CN102823247A - 图像处理装置和图像处理方法 - Google Patents

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Abstract

判定相邻块的编码模式，根据不是帧内编码模式的相邻块的运动矢量和表示该相邻块的参照图像的参照索引，判定处理对象块属于静止区域和运动区域中的哪一个。根据判定的结果，决定表示处理对象块的参照图像的参照索引。在相邻块全部是帧内编码模式的情况下，选择赋予给与处理对象块所属的场不同的场的最近的图像的索引编号。在处理对象块属于静止区域的情况下，选择赋予给与处理对象块所属的场相同的场的最近的图像的索引编号。在处理对象块属于运动区域的情况下，从表示相邻块的参照图像的参照索引中选择在时间上最近的参照图像的索引编号。

Description

图像处理装置和图像处理方法
技术领域
该发明涉及图像处理装置和图像处理方法。
背景技术
在动态图像的图像处理技术中，有这样的技术：使用帧间预测（画面间预测）将图像信息编码为第1编码信息，使用该第1编码信息的运动矢量将第1编码信息转码为第2编码信息。在这样的技术中，例如有一种技术，在无法再利用第1编码信息的运动矢量的情况下，根据周围的块的预测模式，将编码对象块的预测模式从帧间预测变更为帧内预测（画面内预测），从而生成第2编码信息。还有一种技术，从与相邻的已编码宏块和未编码的相邻宏块所对应的紧前图像内的各宏块相同的预测模式中，选择编码对象宏块的预测模式。此外，使用帧间和场间的运动矢量来推测相对于被插值的帧和场的运动矢量，用该运动矢量来生成被插值的帧和场的像素。
在使用帧间预测来编码动态图像的系统中，在发送动态图像数据的一侧的装置中，进行下面这样的处理。生成运动矢量数据，该运动矢量数据示出从过去的参照图像向编码对象图像的运动。使用该运动矢量数据，根据参照图像来生成编码对象图像的预测图像。生成该预测图像和实际的编码对象图像之间的差分数据。然后，将该差分数据和运动矢量数据编码后进行发送。在接收侧的装置中，使用接收到的运动矢量数据和差分数据来再现解码对象图像。此时的编码和解码的处理将一帧的原图像分割为多个块（宏块），以该块为单位来进行。
在动态图像的显示方式之一中，有一种隔行扫描方式，其将一帧的图像分割为由奇数行的扫描线构成的场和由偶数行的扫描线构成的场，交互地显示这些场。在隔行扫描方式中，对于编码对象图像存在多个参照图像的候选，从其中选择适当的参照图像。对多个参照图像的候选，分别赋予索引编号。在一帧的图像中，在空间上位于上侧的场有时被称为顶场，在空间上位于下侧的场有时被称为底场。
图9是说明了赋予参照图像的候选相应的索引编号的方法的图。例如，如图9所示那样，在被设为Pt0的编码对象块的图像1是顶场图像的情况下，对最近的相同的场类型，即顶场的被设为Pt1的参照图像的候选2赋予0，作为索引编号refIdxL0。对与编码对象块的图像1最近的不同的场类型，即底场的被设为Pb1的参照图像的候选3赋予1，作为索引编号。Ptn和Pbn分别表示是顶场和底场的图像。此外，Ptn的图像和Pbn的图像是包含在相同帧内的图像。
有时，像顶场和顶场这样，场彼此在空间上位于上下的相同侧的情况被称为同奇偶性，像顶场和底场这样，场彼此在空间上位于上下的不同侧的情况被称为异奇偶性。为2的索引编号被赋予给同奇偶性中下一最近的被设为Pt2的参照图像的候选4。为3的索引编号被赋予给异奇偶性中下一最近的被设为Pb2的参照图像的候选5。这样，以靠近编码对象块的顺序，从同奇偶性的图像开始，对同奇偶性的图像和异奇偶性的图像交互地赋予索引编号。在编码对象块的图像为底场的图像的情况下，也是同样的。
在以隔行扫描方式用帧间预测来对动态图像进行编码的情况下，例如，如图9所示那样，相对于编码对象块Pt0，参照图像的候选有时如Pt1、Pb1、Pt2和Pb2那样存在多个。实际编码时，从多个参照图像的候选中选择适当的一个。因此，表示选择出的参照图像的参照索引也和差分数据和运动矢量数据一起进行编码。对此，有时通过预先算法将最近的同奇偶性的图像确定为参照图像。在编码侧的算法和解码侧的算法是这样的算法的情况下，即使不从编码侧向解码侧通知参照索引，在解码侧参照索引也默认为0。因此，由于能够省略参照索引而进行编码，相比参照索引也进行编码的情况，优化了编码效率。
在作为动态图像编码方式之一的ITU-TH.264／ISO／IEC MPEG-4AVC中，这样地省略参照索引而进行编码，准备了被称为P8×8ref0或P_SKIP的宏块。在对动态图像进行编码时，由于动态图像数据的压缩率提高，所以优选地尽量多选择P8×8ref0或P_SKIP。另外，ITU-T是International Telecommunication Union TelecommunicationStandardization Sector（国际电信联盟电信标准化部门）的简称。ISO是InternationalOrganization for Standardization（国际标准化组织）的简称。IEC是InternationalElectrotechnical Commission（国际电工委员会）的简称。MPEG-4是Moving PictureExperts Group phase 4的简称。AVC是Advanced Video Coding（高级视频编码）的简称。
[在先技术文献]
[专利文献]
专利文献1：日本特开2006-295734号公报
专利文献2：日本特开2009-55542号公报
专利文献3：日本特开2003-163894号公报
发明内容
发明所要解决的问题
但是，在以往的隔行扫描方式的编码技术中，如以下说明的那样，难以选择能够省略参照索引而进行编码的宏块类型。因此，存在编码效率差这样的问题点。在为静止的场景时，即使在顶场和底场中的任何一个中，编码对象块的图像和最近的同奇偶性的图像也多为相同的。因此，倾向于选择最近的同奇偶性的图像作为参照图像。在选择了最近的同奇偶性的图像的情况下，由于参照索引为0，所以易于选择上述的P8×8ref0或P_SKIP。
与此相对，在为存在运动的场景时，无论在顶场和底场中的哪一个中，编码对象块的图像与最近的同奇偶性的图像多为不同的。如图10所示那样，在GOP（Group OfPictures：图片组）构造为在I图片（图中未示出）或P图片与P图片之间夹有2张B图片的IBBP构造的情况下，这种情形更为显著。在运动补偿预测中，图片类型与编码对象图像相同的图像被用作参照图像。
因此，在编码对象块的图像11是底场中的P图片的图像Pb0的情况下，相对于该Pb0最近的底场中的P图片的图像是设为Pb1的图像12。由于该Pb1与Pb0的图像间隔6个场的时间，所以在从Pb1向Pb0转移的期间，存在图案大为变化的担忧。
另一方面，设为Pt0的最近的顶场中的P图片的图像13与Pb0仅间隔1个场的时间。因此，在间隔1个场的时间的情况下的图案的变化，小于上述间隔6个场的时间的情况。尽管没有达到该底场的图像的示例的程度，但即使在编码对象块的图像是顶场的图像的情况下，最近的异奇偶性的图像与编码对象块的图像所间隔的时间也短于最近的同奇偶性的图像与编码对象块的图像所间隔的时间。这样，在为存在运动的场景时，将最近的异奇偶性的图像选择为参照图像的做法，其预测精度好的可能性高，所以倾向于选择最近的异奇偶性的图像。在该情况下，参照索引为1，所以不选择上述的P8×8ref0或P_SKIP。
另外，上述的问题不限于静止的场景和存在运动的场景，对于画面内的静止的区域（静止区域）和存在运动的区域（运动区域）也是同样的。即，如图11所示那样，在静止区域21中，倾向于将最近的同奇偶性的图像选择为参照图像，在运动区域22中，倾向于将最近的异奇偶性的图像选择为参照图像。因此，在运动区域22中，不选择上述的P8×8ref0或P_SKIP。这样，在以往的编码技术中，由于难以选择能够省略参照索引而进行编码的宏块类型，所以编码的效率变差。
该图像处理装置和图像处理方法的目的在于：在动态图像的图像处理中，提高编码的效率。
用于解决问题的手段
图像处理装置将一帧分为在不同的时机显示的多个场。图像处理装置将各场的图像分别分割为多个块。图像处理装置对每个块，根据从过去的多个参照图像的候选中选择出的参照图像和相对于该参照图像的运动矢量来进行运动补偿预测。图像处理装置具备帧内模式判定部、运动矢量判定部和参照索引决定部。帧内模式判定部判定与处理对象块相邻的多个相邻块的编码模式是否全部是帧内编码模式。在通过帧内模式判定部判定为相邻块之中的至少一个不是帧内编码模式的情况下，运动矢量判定部判定处理对象块属于静止区域和运动区域的哪一个。该判定是根据判定为不是帧内编码模式的相邻块的运动矢量和表示判定为不是帧内编码模式的相邻块的参照图像的参照索引而进行的。在通过帧内模式判定部判定为相邻块全部是帧内编码模式的情况下，参照索引决定部选择赋予给与处理对象块所属的场不同的场的在时间上最近的图像的索引编号。在通过运动矢量判定部判定为属于静止区域的情况下，参照索引决定部选择赋予给与处理对象块所属的场相同的场的在时间上最近的图像的索引编号。在通过运动矢量判定部判定为属于运动区域的情况下，参照索引决定部从表示通过帧内模式判定部判定为不是帧内编码模式的相邻块的参照图像的参照索引之中，选择在时间上最近的参照图像的索引编号。参照索引决定部将选择出的索引编号决定为表示处理对象块的参照图像的参照索引。
发明效果
根据所公开的图像处理装置和图像处理方法，能够在动态图像的图像处理中实现提高编码的效率的效果。
附图说明
图1是示出实施例1中的图像处理装置的框图。
图2是示出实施例1中的图像处理方法的流程图。
图3是示出实施例2中的编码装置的硬件结构的框图。
图4是示出实施例2中的编码装置的功能结构的框图。
图5是示出实施例2中的图像处理装置的框图。
图6是说明编码对象宏块、相邻宏块以及参照图像的关系的图。
图7是示出实施例2中的图像处理方法的流程图。
图8是示出实施例3中的解码装置的功能结构的框图。
图9是说明对参照图像的候选赋予索引编号的方法的图。
图10是说明IBBP构造中的参照图像的选择例的图。
图11是说明针对静止区域和运动区域的参照图像的选择例的图。
具体实施方式
以下，根据附图对该发明中的图像处理装置和图像处理方法的实施例进行详细说明。另外，该发明不限定于该实施例。图像处理装置和图像处理方法根据与处理对象块相邻的相邻块的图像的编码模式、表示相邻块的参照图像的参照索引以及相邻块相对于该参照图像的运动矢量，决定表示处理对象块的参照图像的参照索引。在该实施方式中，将一帧分为在不同的时机显示的多个场，例如顶场和底场。各场的图像分别分割为多个块进行处理。图像处理装置对各个块，根据从过去的多个参照图像的候选中选择出的参照图像和相对于该参照图像的运动矢量进行运动补偿预测。
（实施例1）
·图像处理装置的说明
图1是示出实施例1中的图像处理装置的框图。如图1所示那样，图像处理装置具备帧内模式判定部31、运动矢量判定部32和参照索引决定部33。这些帧内模式判定部31、运动矢量判定部32和参照索引决定部33例如通过由处理器执行使处理器执行后述的图像处理方法的程序来实现。或者，也可以通过硬件来实现。帧内模式判定部31判定与处理对象块相邻的多个相邻块的编码模式是否全部是帧内编码模式。
在通过帧内模式判定部31判定为相邻块之中的至少一个不是帧内编码模式的情况下，运动矢量判定部32判定处理对象块属于静止区域和运动区域中的哪一个。该判定是根据判定为不是帧内编码模式的相邻块的运动矢量和表示判定为不是帧内编码模式的相邻块的参照图像的参照索引而进行的。
在通过帧内模式判定部31判定为相邻块全部是帧内编码模式的情况下，参照索引决定部33选择赋予给相对于处理对象块最近的异奇偶性的图像的索引编号。在通过运动矢量判定部32判定为属于静止区域的情况下，参照索引决定部33选择赋予给相对于处理对象块最近的同奇偶性的图像的索引编号。在通过运动矢量判定部32判定为属于运动区域的情况下，参照索引决定部33从表示由帧内模式判定部31判定为不是帧内编码模式的相邻块的参照图像的参照索引中，选择最近的参照图像的索引编号。参照索引决定部33将选择出的索引编号决定为表示处理对象块的参照图像的参照索引。
·图像处理方法的说明
图2是示出实施例1中的图像处理方法的流程图。如图2所示那样，在开始针对一个处理对象块的图像处理时，首先，通过帧内模式判定部31来判定与处理对象块相邻的多个相邻块的编码模式是否全部是帧内编码模式（步骤S1）。在判定为所有的相邻块都是帧内编码模式的情况下（步骤S1：是），通过参照索引决定部33将赋予给最近的异奇偶性的图像的索引编号选择为表示处理对象块的参照图像的参照索引（步骤S2）。然后，结束针对一个处理对象块的一系列的处理。
在相邻块之中的至少一个被判定为不是帧内编码模式的情况下（步骤S1：否），通过运动矢量判定部32来判定处理对象块属于静止区域和运动区域中的哪一个（步骤S3）。该判定是根据判定为不是帧内编码模式的相邻块的运动矢量和表示判定为不是帧内编码模式的相邻块的参照图像的参照索引而进行的。
在处理对象块被判定为属于静止区域的情况下（步骤S3：是），通过参照索引决定部33，将赋予给最近的同奇偶性的图像的索引编号选择为表示处理对象块的参照图像的参照索引（步骤S4）。然后，针对一个处理对象块的一系列的处理结束。
在处理对象块被判定为属于运动区域的情况下（步骤S3：否），通过参照索引决定部33，将赋予给判定为不是帧内编码模式的相邻块的参照图像的索引编号选择为表示处理对象块的参照图像的参照索引（步骤S5）。在存在多个被判定为不是帧内编码模式的相邻块的情况下，选择赋予给相应的多个相邻块的参照图像中的、最近的参照图像的索引编号。然后，针对一个处理对象块的一系列的处理结束。对全部的处理对象块进行以上的处理。
根据实施例1，在编码时根据相邻块的编码模式、相邻块的运动矢量和表示相邻块的参照图像的参照索引，决定处理对象块的参照索引。从而，在解码时以相同方式来决定处理对象块的参照索引，由此在编码侧和解码侧，对于相同的处理对象块，决定相同的参照索引。因此，即使不从编码侧向解码侧通知参照索引，也能在解码侧解码。也就是说，能够省略参照索引而进行编码和解码。此外，即使在参照索引不是0的情况下，也根据相邻块决定适当的参照索引，因此，与在参照索引为0的情况下能够省略参照索引的编码的情况相比，能够在更多的块中省略参照索引而进行编码。因此，能够提高编码的效率。
（实施例2）
实施例2将实施例1的图像处理装置和图像处理方法应用于动态图像的编码装置和编码方法。作为可应用实施例2的动态图像编码方式的一个示例，列举了例如ITU-TH.264／ISO ／IEC MPEG-4AVC和ISO ／IEC MPEG-2／MPEG-4。MPEG-2是Moving Picture Experts Group phase2（动态图像专家组阶段2）的略写。
·编码装置的说明
图3是示出实施例2中的编码装置的硬件结构的框图。如图3所示那样，编码装置具备例如CPU（Central Processing Unit：中央处理器）41、图像处理器42、RAM（Random Access Memory：随机存取存储器）43、HDD（Hard Disk Drive：硬盘驱动器）44、ROM（Read Only Memory：只读存储器）45、输入装置46、监视器47、介质读取装置48和网络接口49。各结构部连接着总线50。
HDD44将图像处理程序和动态图像数据存储在内置的硬盘中。图像处理程序是对动态图像数据进行图像处理的程序，例如，所述图像处理程序通过介质读取装置48从可装卸的记录介质中读出后安装在硬盘中。动态图像数据是例如通过介质读取装置48从可装卸的记录介质中读出的数据、或经由网络接口49从网络接收到的数据、或接收电视广播的数据。
RAM43作为CPU41的工作区来使用。RAM43存储从HDD44中读出的动态图像数据。RAM43存储图像处理器42的图像处理结果。图像处理器42从HDD44中读出图像处理程序，执行图像处理进程，对从RAM43中读出的动态图像数据进行编码和解码等的处理。CPU41控制编码装置的整体的动作。实施例2中的编码装置通过使图像处理器42执行图像处理进程来实现。
ROM45存储有启动程序等程序。输入装置46包括例如键盘、触摸板式的输入板、鼠标等定位设备、遥控器等操作设备的开关和按键。监视器47是例如CRT（CathodeRay Tube：布朗管）显示器和TFT（Thin Film Transistor：薄膜晶体管）液晶显示器等显示动态图像和数据的装置。介质读取装置48控制从DVD（Digital Versatile Disk：数字多功能盘）或存储卡等可装卸的记录介质中读出包含动态图像数据的数据。
网络接口49通过通信线路连接到互联网等网络，在连接到网络的其他装置之间控制包含动态图像数据的数据的收发。网络接口49包括调制解调器和LAN（LocalAreaNetwork：局域网）适配器等。在编码装置是接收电视广播的装置的情况下，编码装置具备与天线连接的未图示的接口。
图4是示出实施例2中的编码装置的功能结构的框图。如图4所示那样，编码装置具备预测误差生成部61、正交转换部62、量化部63以及作为编码部的熵编码部64。编码装置中输入的原始图片的数据按每个编码对象场分割为例如16×16像素的宏块的数据。编码处理以宏块为单位来进行。因此，在实施例2中，实施例1的编码对象块和相邻块分别成为编码对象宏块和相邻宏块。
当前的编码对象宏块的数据被输入至预测误差生成部61。预测误差生成部61例如通过求出当前的编码对象宏块的数据和由后述的预测图像选择部72给与的、进行了运动补偿的参照图像的数据之间的差分，来生成预测误差信号。进行了运动补偿的参照图像是通过在后述的帧间预测图像生成部70中对过去的参照图像进行运动补偿而生成的。
正交转换部62对预测误差生成部61的输出信号进行正交转换处理，生成被分离为水平方向和垂直方向的频率分量的信号。量化部63对正交转换部62的输出信号进行量化处理，通过编码来降低预测误差信号的符号量。熵编码部64将量化部63的输出信号和运动矢量根据符号的出现频率分配可变长的符号来进行编码，并进行输出作为比特流。运动矢量是由后述的运动矢量计算部71所给与的。
此外，编码装置具备逆量化部65、逆正交转换部66、解码图像生成部67以及解码图像存储部68。逆量化部65对量化部63的输出信号进行逆量化处理。逆正交转换部66对逆量化部65的输出信号进行逆正交转换处理。这样，通过由逆量化部65和逆正交转换部66进行解码处理，得到了与编码前的预测误差信号同程度的信号。也就是说，几乎再现出编码前的预测误差信号。
解码图像生成部67例如通过将再现的预测误差信号和由后述的预测图像选择部72给与的、进行了运动补偿的参照图像的数据相加，再现当前的编码对象宏块的被预测的数据。解码图像存储部68存储被再现的编码对象宏块的被预测的数据。解码图像存储部68中存储的宏块的数据在进行之后的编码处理时被用作参照图像。
此外，编码装置具备帧内预测图像生成部69、作为预测图像生成部的帧间预测图像生成部70、运动矢量计算部71和预测图像选择部72。帧内预测图像生成部69使用在与编码对象宏块相同的场内位于编码对象宏块的周边的已被编码的像素来生成预测图像。帧间预测图像生成部70用运动矢量对从解码图像存储部68得到的参照图像的数据进行运动补偿，从而生成进行了运动补偿的参照图像的数据。参照图像的数据是根据由后述的参照索引的决定方法决定的参照索引，从解码图像存储部68中读出的。
运动矢量计算部71求出运动矢量，该运动矢量表示当前的编码对象宏块的数据与从解码图像存储部68得到的参照图像的数据在空间上的偏差。预测图像选择部72选择帧内预测图像生成部69的输出数据和帧间预测图像生成部70的输出数据中的任意一方。解码图像存储部68具备例如帧存储器，由例如图3所示的硬件结构中的RAM43来实现。编码装置的、除解码图像存储部68之外的其他结构部在例如图3所示的硬件结构中，通过图像处理器42从HDD44读出图像处理程序并执行执行图像处理进程来实现。
图5是示出实施例2中的图像处理装置的框图。如图5所示那样，图像处理装置除了实施例1中的图像处理装置的结构之外，还具备编码模式存储部81、运动矢量存储部82以及参照索引存储部83。该图像处理装置包含例如运动矢量计算部71、帧间预测图像生成部70或者这两者。编码模式存储部81、运动矢量存储部82和参照索引存储部83通过例如图3所示的硬件结构中的RAM43来实现。
编码模式存储部81存储与编码对象宏块相邻的已编码的相邻宏块的编码模式。作为编码模式，列举了例如帧内编码模式和帧间编码模式。在相邻宏块的预测图像是根据帧内预测而生成的情况下，编码模式存储部81存储帧内编码模式。在相邻宏块的预测图像是根据帧间预测而生成的情况下，编码模式存储部81存储帧间编码模式。
运动矢量存储部82存储帧间编码模式的相邻宏块的运动矢量。运动矢量存储部82可以存储相邻宏块的运动矢量的纵向分量，也可以存储纵向分量和横向分量这两者。
参照索引存储部83存储表示帧间编码模式的相邻宏块的参照图像的参照索引。在帧间编码模式的相邻宏块存在有多个的情况下，例如存在A、B和C的三个相邻宏块的情况下（参照图6），相邻宏块A、B和C各自存在参照图像。在该情况下，参照索引存储部83也可以存储表示这三个参照图像的三个参照索引之中的、表示与对应的相邻宏块在时间上最近的参照图像的参照索引。
帧内模式判定部31根据编码对象宏块的编号，识别该编码对象宏块的相邻宏块。帧内模式判定部31根据编码模式存储部81中存储的编码模式，判定相邻块的编码模式是否全部是帧内编码模式。
运动矢量判定部32根据运动矢量存储部82中存储的运动矢量和参照索引存储部83中存储的参照索引，判定处理对象宏块属于静止区域和运动区域中的哪一个。作为判定的基准，列举了例如对于全部的帧间编码模式的相邻宏块，是否满足下面的条件（1）和条件（2）两者。
（1）表示参照图像的参照索引为0。
（2）运动矢量为0或者为小到可视为0的程度的值。
在所有的帧间编码模式的相邻宏块满足该条件（1）和条件（2）的情况下，运动矢量判定部32判定处理对象宏块是否属于静止区域。在不是的情况下，运动矢量判定部32判定处理对象宏块是否属于运动区域。此时，对于运动矢量，可以根据纵向分量、或者根据纵向分量和横向分量这两者来判定。
此外，在画面的边界部分和被分割的切片的边界部分中，关于全部的相邻宏块，编码模式、运动矢量和参照索引等信息有时不存在。在全部的相邻宏块的信息不存在的情况下，运动矢量判定部32也可以判定为处理对象宏块属于静止区域。对于参照索引决定部33，如实施例1中所说明的那样。
·图像处理方法（参照索引的决定方法）的说明
图6是说明编码对象宏块、相邻宏块和参照图像的关系的图。如图6所示那样，对于编码对象宏块91，将位于左侧的已编码的左宏块A92、位于上侧的已编码的上宏块B93和位于右上侧的已编码的右上宏块C94作为相邻宏块。另外，相邻宏块不限于A、B和C这三个，也可以是已编码的周边宏块。将表示编码对象宏块91的应求出的参照图像95的参照索引设为refIdxL0。
对于左宏块A92，将表示参照图像A96的参照索引设为refIdxL0A，将运动矢量设为mvL0A。将运动矢量mvL0A的横向分量和纵向分量分别设为mvL0A_x和mvL0A_y。对于上宏块B93，将表示参照图像B97的参照索引设为refIdxL0B，将运动矢量设为mvL0B。将运动矢量mvL0B的横向分量和纵向分量分别设为mvL0B_x和mvL0B_y。对于右上宏块C94，将表示参照图像C98的参照索引设为refIdxL0C，将运动矢量设为mvL0C。将运动矢量mvL0C的横向分量和纵向分量分别设为mvL0C_x和mvL0C_y。以下，使用这些参照索引和运动矢量的记号，以图6为例来对实施例2中的图像处理方法（参照索引的决定方法）进行说明。此外，索引编号的赋予方法根据图9所示的赋予方法。
图7是示出实施例2中的图像处理方法的流程图。如图7所示那样，在开始针对一个处理对象块的图像处理时，首先，通过运动矢量判定部32来判定是否在左宏块A92、上宏块B93和右上宏块C94之中的至少一个存在有作为相邻宏块的信息。也就是说，判定是否存在至少一个可利用的相邻宏块（步骤S11）。
在可作为相邻宏块来利用的宏块不存在的情况下（步骤S11：否），通过运动矢量判定部32来判定编码对象宏块91是否属于静止区域。根据该判定结果，通过参照索引决定部33将refIdxL0决定为0（步骤S15）。由此，将与编码对象宏块91最近的同奇偶性的图像选择为编码对象宏块91的应求出的参照图像95。然后，针对一个编码对象宏块91的一系列的处理结束。作为可利用的相邻宏块不存在的情况的示例，列举了例如编码对象宏块91位于画面的边界部分和位于被分割的切片的边界部分的情况。
另一方面，在哪怕只有一个可作为相邻宏块来利用的情况下（步骤S11：是），通过帧内模式判定部31来判定该可利用的相邻宏块是否是帧内编码模式。在存在多个可利用的相邻宏块的情况下，判定可利用的相邻宏块是否全部是帧内编码模式（步骤S12）。
在可利用的相邻宏块被判定为全部是帧内编码模式的情况下（步骤S12：是），通过参照索引决定部33将refIdxL0决定为1（步骤S13）。由此，将相对于编码对象宏块91最近的异奇偶性的图像选择为编码对象宏块91的应求出的参照图像95。然后，针对一个编码对象宏块91的一系列的处理结束。作为可利用的相邻宏块全部是帧内编码模式的情况的示例，列举了由于物体的移动而产生遮挡（Occlusion）的情况。在这种情况下，由于编码对象宏块91可被视为属于运动区域，所以通过选择最近的异奇偶性的图像而提高了预测效率。
在可利用的相邻宏块之中的至少一个判定为不是帧内编码模式，即判定为是帧间编码模式的情况下（步骤S12：否），通过运动矢量判定部32来判定编码对象宏块91属于静止区域和运动区域中的哪一个（步骤S14）。具体地说，使例如左宏块A92、上宏块B93和右上宏块C94这三个为可利用的帧间编码模式的相邻宏块。在该情况下，在满足下面的条件（3）、（4）和（5）的时候，判定为静止区域（步骤S14）。或者，即使不满足（3）、（4）和（5）这三个条件，但在满足任何一个或者二个以上的组合的情况下，也可以判定为静止区域。另外，在图7的步骤S14的记号中，*表示A、B或者C。此外，在图7的步骤S14的记号中，运动矢量的横向分量（x分量）被省略。
（3）refIdxL0A＝0且mvL0A_x＝mvL0A_y＝0
（4）refIdxL0B＝0且mvL0B_x＝mvL0B_y＝0
（5）refIdxL0C＝0且mvL0C_x＝mvL0C_y＝0
此外，也可以取代判定运动矢量的横向分量和纵向分量是否为0，而使用横向分量的绝对值和纵向分量的绝对值进行下面这样的判定。对运动矢量的横向分量和纵向分量分别预先设定阈值THx和THy，在满足下面的条件（6）和（7）时，运动矢量可以实质视为0。或者，对运动矢量的横向分量的绝对值纵向分量的绝对值之和预先设定阈值TH，在满足下面的条件（8）时，运动矢量可以实质视为0。在下面的条件（6）、（7）和（8）的记号中，*表示A、B或者C。
（6）｜mvL0*_x｜＜THx
（7）｜mvL0*_y｜＜THy
（8）｜mvL0*_x｜＋｜mvL0*_y｜＜TH
另外，在隔行扫描方式的情况下，顶场和底场在空间上位于上下的不同侧。因此，在上述从（3）到（8）的条件中，可以在判定基准中省略运动矢量的横向分量（x分量）。
在编码对象宏块91被判定为属于静止区域的情况下（步骤S14：是），通过参照索引决定部33将refIdxL0决定为0（步骤S15）。由此，将与编码对象宏块91最近的同奇偶性的图像选择为编码对象宏块91的应求出的参照图像95。然后，针对一个编码对象宏块91的一系列的处理结束。在编码对象宏块91属于静止区域的情况下，在最近的同奇偶性的图像之间，图案几乎没有变化。因此，通过选择最近的同奇偶性的图像而提高了预测效率。
在不满足上述的静止区域的判定条件的情况下，判定为编码对象宏块91属于运动区域（步骤S14：否）。该情况下，将在步骤S11判定为可利用并且在步骤S12判定为是帧间编码模式的相邻宏块作为对象，通过参照索引决定部33来按下面所述那样决定refIdxL0。
使例如左宏块A92、上宏块B93和右上宏块C94这三个是可利用的帧间编码模式的相邻宏块。根据图9所示的赋予方法赋予索引编号，因此，refIdxL0的优先顺序是1、0、3、2的顺序。因此，根据下面的从（9）到（12）的条件来决定refIdxL0（步骤S16）。
（9）在refIdxL0A、refIdxL0B和refIdxL0C中的任何一个是1的情况下，refIdxL0＝1
（10）在不是上述（9）且refIdxL0A、refIdxL0B和refIdxL0C中的任何一个是0的情况下，refIdxL0＝0
（11）在不是上述（10）且refIdxL0A、refIdxL0B和refIdxL0C中的任何一个是3的情况下，refIdxL0＝3
（12）在不是上述（11）且refIdxL0A、refIdxL0B和refIdxL0C中的任何一个是2的情况下，refIdxL0＝2
然后，针对一个编码对象宏块91的一系列的处理结束。对全部的编码对象宏块91进行以上的处理。在帧间编码模式的相邻宏块存在、且编码对象宏块91属于运动区域的情况下，编码对象宏块91和参照图像在时间上的间隔越大，则越难以预测准确。因此，无论奇偶性是相同的还是不同，通过选择最近的图像可以提高预测效率。
根据实施例2，在编码装置中，根据编码对象宏块91的已编码的相邻宏块的编码模式、运动矢量和参照索引，决定编码对象宏块91的参照索引。在解码装置中，在对从编码装置输出的图像数据的比特流进行解码时，如果与编码装置以相同方式来决定解码对象的宏块的参照索引，则可以不从编码装置向解码装置通知参照索引。因此，与实施例1同样地，在编码装置中，由于可以在更多宏块中省略参照索引而进行编码，所以可以提高编码的效率。
（实施例3）
实施例3将实施例1的图像处理装置和图像处理方法应用于动态图像的解码装置和解码方法。作为可应用实施例3的动态图像解码方式的一个示例，列举了例如ITU-TH.264／ISO／IEC MPEG-4AVC和ISO／IEC MPEG-2／MPEG-4。对于实施例3中的解码装置的硬件结构，由于与图3所示的结构是同样的，所以省略说明。
图8是示出应用了实施例3中的图像处理装置的解码装置的功能结构的框图。如图8所示那样，解码装置具备作为解码部的熵解码部101、逆量化部102、逆正交转换部103、运动补偿图像生成部104、预测值生成部105、解码图像生成部106和解码图像存储部107。与实施例2同样地，对解码对象的各场，以例如16×16像素的宏块单位来进行解码处理。解码装置对由例如实施例2中的编码装置所编码的编码信息进行解码后再现图像。
熵解码部101将输入流的编码信息解码后生成差分信息和运动矢量。逆量化部102对在熵解码部101生成的差别信息进行逆量化处理。逆正交转换部103对逆量化部102的输出信号进行逆正交转换处理。通过熵解码部101、逆量化部102和逆正交转换部103来进行逆处理，从而根据输入流再现预测误差信号，其中，所述逆处理与例如实施例2中的编码装置的熵编码部64、量化部63和正交转换部62（图4参照）中的每一个对应。
运动补偿图像生成部104具备例如图5所示的结构的图像处理装置。例如图5所示的结构的图像处理装置如实施例2中所说明的那样，根据与解码对象宏块相邻的相邻宏块的编码模式、运动矢量和参照索引，决定对解码对象宏块进行解码时的参照索引。运动补偿图像生成部104从解码图像存储部107读出与所决定的参照索引对应的参照图像，根据该参照图像和由输入流通知的运动矢量来生成运动补偿图像信号。预测值生成部105根据由运动补偿图像生成部104生成的运动补偿图像信号，生成表示解码图像的预测值的预测信号。运动补偿图像生成部104和预测值生成部105以与例如实施例2中的编码装置的运动矢量计算部71和帧间预测图像生成部70（参照图4）同样的方式来生成预测信号。
解码图像生成部106例如通过将由预测值生成部105生成的预测信号和再现的预测误差信号相加，生成解码图像。解码图像存储部107存储再现的解码图像的数据。解码图像存储部107中存储的解码图像的数据在进行之后的解码处理时被用作参照图像。解码图像存储部107具备例如帧存储器，由例如图3所示的硬件结构中的RAM43来实现。解码装置的除了解码图像存储部107之外的其他结构部例如在图3所示的硬件结构中，由图像处理器42从HDD44中读出图像处理程序而执行图像处理进程来实现。对于实施例3中的图像处理方法中的参照索引的决定方法，由于与实施例2是同样的，所以省略其说明。
根据实施例3，在解码装置中，根据解码对象宏块的相邻宏块的编码模式、运动矢量和参照索引，决定解码对象宏块的参照索引。如果在编码装置中也是以同样的方式决定编码对象宏块的参照索引，则可以不从编码装置向解码装置通知参照索引。因此，通过使用该解码装置以及以与该解码装置同样的方式来决定编码对象宏块的参照索引的编码装置，能够与实施例1同样，提高编码的效率。
符号说明
31 帧内模式判定部
32 运动矢量判定部
33 参照索引决定部
61 预测误差生成部
62 正交转换部
63 量化部
64 编码部
65、102 逆量化部
66、103 逆正交转换部
67、106 解码图像生成部
70 预测图像生成部
101 解码部
104 运动补偿图像生成部
105 预测值生成部

Claims (9)

1.一种图像处理装置，其将一帧分为在不同的时机显示的多个场，将各场的图像分别分割为多个块，针对各块，根据从过去的多个参照图像的候选中选择出的参照图像和相对于该参照图像的运动矢量来进行运动补偿预测，所述图像处理装置的特征在于，其具备：
帧内模式判定部，其判定与处理对象块相邻的多个相邻块的编码模式是否全部是帧内编码模式；
运动矢量判定部，其在通过所述帧内模式判定部判定为所述相邻块之中的至少一个不是帧内编码模式的情况下，根据该判定为不是帧内编码模式的相邻块的运动矢量和表示该判定为不是帧内编码模式的相邻块的参照图像的参照索引，判定所述处理对象块属于静止区域和运动区域中的哪一个；以及
参照索引决定部，其在通过所述帧内模式判定部判定为所述相邻块全部是帧内编码模式的情况下，选择赋予给与所述处理对象块所属的场不同的场的在时间上最近的图像的索引编号，在通过所述运动矢量判定部判定为属于静止区域的情况下，选择赋予给与所述处理对象块所属的场相同的场的在时间上最近的图像的索引编号，在通过所述运动矢量判定部判定为属于运动区域的情况下，从表示由所述帧内模式判定部判定为不是帧内编码模式的相邻块的参照图像的参照索引中，选择在时间上最近的参照图像的索引编号，将该选择出的索引编号决定为表示所述处理对象块的参照图像的参照索引。
2.根据权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，
在画面内所述多个场的纵向的位置是不同的，所述运动矢量判定部根据由所述帧内模式判定部判定为不是帧内编码模式的相邻块的运动矢量的纵向分量来进行判定。
3.根据权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，
在不存在所述相邻块的信息的情况下，所述运动矢量判定部判定所述处理对象块属于静止区域。
4.根据权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，该图像处理装置具备：
预测图像生成部，其根据由所述参照索引决定部决定的参照索引、与该参照索引对应的参照图像以及所述处理对象块相对于该参照图像的运动矢量，生成所述处理对象块的预测图像；
预测误差生成部，其生成所述处理对象块的预测图像相对于所述处理对象块的原始图像的误差；
正交转换部，其对由所述预测误差生成部生成的误差进行正交转换；
量化部，其对所述正交转换部的输出信号进行量化；以及
编码部，其对所述量化部的输出信号和所述处理对象块相对于所述参照图像的运动矢量进行编码。
5.根据权利要求4所述的图像处理装置，其特征在于，该图像处理装置具备：
逆量化部，其对所述量化部的输出信号进行逆量化；
逆正交转换部，其对所述量化部的输出信号进行逆正交转换而再现所述预测图像的误差；以及
解码图像生成部，其根据由所述逆正交转换部再现的所述预测图像的误差以及由所述预测图像生成部生成的预测图像来生成所述处理对象块的解码图像。
6.根据权利要求1所述的图像处理装置，
解码部，其对编码信息进行解码，其中，所述编码信息是对所述处理对象块的预测图像的误差和该处理对象块的运动矢量的各信息进行编码而得的信息；
逆量化部，其对所述解码部的输出信号进行逆量化；
逆正交转换部，其对所述逆量化部的输出信号进行逆正交转换而再现所述处理对象块的预测图像的误差；
运动补偿图像生成部，其根据由所述参照索引决定部决定的参照索引、与该参照索引对应的参照图像以及所述处理对象块相对于该参照图像的运动矢量，生成所述处理对象块的运动补偿图像；
预测值生成部，其根据由所述运动补偿图像生成部生成的所述处理对象块的运动补偿图像来生成所述处理对象块的解码图像的预测值；以及
解码图像生成部，其根据由所述逆正交转换部再现的所述预测图像的误差和由所述预测值生成部生成的所述解码图像的预测值来生成所述处理对象块的解码图像。
7.一种图像处理方法，将一帧分为在不同的时机显示的多个场，将各场的图像分别分割为多个块，针对各块，根据从过去的多个参照图像的候选中选择出的参照图像和相对于该参照图像的运动矢量来进行运动补偿预测，所述图像处理方法的特征在于，所述图像处理方法包含以下步骤：
判定与处理对象块相邻的多个相邻块的编码模式是否全部是帧内编码模式；
在判定为所有的所述相邻块都是帧内编码模式的情况下，选择赋予给与所述处理对象块所属的场不同的场的在时间上最近的图像的索引编号，作为表示所述处理对象块的参照图像的参照索引；
在所述相邻块之中的至少一个被判定为不是帧内编码模式的情况下，根据该被判定为不是帧内编码模式的相邻块的运动矢量和表示该被判定为不是帧内编码模式的相邻块的参照图像的参照索引，来判定所述处理对象块属于静止区域和运动区域中的哪一个；
在所述处理对象块被判定为属于静止区域的情况下，选择赋予给与所述处理对象块所属的场相同的场的在时间上最近的图像的索引编号，作为表示所述处理对象块的参照图像的参照索引；以及
在所述处理对象块被判定为属于运动区域的情况下，从表示被判定为不是所述帧内编码模式的相邻块的参照图像的参照索引中，选择在时间上最近的参照图像的索引编号，作为表示所述处理对象块的参照图像的参照索引。
8.根据权利要求7所述的图像处理方法，其特征在于，
在画面内所述多个场的纵向的位置是不同的，在判定所述处理对象块属于静止区域和运动区域中的哪一个的步骤中，根据被判定为不是所述帧内编码模式的相邻块的运动矢量的纵向分量来进行判定。
9.根据权利要求7所述的图像处理方法，其特征在于，
在不存在所述相邻块的信息的情况下，还包含判定所述处理对象块是否属于静止区域的步骤。
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