时返回1。类似度的求出不限于Bhattacharyya系数，也可以使用下面的数学式6所示的直方图交集或其他的方法而求出。
[数学式6]
&rho; ( p , q ) = &Sigma; u = 1 m min ( p u , q u )
根据这样求出的类似度ρ和阈值的比较结果，设定参照范围(S20002)。如果类似度ρ比阈值小，则假设帧间的相关较低，从当前帧中设定参照范围(S20003)。即，假设当前帧中的信息的可靠性高。如果类似度ρ比阈值大，则假设帧间的相关较高，不仅从当前帧还从包含过去帧的帧中设定参照范围(S20004)。即，不仅当前帧，当前帧中的信息的可靠性也同样假设较高。在步骤S20004中，不仅从过去帧中设定参照范围，还可以从将来帧中设定参照范围。
接着，假设通过上述装置设定的仅在参照范围内可利用的MB类型为有效的模式，生成用于直方图生成的基表(S20005)。之后，生成参照范围内的MB类型的直方图(S20006)，与实施方式1至3同样地生成可变长度编码表(S20007)。
能够在图20的处理中追加使用了图3说明过的初始直方图的处理顺序，例如采用图22的处理步骤。在图22中，步骤S22001至S22005对应于图20的步骤S20001至S20005。图22的步骤S22006 至S22010对应于图3的步骤S3002至SS3006。
图20的处理以恰当地选择参照范围的处理为一例，但也可以置换为设定参照范围的系数的处理。例如，在步骤S20001的判断结果中，如果类似度ρ比阈值小，则提高当前帧中的任意参照区域的系数，如果类似度ρ比阈值大，则可以替换为提高过去帧中的任意参照区域的系数等的处理。这不限于本实施方式，也可以适用于以下说明的实施方式中。另外，在图20的例子中，以MB类型为例进行了说明，但也可以是以CBP参数为对象来适用同样的步骤。
在以上说明的实施方式4中，根据直方图的类似度而求出帧间的相关，从而能更优选地生成反映了编码对象块中的MB类型或CBP参数的出现概率的可变长度编码表。由此，能进一步提高压缩率。尤其是，无需赘言，在省略了详细说明的实施方式4中说明的技术事项也能适用于解码装置和解码方法。
《实施方式5》
使用图23说明本发明的第五实施方式。在上述实施方式1至3中，关于生成直方图生成用的参照范围尤其没有特别说明。在本实施方式中，对运动矢量例如根据其代表值恰当地选择参照范围，或者加权。在本实施方式中，图1和图16所示的图像编码装置、图11所示的图像解码装置的结构适用大致相同的结构，对结构和功能相同的结构省略其详细的说明，而详细地说明其不同之处。
图23例示基于本实施方式中的上述可变长度编码表生成部213的处理流程。首先，求出当前帧的参照范围内的各MB的运动矢量的平均值，设为运动矢量的代表值(S23001)在此，可以不取平均值而是取中央值或者极值等为代表值。将这样求出的运动矢量的代表值与之相比较(S23002)，根据其比较结果而设定参照范围。如果运动矢量的代表值比阈值大，则将当前帧的任意区域设定为参照范围(S23003)，如果运动矢量的代表值比阈值小，则将过去、将来或当前帧中的任意区域设定为参照范围(S22004)。在步骤S23004中，例如，可以采用根据过去帧和当前帧、仅根据过去帧设定参照 范围、根据过去帧和将来帧设定参照范围等的变形例。以后的步骤S20005至S20007与图20的处理相同，附加相同的参照标号而省略其详细的说明。
另外，关于图23的处理流程也与图22同样，也可以追加使用初始直方图的处理(S22001至S22010)。
在以上说明的实施方式5中，根据运动矢量的代表值而间接地求出帧间的相关，由此能更优选地生成反映了编码对象块中的MB类型或CBP参数的出现概率的可变长度编码表。这是基于如下现象：即，运动矢量越小，在过去或将来的帧中，MB类型或CBP参数的空间分布不会发生较大变化。由此，能进一步提高压缩率。尤其是，无需赘言，在省略了详细说明的实施方式5中说明的技术事项也能适用于解码装置和解码方法。
《实施方式6》
使用图24说明本发明的第六实施方式。在上述实施方式6中，根据任意区域内的运动矢量的代表值，进行参照范围的修正。在本实施方式中，图1和图16所示的图像编码装置、图11所示的图像解码装置的结构适用大致相同的结构，对结构和功能相同的结构省略其详细的说明，而详细地说明其不同之处。
图24示意性地例示出基于本实施方式中的上述可变长度编码表生成部213的修正处理。在本实施例中，与图23的实施方式5同样地，在当前帧的参照范围内求出代表矢量。然后，根据在图23的步骤S23004中根据过去或将来帧设定参照范围时求出的代表矢量，修正过去帧或将来帧中的参照范围。即，仅将过去帧或将来帧中的参照范围移动代表矢量的两，并将移动的目标作为参照范围。使用代表矢量移动过去帧或将来帧中的区域，并将移动目标作为参照范围这一点，也能在其他的实施方式中并用。
在以上说明的实施方式6中，根据运动矢量的代表值而修正参照范围，由此能更优选地生成反映了便民对象块中的MB类型或CBP参数的出现概率的可变长度编码表。由此，能进一步提高压缩率。 尤其是，无需赘言，在省略了详细说明的实施方式6中说明的技术事项也能适用于解码装置和解码方法。
《实施方式7》
使用图25说明本发明的第七实施方式。在上述实施方式7中，根据已编码的过去帧中的可变长度编码的结果而将特定块作为参照范围进行可变长度编码。在本实施方式中，图1和图16所示的图像编码装置、图11所示的图像解码装置的结构适用大致相同的结构，对结构和功能相同的结构省略其详细的说明，而详细地说明其不同之处。
图25例示作为已编码的过去帧中的可变长度编码的结果的正解率。在本实施方式中，如图25所示，对各块分配正解率。正解率是指，各块的MB类型或CBP参数能否记载在在事先设定的位数以内，并在已编码的过去数帧内计算出。即在图像的显示顺序中有时也包含将来帧的情况。
例如，在观察某块中的MB类型的可变长度编码的结果时，已编码的过去5帧的MB类型记载所需的编码长度为[5、1、1、3、1]的各位长。在3位以内的记载定义为正确答案的情况下，该块的正解率为4/5。算出正解率的帧数能设为可变，能设定过去1帧以上的任意的值。用于正解率算出的帧数在编码流中记述为语法要素(正解率算出宽度)即可。
在本实施方式中，仅将如上述那样算出的正解率在阈值Thd以上的块设为参照范围，进行MB类型或CBP参数的可变长度编码。另外，也能按照正解率，生成加权直方图。
在以上说明的实施方式7中，按照已编码的过去帧中正解率而生成可变长度编码表，从而能更优选地生成反映了编码对象块中的MB类型或CBP参数的出现概率的可变长度编码表。由此，能进一步提高压缩率。另外，通过在编码装置和解码装置中共用语法要素二以同一规则恰当地选择参照范围，不用传送附加位就能实现进一步高压缩化。尤其是，无需赘言，在省略了详细说明的实施方式7 中说明的技术事项也能适用于解码装置和解码方法。
以上根据实施方式具体地说明了由本发明人做出的发明，但是无需赘言，本发明不限于此，在不脱离其要旨的范围内可以有各种变形。
工业可利用性
例如，本发明不仅能适用于基于H.264/AVC标准的动态图像编码、解码技术，也能广泛应用于基于其他方法的图像处理技术。
另外，上面以最大16画面×16画面的块大小为例进行了说明，但其也能适用于32画面×32画面、64画面×64画面、以及及其以上的块大小、或者32画面×16画面、64画面×32画面等涉及块尺寸的可变长度编码。
另外，基于本发明的可变长度编码不仅能应用于MB类型，也能应用于子MB类型。
标号说明
201...原图像存储器、202...减法器、203...正交变换部、204...量化部、205...可变长度编码部、206...逆量化部、207...逆正交变换部、208...加法器、209...帧存储器、210...预测部、211...预测模式选择部、212...统计信息保存存储器、213...可变长度编码表生成部、1101...可变长度解码部、1102...统计信息保存存储器、1103...可变长度编码表生成部、1104...逆量化部、1105...逆正交变换部、1106...加法器、1107...帧存储器、1108...预测图像生成部。

Claims (26)

1.一种图像解码方法，其对进行了可变长度编码的数据进行解码，其特征在于，包括：
第一处理，将已解码的图像数据的统计信息保存到存储器中；
第二处理，根据保存在上述存储器中的统计信息来生成可变长度解码表；以及
第三处理，根据在上述第二处理中生成的可变长度解码表来进行可变长度解码，其中，
上述第二处理对已解码的图像数据的在预定范围内算出的统计信息的发生概率和根据解码参数而选择的初始发生概率进行相加运算，并按相加后得到的发生概率从高到低的统计信息的顺序来分配短码，从而生成可变长度解码表。
2.根据权利要求1所述的图像解码方法，其特征在于，
在上述可变长度解码表的生成处理中，对已编码的图像数据的在预定范围内算出的信息进行与对解码对象的影响度相对应的加权来生成发生概率。
3.根据权利要求1所述的图像解码方法，其特征在于，
上述统计信息是宏块类型或编码块模式参数。
4.根据权利要求1所述的图像解码方法，其特征在于，
在上述可变长度解码表生成处理中，将解码对象流信息中的由语法要素规定的参照范围设为计算上述统计信息的发生概率的图像数据范围。
5.根据权利要求1所述的图像解码方法，其特征在于，
在上述可变长度解码表生成处理中，判定在计算统计信息的发生概率时能参照的统计信息是否满足事先设定的统计长度，当不满足上述统计信息长度时选择预定的可变长度解码表并使其能使用，当满足上述统计长度时根据在上述预定范围内算出的统计信息的发生概率来生成可变长度解码表。
6.一种图像解码方法，其对进行了可变长度编码的数据进行解码，其特征在于，包括：
第一处理，将已解码的图像数据的统计信息保存到存储器中；
第二处理，根据保存在上述存储器中的统计信息来生成可变长度解码表；以及
第三处理，根据在上述第二处理中生成的可变长度解码表来进行可变长度解码，
上述第二处理对于已解码的图像数据的在预定范围内算出的统计信息，按照发生概率高的统计信息在整体中所占比例的多少来选择可变长度解码表中使用的码，按上述算出的发生概率从高到低的统计信息的顺序来分配短码，从而生成可变长度解码表。
7.一种图像解码方法，其对进行了可变长度编码的数据进行解码，其特征在于，包括：
第一处理，将已解码的图像数据的统计信息保存到存储器中；
第二处理，根据保存在上述存储器中的统计信息来生成可变长度解码表；以及
第三处理，根据在上述第二处理中生成的可变长度解码表来进行可变长度解码，
上述第二处理判断计算统计信息的发生概率时能参照的统计信息是否满足事先设定的统计长度，当不满足上述统计长度时选择预定的可变长度解码表并使其能够使用，当满足上述统计长度时，根据在预定范围内算出的统计信息的发生概率，按发生概率从高到低的统计信息的顺序来分配短码，从而生成可变长度解码表。
8.一种图像解码方法，其对进行了可变长度编码的数据进行解码，其特征在于，包括：
第一处理，将已解码的图像数据的统计信息保存到存储器中；
第二处理，根据保存在上述存储器中的统计信息来生成可变长度解码表；以及
第三处理，根据在上述第二处理中生成的可变长度解码表来进行可变长度解码，
上述第二处理对于已解码的图像数据的在多个位置算出的统计信息发生概率，判别其直方图的类似度，根据类似度来确定用于计算发生概率的预定范围，根据在确定的预定范围内算出的统计信息的发生概率来生成可变长度解码表。
9.根据权利要求8所述的图像解码方法，其特征在于，
在上述第二处理中，当上述直方图的类似度比阈值小时，对当前帧确定用于计算发生概率的预定范围，而且，当上述直方图的类似度比阈值大时，对过去或将来帧确定用于计算发生概率的预定范围。
10.根据权利要求8所述的图像解码方法，其特征在于，
在上述第二处理中，对已解码的图像数据的在上述确定的预定范围内算出的统计信息发生概率和根据解码参数选择的初始发生概率进行相加运算，按相加得到的发生概率从高到低的统计信息的顺序来分配短码，从而生成可变长度解码表。
11.一种图像解码方法，其对进行了可变长度编码的数据进行解码，其特征在于，包括：
第一处理，将已解码的图像数据的统计信息保存到存储器中；
第二处理，根据保存在上述存储器中的统计信息来生成可变长度解码表；以及
第三处理，根据在上述第二处理中生成的可变长度解码表来进行可变长度解码，
上述第二处理在已解码的图像数据的当前帧的解码对象块的预定范围内生成运动矢量，根据生成的运动矢量来确定用于算出发生概率的预定范围，按预定范围中的统计信息发生概率从高到低的统计信息的顺序来分配短码，从而生成可变长度解码表。
12.根据权利要求11所述的图像解码方法，其特征在于，
在上述第二处理中，当所生成的运动矢量比阈值大时，按当前帧的预定范围内的统计信息的发生概率从高到低的统计信息的顺序来分配短码，生成可变长度解码表，而且，在所生成的运动矢量比阈值小时，按过去或将来帧的预定范围内的发生概率从高到低的统计信息的顺序来分配短码，生成可变长度解码表。
13.根据权利要求12所述的图像解码方法，其特征在于，
在上述第二处理中，当所生成的运动矢量比阈值小时，通过上述生成的运动矢量来修正过去或将来帧的预定范围，按所修正的预定范围内的统计信息的发生概率从高到低的统计信息的顺序来分配编码，生成可变长度解码表。
14.一种图像解码方法，其对进行了可变长度编码的数据进行解码，其特征在于，包括：
第一处理，将已解码的图像数据的统计信息保存到存储器中；
第二处理，根据保存在上述存储器中的统计信息来生成可变长度解码表；以及
第三处理，根据在上述第二处理中生成的可变长度解码表来进行可变长度解码，
上述第二处理将过去帧中的作为可变长度解码对象的编码位数被设为预定位数以内的范围作为上述预定范围，按在该预定范围内算出的统计信息的发生概率从高到低的统计信息的顺序来分配短码，生成可变长度解码表。
15.一种图像解码装置，其对进行了可变长度编码的数据进行解码，其特征在于，包括：
存储器，保存已解码的图像数据的统计信息；
可变长度解码表生成部，根据保存在上述存储器中的统计信息来生成可变长度解码表；以及
可变长度解码部，根据在上述可变长度解码表生成部中生成的可变长度解码表来进行可变长度解码，
上述可变长度解码表生成部对已解码的图像数据的在预定范围内算出的统计信息发生概率和根据解码参数选择的初始发生概率进行相加运算，按相加后得到的发生概率从高到低的统计信息的顺序，来分配短码，生成可变长度解码表。
16.一种图像解码装置，其对进行了可变长度编码的数据进行解码，其特征在于，包括：
可变长度解码表生成部，根据保存在上述存储器中的统计信息来生成可变长度解码表；以及
可变长度解码部，根据在上述可变长度解码表生成部中生成的可变长度解码表来进行可变长度解码，
上述可变长度解码表生成部对已解码的图像数据的在预定范围内算出的统计信息，按照发生概率高的统计信息在整体中所占比例的多少来选择用于可变长度解码表的码，按上述算出的统计信息的发生概率从高到低的顺序来分配短码，生成可变长度解码表。
17.一种图像编码方法，其对量化数据进行可变长度编码来进行压缩，其特征在于，包括：
第一处理，将已编码的图像数据的统计信息保存到存储器中；
第二处理，根据保存在上述存储器中的统计信息来生成可变长度编码表；以及
第三处理，根据在上述第二处理中生成的可变长度编码表来进行可变长度编码，
上述第二处理对已编码的图像数据的在预定范围内算出的统计信息发生概率和根据编码参数选择的初始发生概率进行相加运算，按相加得到的发生概率从高到低的统计信息的顺序来分配短码，生成可变长度编码表。
18.一种图像编码方法，其对量化数据进行可变长度编码来进行压缩，其特征在于，包括：
第一处理，将已编码的图像数据的统计信息保存到存储器中；
第二处理，根据保存在上述存储器中的统计信息来生成可变长度编码表；以及
第三处理，根据在上述第二处理中生成的可变长度编码表来进行可变长度编码，
上述第二处理对已编码的图像数据的在预定范围内算出的统计信息的发生概率，按照发生概率高的统计信息在整体中所占比例的多少来选择用于可变长度编码表的码，按上述算出的统计信息的发生概率从高到低的顺序来分配短码，生成可变长度编码表。
19.一种图像编码方法，其对量化数据进行可变长度编码来进行压缩，其特征在于，包括：
第一处理，将已编码的图像数据的统计信息保存到存储器中；
第二处理，根据保存在上述存储器中的统计信息来生成可变长度编码表；以及
第三处理，根据在上述第二处理中生成的可变长度编码表来进行可变长度编码，
上述第二处理判定算出统计信息的发生概率时能参照的统计信息是否满足事先设定的统计长度，在不满足上述统计长度时选择预定的可变长度编码表并使其能够使用，当满足上述统计长度时根据在预定范围内算出的统计信息的发生概率，按发生概率从高到低的统计信息的顺序来分配短码，生成可变长度编码表。
20.一种图像编码方法，其对量化数据进行可变长度编码来进行压缩，其特征在于，包括：
第一处理，将已编码的图像数据的统计信息保存到存储器中；
第二处理，根据保存在上述存储器中的统计信息来生成可变长度编码表；以及
第三处理，根据在上述第二处理中生成的可变长度编码表来进行可变长度编码，
上述第二处理对已编码的图像数据的在预定范围内算出的统计信息发生概率，判别其直方图的类似度，按照类似度来确定用于算出发生概率的预定范围，根据在确定的预定范围内算出的统计信息的发生概率来生成可变长度编码表。
21.根据权利要求20所述的图像编码方法，其特征在于，
在上述第二处理中，当上述直方图的类似度比阈值小时，对当前帧确定用于计算发生概率的预定范围，而且，当上述直方图的类似度比阈值大时，对过去帧或将来帧确定用于计算发生概率的预定范围。
22.根据权利要求21所述的图像编码方法，其特征在于，
在上述第二处理中，对已编码的图像数据的在上述所确定的预定范围内算出的统计信息发生概率和根据解码参数选择的初始发生概率，按加法运算得到的发生概率从高到低的统计信息的顺序来分配短码，生成可变长度编码表。
23.一种图像编码方法，其对量化数据进行可变长度编码，其特征在于，包括：
第一处理，将已编码的图像数据的统计信息保存到存储器中；
第二处理，根据保存在上述存储器中的统计信息来生成可变长度编码表；以及
第三处理，根据在上述第二处理中生成的可变长度编码表来进行可变长度编码，
上述第二处理在已编码的图像数据当前帧的编码对象块的预定范围内生成运动矢量，根据生成的运动矢量来确定用于计算发生概率的预定范围，按预定范围内的统计信息发生概率从高到低的统计信息的顺序来分配短码，生成可变长度编码表。
24.根据权利要求23所述的图像编码方法，其特征在于，
在上述第二处理中，当生成的运动矢量比阈值大时，按当前帧的预定范围内的统计信息的发生概率从高到低的统计信息的顺序来分配短码，从而生成可变长度编码表，而且，当生成的运动矢量比阈值大时，按过去帧或将来帧的预定范围内的发生概率从高到低的统计信息的顺序来分配短码，生成可变长度编码表。
25.根据权利要求24所述的图像编码方法，其特征在于，
在上述第二处理中，当生成的运动矢量比阈值小时，通过上述生成的运动矢量来修正过去或当前帧的预定范围，按所修正的预定范围中的统计信息的发生概率从高到低的统计信息的顺序来分配短码，生成可变长度编码表。
26.一种图像编码方法，其对量化数据进行可变长度编码来进行压缩，其特征在于，包括：
第一处理，将已编码的图像数据的统计信息保存到存储器中；
第二处理，根据保存在上述存储器中的统计信息来生成可变长度编码表；以及
第三处理，根据在上述第二处理中生成的可变长度编码表来进行可变长度编码，
上述第二处理将过去帧中的被作为可变长度解码对象的编码位数被设为预定位数以内的范围作为上述预定范围，按在该预定范围内算出的统计信息发生概率从高到低的统计信息的顺序来分配短码，生成可变长度编码表。
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