CN103583046A - 视频编码装置、视频解码装置、视频编码方法、视频解码方法、视频编码程序以及视频解码程序 - Google Patents

视频编码装置、视频解码装置、视频编码方法、视频解码方法、视频编码程序以及视频解码程序 Download PDF

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Abstract

视频编码装置具备：在固定内插滤波器、自适应内插滤波器以及区域分割对应自适应内插滤波器中，基于编码量/变形成本函数选择最佳的内插滤波器时，基于使用了区域分割对应自适应内插滤波器的情况下的产生编码量和编码变形量，推定使用了自适应内插滤波器的情况下的编码量/变形成本函数的下限值的单元；以及在下限值变为比对固定内插滤波器的编码量/变形成本函数大的值的情况下，基于固定内插滤波器和区域分割对应自适应内插滤波器的编码量/变形成本函数的比较，选择最佳的内插滤波器，仅在下限值变为对固定内插滤波器的编码量/变形成本函数以下的情况下，基于固定内插滤波器、自适应内插滤波器以及区域分割对应自适应内插滤波器的编码量/变形成本函数的比较，选择最佳的内插滤波器的单元。

Description

视频编码装置、视频解码装置、视频编码方法、视频解码方法、视频编码程序以及视频解码程序
技术领域
本发明涉及视频编码装置、视频解码装置、视频编码方法、视频解码方法、视频编码程序以及视频解码程序。
本申请基于2011年6月13日在日本申请的特愿2011-131126号要求优先权，在此援用该内容。
背景技术
在视频编码中，在不同的画面间执行预测的面间预测编码（运动补偿）中，参照已被解码的帧，以使预测误差功率变为最小的方式求出运动矢量，对该残差信号施行正交变换/量子化，进而，经由熵编码，生成编码数据。由此，为了提高编码效率，预测误差功率的降低是不可缺的，并且要求高精度的预测方式。
在视频编码标准方式中，导入用于提高多数的画面间预测的精度的工具，其中之一为，小数像素精度运动补偿。这是使用1／2像素精度、1／4像素精度这样的整数像素以下的运动量，进行前述的画面间预测的方法。例如，在标准H.264／AVC中，在最大1／4像素单位下的小数像素位置的参照是可能的。此外，为了参照这样的小数像素位置，需要生成该位置中的像素值，并规定使用了线形滤波器的内插图像生成的方法。标准H.264所规定的是，滤波器系数为固定的线形滤波器。关于使用固定系数的内插滤波器，在以下的说明中，略记为IF。在内插1／2精度的像素时，使用成为目标的内插像素的左右各3点共计6整数像素进行内插。关于垂直方向，使用上下各3点共计6整数像素进行内插。滤波器系数分别变为[（1，-5，20，20，-5，1）／32］。当内插了1／2精度的像素之后，1／4精度的像素就使用[1／2，1／2］的平均值滤波器进行内插。
作为该小数像素位置的内插图像生成的改进，正在研究被称为根据输入视频的特征适应性地控制滤波器系数的自适应内插滤波器（AIF）的技术（例如，参照非专利文献1）。以使预测误差功率（预测误差的平方和）成为最小的方式决定自适应内插滤波器中的滤波器系数。相对以帧为单位设定了滤波器系数的自适应内插滤波器，正在研究考虑了图像所具有的局部性，并作为按帧内的每一局部区域能设定滤波器系数，在帧内使用多个滤波器系数的区域分割自适应内插滤波器（RBAIF）。
在此，对自适应内插滤波器的滤波器系数算出算法进行说明。在非专利文献1中提出了使内插滤波器系数适应性地变化的方式，被称为非分离型的自适应内插滤波器。在该方式中，考虑二维的内插滤波器（6×6的共计36滤波器系数），并以使预测误差功率成为最小的方式，决定滤波器系数。虽然通过使用标准H.264／AVC中使用的一维6tap固定内插滤波器也能实现高的编码效率，但由于求取滤波器系数基础上的计算复杂度非常高，所以用于降低该计算复杂度的方案在非专利文献2中进行了介绍。
在非专利文献2中介绍的手法被称为分离型自适应内插滤波器（SAIF：Separable Adaptive Interpolation Filter），并不使用二维的内插滤波器，而使用一维的6tap内插滤波器。作为步骤，首先将水平方向的像素（非专利文献2的Fig.1中的a、b、c）进行内插。在滤波器系数的决定中使用从整数精度像素C1到C6。将公式（1）的预测误差功率函数E进行最小化的水平方向滤波器系数被解析地决定。
[数1]
Figure DEST_PATH_IMAGE001
。
此处，S表示原图像，P表示已解码参照图像，x和y分别表示图像中的水平和垂直方向的位置。另外，～x＝x＋MVx－FilterOffset（～标在x的顶部），MVx表示预先得到的运动矢量的水平成分，FilterOffset表示用于调整的偏移（水平方向滤波器的的抽头长除以2的值）。关于垂直方向，变为～y＝y＋MVy（～标在y的顶部），MVy表示运动矢量的垂直成分。wci表示应求取的水平方向滤波器系数群ci（0≦ci＜6）。
按每一水平方向的各小数像素位置独立地实施预测误差能函数E的最小化处理。经过该最小化处理，求取3种类的6tap滤波器系数群，并使用该滤波器系数内插小数像素（非专利文献2的Fig.1中的a、b、c）。在水平方向的像素内插结束之后，实施垂直方向的内插处理。通过解开与水平方向同样的线形问题来决定垂直方向的滤波器系数。具体地说，将公式（2）的预测误差能函数E进行最小化的垂直方向滤波器系数被解析地决定。
[数2]
Figure 968105DEST_PATH_IMAGE002
。
此处，S表示原图像，＾P（＾标在P的顶部）表示解码之后在水平方向被内插处理的图像，x和y分别表示图像中的水平和垂直方向的位置。另外，由～x＝4/（x＋MVx）（～标在x的顶部）来表现，MVx表示四舍五入后的运动矢量的水平成分。关于垂直方向，由～y＝x＋MVy-FilterOffset（～标在y的顶部）来表现，MVy表示运动矢量的垂直成分，FilterOffset表示用于调整的偏移（滤波器的抽头长除以2的值）。wcj表示应求取的垂直方向滤波器系数群cj（0≦cj＜6）。
按每一小数精度像素独立地实施最小化处理，并得到12种类的6tap滤波器。使用该滤波器系数，内插剩余的小数精度像素（非专利文献2的Fig.1中的d～o）。由上可知，有必要将合计90（＝6×15）的滤波器系数进行编码并传输到解码侧。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1 ：Y. Vatis，B. Edler，D. Nguyen，and J. Ostermann. Two-dimensional non-separable adaptive wiener interpolation filter for H.264/AVC. In ITU-TQ.6/SG16 VCEG，VCEG-Z17r1，Apr. 2005.；
非专利文献2 ：S. Wittmann and T. Wedi. Separable adaptive interpolation filter for video coding. In IEEE International Conference on image Processing，pp. 2500 . 2503，2008.。
发明内容
本发明所要解决技术问题
可是，当将使用固定系数的内插滤波器（IF）、自适应内插滤波器（AIF）、区域分割自适应内插滤波器（RBAIF）进行比较时，预测误差能按IF、AIF、RBAIF的顺序降低。另一方面，表现滤波器系数的编码量，对IF来说是不需要的，而比较AIF、RBAIF时按AIF、RBAIF的顺序增加。
为此，IF、AIF、RBAIF的优劣不能一概而论，从考虑了预测误差能和滤波器系数的编码量的编码效率的观点出发，有必要按每一帧，选择最佳的滤波器。
作为每一帧的滤波器的选择中使用的标准，使用解码信号的编码变形量和帧内的总产生编码量的加权和、即RD成本J。  
J＝D＋λR
此处，D为解码信号的编码变形量，R为帧内的总产生编码量，λ为从外部给予的加权系数。此外，关于R，可分离为滤波器系数的编码量ρ和其以外的编码量r（表现预测误差的编码量r（e）、表现运动矢量的编码量r（m）、以及表现各种标题信息的编码量r（h）的和）。
下面，将与IF、AIF、RBAIF相关的编码量RI、RA、RR标记为如以下所述。  
RI＝rI＝rI （e）＋rI （m）＋rI （h）
RA＝rA＋ρA＝rA （e）＋rA （m）＋rA （h）＋ρA
RR＝rR＋ρR＝rR （e）＋rR （m）＋rR （h）＋ρR
上式中，rX （e）、rX （m）、 rX （h）（X＝I、A、R）分别表示在使用了各内插滤波器的情况下的表现预测误差的编码量、表现运动矢量的编码量、以及表现各种标题信息的编码量。ρA、ρR分别为使用了AIF、RBAIF的情况下的滤波器系数的编码量。此外，由于IF使用固定值的滤波器系数，所以变为不需要滤波器系数的编码量。
在从IF、AIF、RBAIF选择最佳的滤波器的情况下，求取使用了各内插滤波器的情况下的各RD成本，并选择将RD成本最小化的滤波器。
将使用了IF、AIF、RBAIF的情况下的RD成本JI、JA、JR分别作为公式（3）、公式（4）、公式（5）来表示。  
JI＝DI＋λrI　       ···（3）
JA＝DA＋λ（rA＋ρA）   ···（4）
JR＝DR＋λ（rR＋ρR）   ···（5）。
RD将RD成本作为标准，并通过选择内插滤波器，可实现高的编码效率。但是，由于RD成本算出需要很多的运算量，所以RD成本算出的运算量削减是重要的课题。
本发明是鉴于这样的事情而做出的发明的在于，提供一种具有能一边抑制编码效率的降低一边削减内插滤波器的选择中所费的运算量的内插滤波器选择功能的视频编码装置、视频编码方法以及视频编码程序和将由该编码装置、视频编码方法、视频编码程序编码后的视频进行解码的视频解码装置、视频解码方法、视频解码程序。
用于解决课题的手段
涉及本发明的视频编码装置是作为生成小数像素位置的内插像素值的内插滤波器具备使用固定值的系数的固定内插滤波器、适应性地设定内插滤波器的系数的自适应内插滤波器以及将帧内分割为多个区域并按各分割区域适应性地设定内插滤波器的系数的区域分割对应自适应内插滤波器，并且进行对应于小数像素精度的运动补偿帧间预测的视频编码装置，该视频编码装置的特征在于，具备：下限值推定单元，在所述固定内插滤波器、所述自适应内插滤波器以及所述区域分割对应自适应内插滤波器中，基于编码量/变形成本函数选择最佳的内插滤波器时，基于使用了所述区域分割对应自适应内插滤波器的情况下的产生编码量和编码变形量，推定使用了所述自适应内插滤波器的情况下的编码量/变形成本函数的下限值；以及内插滤波器选择单元，在所述下限值变为比对所述固定内插滤波器的编码量/变形成本函数大的值的情况下，基于所述固定内插滤波器和所述区域分割对应自适应内插滤波器的编码量/变形成本函数的比较，选择最佳的内插滤波器，仅在所述下限值变为对所述固定内插滤波器的编码量/变形成本函数以下的情况下，基于所述固定内插滤波器、所述自适应内插滤波器以及所述区域分割对应自适应内插滤波器的编码量/变形成本函数的比较，选择最佳的内插滤波器。
在涉及本发明的视频编码装置中，也可以将编码后的视频进行解码。
涉及本发明的视频编码方法是视频编码装置中的视频编码方法，该视频编码装置是作为生成小数像素位置的内插像素值的内插滤波器具备使用固定值的系数的固定内插滤波器、适应性地设定内插滤波器的系数的自适应内插滤波器以及将帧内分割为多个区域并按各分割区域适应性地设定内插滤波器的系数的区域分割对应自适应内插滤波器，并且进行对应于小数像素精度的运动补偿帧间预测的视频编码装置，该视频编码方法具有：下限值推定步骤，在所述固定内插滤波器、所述自适应内插滤波器以及所述区域分割对应自适应内插滤波器中，基于编码量/变形成本函数选择最佳的内插滤波器时，基于使用了所述区域分割对应自适应内插滤波器的情况下的产生编码量和编码变形量，推定使用了所述自适应内插滤波器的情况下的编码量/变形成本函数的下限值；以及内插滤波器选择步骤，在所述下限值变为比对所述固定内插滤波器的编码量/变形成本函数大的值的情况下，基于所述固定内插滤波器和所述区域分割对应自适应内插滤波器的编码量/变形成本函数的比较，选择最佳的内插滤波器，仅在所述下限值变为对所述固定内插滤波器的编码量/变形成本函数以下的情况下，基于所述固定内插滤波器、所述自适应内插滤波器以及所述区域分割对应自适应内插滤波器的编码量/变形成本函数的比较，选择最佳的内插滤波器。
在涉及本发明的视频编码方法中，也可以将编码后的视频进行解码。
涉及本发明的在计算机中进行视频编码处理的视频编码程序是在视频编码装置上的计算机中进行视频编码处理的程序，该视频编码装置是该视频编码装置是作为生成小数像素位置的内插像素值的内插滤波器具备使用固定值的系数的固定内插滤波器、适应性地设定内插滤波器的系数的自适应内插滤波器以及将帧内分割为多个区域并按各分割区域适应性地设定内插滤波器的系数的区域分割对应自适应内插滤波器，并且进行对应于小数像素精度的运动补偿帧间预测的视频编码装置，该视频编码程序使所述计算机进行如下步骤：下限值推定步骤，在所述固定内插滤波器、所述自适应内插滤波器以及所述区域分割对应自适应内插滤波器中，基于编码量/变形成本函数选择最佳的内插滤波器时，基于使用了所述区域分割对应自适应内插滤波器的情况下的产生编码量和编码变形量，推定使用了所述自适应内插滤波器的情况下的编码量/变形成本函数的下限值；以及内插滤波器选择步骤，在所述下限值变为比对所述固定内插滤波器的编码量/变形成本函数大的值的情况下，基于所述固定内插滤波器和所述区域分割对应自适应内插滤波器的编码量/变形成本函数的比较，选择最佳的内插滤波器，仅在所述下限值变为对所述固定内插滤波器的编码量/变形成本函数以下的情况下，基于所述固定内插滤波器、所述自适应内插滤波器以及所述区域分割对应自适应内插滤波器的编码量/变形成本函数的比较，选择最佳的内插滤波器。
涉及本发明的视频编码程序，也可以将编码后的视频进行解码。
发明效果
根据涉及本发明的视频编码，能得到如下的技术效果，即：基于RD成本，在选择分割区域数量不同的自适应内插滤波器的情况下，关于对区域数量少的自适应内插滤波器的RD成本算出的要否，由于变为不进行该RD成本的算出而能判定，所以变为能削减RD成本算出的运算量，并变为能降低用于选择自适应内插滤波器的运算量。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的结构的框图；
图2是表示使用了图1所示的IF的编码和RD成本算出处理部的结构的框图；
图3是表示图1中编码处理/RD成本算出处理部的详细的结构的框图；
图4是表示图1所示的视频编码装置的处理工作的流程图；
图5是表示使用了图1所示的IF的编码/RD成本算出处理部，进行图4所示的“进行使用了IF的编码处理，并算出产生编码量、编码变形”的处理的详细工作的流程图；
图6是表示图1所示的编码处理/RD成本算出处理部算出图4所示的产生编码量、编码变形的处理的详细工作的流程图；
图7是表示区域分割自适应内插滤波器的滤波器系数算出的处理工作的流程图；
图8是表示视频传输系统的结构的框图。
具体实施方式
以下，参照附图，将基于本发明的一实施方式的具有内插滤波器选择功能的视频编码装置进行说明。在进行视频编码装置的详细的说明之前，对基于本发明的一实施方式的视频编码装置的工作原理进行说明。在本发明中，估计自适应内插滤波器的RD成本的下限值，并基于该下限值，判定自适应内插滤波器的RD成本算出的要否，根据判定结果，省略自适应内插滤波器的RD成本算出，实现运算量的降低。
在以下的说明中，作为例子，区域分割自适应内插滤波器被设为，将画面内分割为2区域，按各分割区域赋予滤波器系数。将RD成本的算出按使用固定系数的内插滤波器、自适应内插滤波器、区域分割自适应内插滤波器的顺序进行。
首先，从前述的公式（3）如以下那样算出对于使用固定系数的内插滤波器的RD成本JI。  
JI＝DI＋λrI
此时，将与求得的画面间预测关联的信息（进行预测的块的尺寸、运动矢量、运动补偿的参照图像）作为运动矢量关联信息进行储存。此外，用于求取所述的运动矢量关联信息的运动推定等的算法是从外部给予的算法。例如，使用文献“K. P. Lim，G. Sullivan，and T. Wiegand. Text description of joint model reference encoding methods and decoding concealment methods. Technical Report R095，Joint Video Team （JVT） of ISO/IEC MPEG and ITU-T VCEG，Jan. 2006.”中记载的算法。
接下来，读入运动矢量关联信息，并基于给予的分割方法，进行区域分割。进而，使用所述运动矢量关联信息，按各区域算出滤波器系数。
滤波器系数算出是基于预测误差能最小化的标准来进行的。关于详细情况，在后面叙述。从前述的公式（5）如以下那样算出使用了通过该处理求得的区域分割自适应内插滤波器的情况下的RD成本JR。  
JR＝DR＋λ（rR＋ρR）。
在此，估计使用了自适应内插滤波器的情况下的RD成本的下限值。在比较了自适应内插滤波器和区域分割自适应内插滤波器的情况下，关于编码变形，有以下的关系。  
DA≧DR。
关于帧内的总产生编码量RA＝rA＋ρA＝rA （e）＋rA （m）＋rA （h）＋ρA和RR＝rR＋ρR＝rR （e）＋rR （m）＋rR （h）＋ρR，有以下的关系。如果在区域分割自适应内插滤波器和自适应内插滤波器中，作为运动矢量关联信息，使用共用的信息，则为
rA （m）＝rR （m）。
关于从区域分割自适应内插滤波器比自适应内插滤波器更能降低预测误差来表现预测误差的编码量，为
rA （e）≧rR （e）。
关于标题信息，能看作约相同程度。  
rA （e）≒rR （e）。
进而，关于滤波器系数的编码量，由于区域分割自适应内插滤波器需要按每一分割区域将附加滤波器系数作为附加信息来表现，所以变为
ρA≦ρR。
在此，能使用β≦1，将上述的不等式按下式的形式来表示。  
ρA＝βρR。
在区域分割自适应内插滤波器将2个分割区域作为目标的情况下，在各分割区域的滤波器系数的编码量与对帧付与的自适应内插滤波器的滤波器系数的编码量没有大的差的情况下，如果设β＝0.5，则变为能以上式的形式来表现。
此时，关于自适应内插滤波器的RD成本JA，能如以下那样估计下限值。  
JA＝DA＋λ（rA＋ρA）···（6）
JA≧DR＋λ（rR＋βρR）···（7）。
进行由上式所示的自适应内插滤波器的RD成本的下限值与使用固定系数的内插滤波器的RD成本的大小比较，在该下限值变为大的值的情况下，自适应内插滤波器的RD成本变为比使用固定系数的内插滤波器的RD成本大的值。为此，不用等到算出自适应内插滤波器的RD成本，就能判定自适应内插滤波器不能最小化RD成本。因此，省略自适应内插滤波器的RD成本算出。此外，β的值是从外部给予的值，或者，是另外设定的值。
接下来，参照图7，对区域分割自适应内插滤波器的滤波器系数算出算法进行说明。首先，读入指定的运动矢量关联信息（步骤S51）。接着，基于预定的标准，将帧内进行分割（步骤S52）。例如，能适用将画面内进行水平分割，分割为上侧区域和下侧区域的2个区域，或者，将画面内进行垂直分割，分割为左侧区域和右侧区域的2个区域这样的方法。此时，表示分割位置的信息是另外给予的信息。或者，也能基于运动矢量的成分信息，以运动补偿的块单位进行分类。具体地说，基于运动矢量的水平成分MVx和垂直成分MVy，以表1所示的形式分类为2个种类，进行区域分割。
[表1]
基于运动矢量的块分类
（γ是从外部给予的阈值）
运动矢量 块类型
∣MVx＋MVy∣≤γ 1
γ＜∣MVx＋MVy∣ 2
以下，虽然示出了将分离型的滤波器作为目标，将滤波器系数进行最佳化的步骤，但对非分离型的滤波器也能同样地进行。另外，下面，按水平方向的内插滤波器系数、垂直方向的内插滤波器系数的顺序进行导出。当然，也能使该导出顺序相反地进行。
接下来，从区域分割的结果，算出按每一区域的滤波器系数（步骤S53）。作为对水平方向的各小数精度像素的内插滤波器系数，求取将公式（8）的预测误差能E（α）进行最小化的wci（0≦ci＜l）。
[数3]
Figure DEST_PATH_IMAGE003
。
在此，α（1≦α≦2）表示分类的区域编号，S表示原图像，＾P（＾标在P的顶部）表示已解码参照图像，x和y分别表示图像中的水平和垂直方向的位置。另外，～x＝x＋MVx－l／2（～标在x的顶部），MVx表示预先得到的运动矢量的水平成分。关于垂直方向，变为～y＝y＋MVy（～标在y的顶部），MVy表示运动矢量的垂直成分。L是滤波器的抽头长。
接下来，使用得到的2种类的水平方向的内插滤波器系数，按帧内的各区域独立地实施水平方向的小数像素内插（非专利文献2的Fig.1中的a、b、c的内插）（步骤S54）。
接下来，求取垂直方向的内插滤波器系数（步骤S55）。作为对垂直方向的各小数精度像素的内插滤波器系数，求取将公式（9）的预测误差能E（α）进行最小化的wcj（0≦cj＜l）。
[数4]
Figure 947563DEST_PATH_IMAGE004
。
在此，α（1≦α≦2）表示分类的区域编号，S表示原图像，＾P（＾标在P的顶部）表示在步骤S54中在水平方向被内插处理的图像，x和y分别表示图像中的水平和垂直方向的位置。另外，以～x＝4/（x＋MVx）（～标在x的顶部）来表现，MVx表示四舍五入后的运动矢量的水平成分。关于垂直方向，以～y＝x＋MVy－l／2（～标在y的顶部）来表现，MVy表示运动矢量的垂直成分。L是滤波器的抽头长。
接下来，使用得到的2种类的垂直方向的内插滤波器系数，按帧内的各区域独立地实施垂直方向的小数像素内插（非专利文献2的Fig.1中的d～o的内插）（步骤S56）。进而，对新的内插图像探索运动矢量（步骤S57），将各种内插滤波器系数群进行编码（步骤S58）。
此外，在本实施方式说明的内插滤波器系数的切换功能，不仅能适用于亮度信号，也能适用于色差信号。另外，虽然分割数在此处为2，但通过分类的定义能取为任意的数。
接下来，参照图1，将基于本发明的一实施方式的基于内插滤波器选择功能的视频编码装置的结构进行说明。图1是表示该实施方式的结构的框图。使用了IF的编码/RD成本算出处理部1进行作为内插滤波器使用了利用固定系数的内插滤波器的情况下的编码处理，算出RD成本。该RD成本被送到内插滤波器选择处理部6。另外，由编码处理得到编码数据、解码图像、运动矢量关联信息被分别储存到编码数据存储部8、解码图像存储部7、运动矢量关联信息存储部2。
内插滤波器设定部31设定区域分割自适应内插滤波器，来作为后续的编码处理/RD成本算出处理部32中使用的内插滤波器。编码处理/RD成本算出处理部32进行作为内插滤波器使用了区域分割自适应内插滤波器的情况下的编码处理，算出RD成本。该RD成本被送到内插滤波器选择处理部6。另外，由编码处理得到的编码数据、解码图像被分别送到编码数据存储部8、解码图像存储部7。
对AIF的RD成本算出执行判定部4，基于区域分割自适应内插滤波器的RD成本算出中使用的编码变形量、产生编码量，求取自适应内插滤波器的RD成本的下限值，并进行该下限值与使用固定系数的内插滤波器的RD成本的大小比较，在下限值小的情况下，通过编码处理/RD成本算出处理部52进行处理。另外，作为编码处理/RD成本算出处理部52的输出，允许将RD成本、由编码处理得到的编码数据、解码图像分别送到内插滤波器选择处理部6、编码数据存储部8、解码图像存储部7。
内插滤波器设定部51设定自适应内插滤波器，作为在后续的编码处理/RD成本算出部52中使用的内插滤波器。编码处理/RD成本算出处理部52进行作为内插滤波器使用了自适应内插滤波器的情况下的编码处理，算出RD成本。另外，输出由编码处理得到的编码数据、解码图像。
内插滤波器选择处理部6，基于输入的RD成本的大小，选择将RD成本进行最小化的内插滤波器。另外，将使用了选择的内插滤波器的情况下的编码数据从编码数据存储部8读出，并作为最终的编码数据进行输出。进而，将使用了选择的内插滤波器的情况下的解码图像从解码图像存储部7读出，并储存于参照图像存储部9。
接下来，参照图2，将使用了图1所示的IF的编码/RD成本算出处理部1的详细的结构进行说明。图2是表示在进行运动矢量关联信息的算出的情况下，使用了IF的编码和RD成本算出处理部1的结构的框图。
变换/量子化处理部11将预测误差信号作为输入进行读入，并对预测误差信号，进行正交变换处理，进而，对正交变换的变换系数，进行量子化，输出变换系数的量子化索引。熵编码处理部121将变换系数的量子化索引作为输入进行读入，将该量子化索引进行熵编码，输出编码数据。熵编码处理部122将运动矢量关联信息作为输入进行读入，将该运动矢量关联信息进行熵编码，输出编码数据。
逆变换/逆量子化处理部13将变换系数的量子化索引作为输入进行读入，将该量子化索引进行逆量子化，进而进行逆变换处理，生成预测误差信号的解码信号。解块滤波器处理部14将把预测误差信号的解码信号和预测图像进行加法运算而生成的信号作为输入进行读入，对该加法运算结果，进行滤波器处理，生成解码图像并输出。此外，作为滤波器处理的例子，能适用标准H.264中使用的解块滤波器等。
运动补偿预测处理部161将从输入图像、运动补偿预测处理部161读入的内插图像和参照图像作为输入进行读入，并对输入图像，进行使用了参照图像的运动推定处理，算出运动矢量关联信息。小数像素位置内插处理部162将参照图像作为输入进行读入，并使用作为内插滤波器使用固定系数的内插滤波器生成小数像素位置的像素值。运动矢量关联信息算出部163将参照图像和由小数像素位置内插处理部162求得的运动矢量关联信息作为输入进行读入，并使用参照图像和运动矢量关联信息，基于运动补偿画面间预测处理，生成对输入图像的预测图像。
编码变形量算出部17将输入图像和由解块滤波器处理部14输出的解码图像作为输入进行读入，求取两图像的差分，算出编码变形量。RD成本18将由预测处理部16生成的编码数据的数据量（产生编码量）和由编码变形量算出部17算出的编码变形量作为输入，算出RD成本。
接下来，参照图3，将图1所示的编码处理/RD成本算出处理部32、52的详细的结构进行说明。图3是表示图1中的编码处理/RD成本算出处理部32、52的详细的结构的框图。
变换/量子化处理部321将预测误差信号作为输入进行读入，并对预测误差信号，进行正交变换处理，进而，对正交变换的变换系数，进行量子化，输出变换系数的量子化索引。熵编码处理部322将变换系数的量子化索引作为输入进行读入，并将该量子化索引进行熵编码，输出编码数据。熵编码处理部327将运动矢量关联信息作为输入进行读入，将该运动矢量关联信息进行熵编码，输出编码数据。
逆变换/逆量子化处理部321将变换系数的量子化索引作为输入进行读入，将该量子化索引进行逆量子化，进而进行逆变换处理，生成预测误差信号的解码信号。解块滤波器处理部324将把预测误差信号的解码信号和预测图像进行加法运算而生成的信号作为输入进行读入，并对该加法结果，进行滤波器处理，生成解码图像并输出。参照图像存储部325存储参照图像。
小数像素位置内插处理部3261将参照图像作为输入进行读入，将输入图像、参照图像以及由运动矢量关联信息算出部3262读入的运动矢量关联信息作为输入进行读入，算出对由内插滤波器设定处理部329设定的内插滤波器（自适应内插滤波器或区域分割自适应内插滤波器）的滤波器系数。具体的算出方法如前所述。进而，使用算出的滤波器系数，生成小数像素位置的像素值。
运动矢量关联信息算出部3262将使用于对输入图像和参照图像的画面间预测中的运动矢量关联信息从外部进行读入并储存。
运动补偿预测处理部3263将参照图像、从小数像素位置内插处理部3261读入的内插图像以及从运动矢量关联信息算出部3262读入的运动矢量关联信息作为输入进行读入，并使用参照图像以及运动矢量关联信息，基于运动补偿画面间预测处理，算出对输入图像的预测图像。
编码变形量算出部327将输入图像和由解块滤波器处理部324输出的解码图像作为输入进行读入，求取两图像的差分，算出编码变形量。RD成本328将由预测处理部326生成的编码数据的数据量（产生编码量）和由编码变形量算出部327算出的编码变形量作为输入，算出RD成本。内插滤波器设定处理部329设定作为内插滤波器使用的滤波器。
接下来，参照图4，将图1所示的视频编码装置的处理工作进行说明。图4是表示图1所示的视频编码装置的处理工作的流程图。首先，使用了IF的编码/RD成本算出处理部1将帧间预测中使用的参照图像进行读入（步骤S1），作为内插滤波器使用了利用固定系数的内插滤波器，进行编码处理，算出产生编码量RI、编码变形DI（步骤S2）。进而，使用了IF的编码/RD成本算出处理部1，作为使用了利用固定系数的内插滤波器的情况下的RD成本JI，算出JI＝DI＋λRI（步骤S3）。
接下来，编码/RD成本算出处理部32，作为内插滤波器使用区域分割自适应内插滤波器，进行编码处理，算出产生编码量RR、编码变形DR（步骤S4），作为使用了区域分割自适应内插滤波器的情况下的RD成本JR，算出JR＝DR＋λRR（步骤S5）。在此，产生编码量RR能分解为RR＝rR＋ρR。
接下来，将参数β的值进行读入，作为自适应内插滤波器的RD成本的下限值，求取DR＋λ（rR＋βρR）（步骤S6），将在步骤S6求得的自适应内插滤波器的RD成本的下限值与在步骤S2求得的使用固定系数的内插滤波器的RD成本进行比较（步骤S7），在前者大的情况下，移至步骤S8。如果不是这样，则移至步骤S11。
接下来，在AIF的RD成本的下限值比IF的RD成本不大的情况下，编码处理/RD成本算出处理部52，作为内插滤波器使用自适应内插滤波器，进行编码处理，算出产生编码量RA、编码变形DA（步骤S8），作为使用了自适应内插滤波器的情况下的RD成本JA，算出JA＝DA＋λRA（步骤S9）。内插滤波器选择处理部6将使用固定系数的内插滤波器、自适应内插滤波器、区域分割自适应内插滤波器的各RD成本JI、JA、JR进行比较，选择使该成本最小的内插滤波器（步骤S10）。
另一方面，在AIF的RD成本的下限值比IF的RD成本大的情况下，内插滤波器选择处理部6将使用固定系数的内插滤波器、区域分割自适应内插滤波器的各RD成本JI、JR进行比较，选择使该成本最小的内插滤波器（步骤S11）。
接下来，参照图5，将图4所示的“进行使用了IF的编码处理，算出产生编码量、编码变形”的处理（步骤S2）的详细工作进行说明。图5是表示图1所示的使用了IF的编码/RD成本算出处理部1进行图4所示的“进行使用了IF的编码处理，算出产生编码量、编码变形”的处理的详细工作的流程图。
首先，使用了IF的编码/RD成本算出处理部1将帧间预测中使用的参照图像进行读入（步骤S21）。进而，小数像素位置内插处理部162将参照图像作为输入进行读入，使用作为内插滤波器使用固定系数的内插滤波器算出小数像素位置的像素值（步骤S22）。接着，运动矢量关联信息算出部163将输入图像和参照图像作为输入进行读入，并对输入图像，进行使用了参照图像的运动推定处理，算出运动矢量关联信息（步骤S23）。
接下来，运动补偿预测处理部16将参照图像和求得的运动矢量关联信息作为输入进行读入，并使用参照图像和求得的运动矢量关联信息，基于运动补偿画面间预测处理，生成对输入图像的预测图像（步骤S24）。接着，将预测图像和输入图像作为输入进行读入，求取两图像的差分，生成预测误差信号（步骤S25）。
接下来，变换/量子化处理部11将预测误差信号作为输入进行读入，并对预测误差信号，进行正交变换处理，进而，对正交变换的变换系数，进行量子化，输出变换系数的量子化索引（步骤S26）。接着，熵编码处理部121将变换系数的量子化索引、运动矢量关联信息作为输入进行读入，将该量子化索引以及运动矢量关联信息进行熵编码，输出编码数据（步骤S27）。
接下来，逆变换/逆量子化处理部13将变换系数的量子化索引作为输入进行读入，将该量子化索引进行逆量子化，进而进行逆变换处理，生成预测误差信号的解码信号（步骤S28）。接着，将生成的预测误差信号的解码信号和生成的预测图像作为输入进行读入，将两者进行加法运算，进而，对该加法运算结果，通过解块滤波器处理部14进行滤波器处理，生成解码图像并输出（步骤S29）。
接下来，编码变形量算出部17将输入图像和输出的解码图像作为输入进行读入，求取两图像的差分，算出编码变形量（步骤30）。接着，RD成本算出部18将生成的编码数据作为输入进行读入，并基于该数据的数据量，算出产生编码量（步骤S31），作为编码变形量和产生编码量的加权和，算出RD成本（步骤S32）。
接下来，参照图6，将图1所示的编码处理/RD成本算出处理部32、52算出图4所示的产生编码量、编码变形的（步骤S4、S8）处理的详细工作进行说明。图6是表示图1所示的编码处理/RD成本算出处理部32、52算出图4所示的产生编码量、编码变形的处理的详细工作的流程图。
首先，编码/RD成本算出处理部32、52将帧间预测中使用的参照图像进行读入（步骤S41）。进而，运动矢量关联信息算出部3362将运动推定处理中必要的运动矢量关联信息进行读入（步骤S42）。接着，将输入图像、参照图像以及读入的运动矢量关联信息作为输入进行读入，作为本处理的输入算出对给予的内插滤波器（区域分割自适应内插滤波器或自适应内插滤波器）的滤波器系数（步骤S43）。
接下来，小数像素位置内插处理部3261将参照图像作为输入进行读入，作为本处理的输入使用给予的内插滤波器（区域分割自适应内插滤波器或自适应内插滤波器）算出小数像素位置的像素值（步骤S44）。接着，运动补偿预测处理部3263将读入的运动矢量关联信息以及参照图像作为输入进行读入，并基于运动补偿画面间预测处理，生成对输入图像的预测图像（步骤S45）。进而，将预测图像和输入图像作为输入进行读入，求取两图像的差分，生成预测误差信号（步骤S46）。
接下来，变换/量子化处理部321将预测误差信号作为输入进行读入，并对预测误差信号，进行正交变换处理，进而，对正交变换的变换系数，进行量子化，输出变换系数的量子化索引（步骤S47）。接着，熵编码处理部322将变换系数的量子化索引、运动矢量关联信息作为输入进行读入，并将该量子化索引以及运动矢量关联信息进行熵编码，输出编码数据（步骤S48）。
接下来，逆变换/逆量子化处理部323将变换系数的量子化索引作为输入进行读入，并将该量子化索引进行逆量子化，进而进行逆变换处理，生成预测误差信号的解码信号（步骤S49）。接着，将生成的预测误差信号的解码信号和生成的预测图像作为输入进行读入，将两者进行加法运算，进而，对该加法运算结果，通过解块滤波器处理部324进行滤波器处理，生成解码图像并输出（步骤S50）。
接下来，编码变形量算出部327将输入图像和输出的解码图像作为输入进行读入，求取两图像的差分，算出编码变形量（步骤51）。接着，RD成本算出部328将生成的编码数据作为输入进行读入，并基于该数据的数据量，算出产生编码量（步骤S52），作为编码变形量和产生编码量的加权和，算出RD成本（步骤S53）。
接下来，参照图8，将包含图1所示的视频编码装置的视频传输系统的结构进行说明。图8是表示视频传输系统的结构的框图。在图8中，视频输入部101输入由摄像机等拍摄的视频。附图标记102是图1所示的视频编码装置，将由视频输入部101输入的视频进行编码并发送。附图标记103是传输从视频编码装置102发送的编码视频的数据的传输路径。附图标记1044是接收由传输路径103传输的编码视频的数据，并将编码视频的数据进行解码并输出的视频解码装置。视频输出部105将视频解码装置104中解码的视频向显示装置等输出。
接下来，参照图8，将图8所示的视频传输系统的工作进行说明。视频编码装置102，经由视频输入部1，输入视频的数据，并按每一视频的帧进行编码。此时，在进行图1所示的内插滤波器选择处理的同时，进行图2、图3所示的编码处理和RD成本算出处理。进而，视频编码装置102将编码的视频数据经由传输路径103对视频解码装置104进行发送。视频解码装置104将该编码视频数据进行解码，并经由视频输出部105，在显示装置等显示视频。
如上所述，基于RD成本，在选择分割区域数不同的自适应内插滤波器的情况下，关于对区域数少的自适应内插滤波器的RD成本算出的要否，由于变为不用进行该RD成本的算出就能进行判定，所以变为能削减RD成本算出的运算量，变为能降低用于选择自适应内插滤波器的运算量。
此外，将用于实现图1中的各处理部的功能的程序记录于计算机可读取的记录介质，使该记录介质中记录的程序读入到计算机系统，通过执行，进行区域分割对应自适应滤波器处理也可以。
此外，在此所述的“计算机系统”是指，包括OS、周边设备等的硬件的计算机系统。另外，“计算机可读取的记录介质”是指，软盘、光磁盘、ROM、CD-ROM等的可移动介质、内置于计算机系统的硬盘等的存储装置。进而，“计算机可读取的记录介质”是指，经由因特网等的网络、电话线路等的通信线路发送了程序的情况下的变为服务器、客户端的计算机系统内部的易失性存储器（RAM）那样，也包含在一定时间保持程序的存储器。
另外，上述程序，从存储装置等中储存了该程序的计算机系统，经由传输介质，或者，通过传输介质中的传输波被传输到其它的计算机系统也可以。在此，将传输程序的“传输介质”称为如因特网等的 网络（通信网）、电话线路等的通信线路（通信线）那样具有传输信息的功能的介质。另外，上述程序即便是用于实现前述的功能的一部分的程序也可以。进而，即便是以与计算机系统中已记录的程序的组合能实现前述的功能的、所谓的差分文件（差分程序）也可以。
工业实用性
根据涉及本发明的视频编码装置，能适用于一边抑制编码效率的降低一边削减内插滤波器的选择中所费的运算量的情况不可缺的用途中。
附图标记的说明
1　　使用了IF的编码/RD成本算出处理部
2　　运动矢量关联信息存储部
4　　对AIF的RD成本算出执行判定部
6　　内插滤波器选择处理部
7　　解码图像存储部
8　　编码数据存储部
9　　参照图像存储部
11　　变换/量子化处理部
13　　逆变换/逆量子化处理部
14　　解块滤波器处理部
15　　参照图像存储部
16　　预测处理部
17　　编码变形量算出部
18　　RD成本算出部
31　　内插滤波器设定部
32　　编码处理/RD成本算出处理部
51　　内插滤波器设定部
52　　编码处理/RD成本算出处理部
101　　视频输入部
102　　视频编码装置
103　　传输路径
104　　视频解码装置
105　　视频输出部
121　　熵编码处理部
122　  熵编码处理部
161　　运动补偿预测处理部
162　　小数像素位置内插处理部
163　　运动矢量关联信息算出部
321　　变换/量子化处理部
322　　熵编码处理部
323　　逆变换/逆量子化处理部
324　　解块滤波器处理部
325　　参照图像存储部
326　　预测处理部
327　  编码变形量算出部
328　　RD成本算出部
329　　内插滤波器设定处理部
3261　　小数像素位置内插处理部
3262　　运动矢量关联信息算出部
3263　　运动补偿预测处理部。

Claims (6)

1. 一种视频编码装置，作为生成小数像素位置的内插像素值的内插滤波器具备使用固定值的系数的固定内插滤波器、适应性地设定内插滤波器的系数的自适应内插滤波器以及将帧内分割为多个区域并按各分割区域适应性地设定内插滤波器的系数的区域分割对应自适应内插滤波器，并且进行对应于小数像素精度的运动补偿帧间预测，
该视频编码装置具备：
下限值推定部，在所述固定内插滤波器、所述自适应内插滤波器以及所述区域分割对应自适应内插滤波器中，基于编码量/变形成本函数选择最佳的内插滤波器时，基于使用了所述区域分割对应自适应内插滤波器的情况下的产生编码量和编码变形量，推定使用了所述自适应内插滤波器的情况下的编码量/变形成本函数的下限值；以及　
内插滤波器选择部，在所述下限值变为比对所述固定内插滤波器的编码量/变形成本函数大的值的情况下，基于所述固定内插滤波器和所述区域分割对应自适应内插滤波器的编码量/变形成本函数的比较，选择最佳的内插滤波器，仅在所述下限值变为对所述固定内插滤波器的编码量/变形成本函数以下的情况下，基于所述固定内插滤波器、所述自适应内插滤波器以及所述区域分割对应自适应内插滤波器的编码量/变形成本函数的比较，选择最佳的内插滤波器。
2. 一种视频解码装置，将通过权利要求1中记载的视频编码装置编码后的视频进行解码。
3. 一种视频编码方法，该视频编码方法是视频编码装置中的视频编码方法，该视频编码装置是作为生成小数像素位置的内插像素值的内插滤波器具备使用固定值的系数的固定内插滤波器、适应性地设定内插滤波器的系数的自适应内插滤波器以及将帧内分割为多个区域并按各分割区域适应性地设定内插滤波器的系数的区域分割对应自适应内插滤波器，并且进行对应于小数像素精度的运动补偿帧间预测的视频编码装置，
该视频编码方法具有：
下限值推定步骤，在所述固定内插滤波器、所述自适应内插滤波器以及所述区域分割对应自适应内插滤波器中，基于编码量/变形成本函数选择最佳的内插滤波器时，基于使用了所述区域分割对应自适应内插滤波器的情况下的产生编码量和编码变形量，推定使用了所述自适应内插滤波器的情况下的编码量/变形成本函数的下限值；以及　
内插滤波器选择步骤，在所述下限值变为比对所述固定内插滤波器的编码量/变形成本函数大的值的情况下，基于所述固定内插滤波器和所述区域分割对应自适应内插滤波器的编码量/变形成本函数的比较，选择最佳的内插滤波器，仅在所述下限值变为对所述固定内插滤波器的编码量/变形成本函数以下的情况下，基于所述固定内插滤波器、所述自适应内插滤波器以及所述区域分割对应自适应内插滤波器的编码量/变形成本函数的比较，选择最佳的内插滤波器。
4. 一种视频解码方法，将通过权利要求3中记载的视频编码方法编码后的视频进行解码。
5. 一种视频编码程序，该视频编码程序是在视频编码装置上的计算机中进行视频编码处理的程序，该视频编码装置是作为生成小数像素位置的内插像素值的内插滤波器具备使用固定值的系数的固定内插滤波器、适应性地设定内插滤波器的系数的自适应内插滤波器以及将帧内分割为多个区域并按各分割区域适应性地设定内插滤波器的系数的区域分割对应自适应内插滤波器，并且进行对应于小数像素精度的运动补偿帧间预测的视频编码装置，
该视频编码程序使所述计算机进行如下步骤：
下限值推定步骤，在所述固定内插滤波器、所述自适应内插滤波器以及所述区域分割对应自适应内插滤波器中，基于编码量/变形成本函数选择最佳的内插滤波器时，基于使用了所述区域分割对应自适应内插滤波器的情况下的产生编码量和编码变形量，推定使用了所述自适应内插滤波器的情况下的编码量/变形成本函数的下限值；以及
内插滤波器选择步骤，在所述下限值变为比对所述固定内插滤波器的编码量/变形成本函数大的值的情况下，基于所述固定内插滤波器和所述区域分割对应自适应内插滤波器的编码量/变形成本函数的比较，选择最佳的内插滤波器，仅在所述下限值变为对所述固定内插滤波器的编码量/变形成本函数以下的情况下，基于所述固定内插滤波器、所述自适应内插滤波器以及所述区域分割对应自适应内插滤波器的编码量/变形成本函数的比较，选择最佳的内插滤波器。
6. 一种视频解码程序，将通过权利要求5中记载的视频编码程序编码后的视频进行解码。
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