CN107071441A - 图像预测解码装置、图像预测解码方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供图像预测解码装置、图像预测解码方法。图像预测解码装置包括：输入单元，输入包含残差信号和编码信息的压缩图像数据，所述残差信号是通过将图像分割成多个块，对对象块进行预测编码而生成的，所述编码信息是与表示所述对象块的预测信号的生成方法的预测模式相关的信息；复原单元，从所述压缩图像数据中提取所述对象块的残差信号，将其复原成再现残差信号；预测模式解码单元，将与所述预测模式相关的编码信息复原，生成所述预测模式；预测信号生成单元，根据所述预测模式生成所述对象块的预测信号；图像复原单元，通过将所述预测信号与所述再现残差信号相加，将所述对象块的像素信号复原；存储单元，将复原后的所述像素信号作为再现像素信号进行存储。

Description

图像预测解码装置、图像预测解码方法
本申请基于专利法实施细则第42条提出，是申请日为2011年12月15日、申请号为201180061785.8的发明专利申请“图像预测编码方法、图像预测编码装置、图像预测编码程序、图像预测解码方法、图像预测解码装置及图像预测解码程序”的分案申请。
技术领域
本发明的实施方式涉及图像预测解码装置及方法，尤其涉及使用画面内的信号进行预测解码的装置/方法。
背景技术
为了高效地进行静态图像或动态图像数据的传输和蓄积，采用了压缩编码技术。对于动态图像，MPEG－1～4或H.261～H.264的方式得到了广泛应用。
在这些编码方式中，将作为编码对象的图像分割为多个块来进行编码及解码处理。在MPEG4或H.264中，为了进一步提高编码效率，在画面内的预测编码中，使用位于和对象块相同的画面内的相邻的已再现的图像信号(将被压缩的图像数据复原后的信号)生成预测信号，对从对象块的信号中减去该预测信号后得到的差分信号进行编码。在画面间的预测编码中，参照位于和对象块不同的画面内的其它已再现的图像信号，进行运动的校正，由此生成预测信号，并对从对象块的信号中减去所生成的预测信号后得到的差分信号进行编码。
具体地讲，在H.264的画面内预测编码中采用如下方法：沿预定的方向对与作为编码对象的块相邻的已再现的像素值进行外插而生成预测信号。图13是用于说明在H.264中使用的画面内预测方法的示意图。在图13(A)中，块1302是对象块，由与该对象块的边界相邻的像素A～M(1301)构成的像素组是相邻区域，而且是在过去的处理中已经被再现的图像信号。在这种情况下，将位于对象块1302正上方的相邻像素(A～D)向下复制而生成预测信号。另外，在图13(B)中，将位于对象块1304左侧的已再现像素(I～L)向右复制而生成预测信号。关于生成预测信号的具体方法例如记载于专利文献1中。对于这样利用图13的(A)～(I)所示的方法生成的9个预测信号，分别获取它们与对象块的像素信号之间的差分，将差分值最小的预测信号作为最佳的预测方法。这些外插方法能够按照图14所示进行汇总。图14中的箭头表示将已再现的像素拉伸的方向，在各个方向上记述的编号表示各个预测模式的识别码。另外，按照周围已再现的像素的平均进行预测的识别码是2，在图14中表示为DC。该识别码也称为与画面内预测方法有关的识别信息或者模式信息，或者简称为预测模式。
需要将被实施画面内预测的块的预测模式发送给发送侧。此时，以在与对象块的上侧相邻的块和与左侧相邻的块各自具有的画面内预测模式为参考，对对象块的画面内预测模式进行编码。即，将与上侧相邻的块和与左侧相邻的块的画面内预测模式进行比较，将值较小的画面内预测模式确定为参照模式信息(最可靠模式(most probable mode))。以该参照模式信息为基础对对象块的画面内预测模式进行编码。
具体地讲，对表示对象块的画面内预测模式是否与参照模式信息相同的符号(symbol)进行编码。在该符号为1时，对象块的画面内预测模式与参照模式信息相同。在该符号为0时，对与对象块的画面内预测模式有关的信息进行编码。但是，在表示对象块的画面内预测模式的编号大于参照模式信息的编号的情况下，在将表示对象块的画面内预测模式的编号减1后进行编码。
在再现侧，在被实施画面内预测的对象块中，首先对所述符号进行解码。在该符号为1时，意味着对象块的画面内预测模式与参照模式信息相同。在该符号为0时，对与画面内预测模式有关的信息进行解码。但是，在被解码后的预测模式的编号与参照模式信息相同或者比其大的情况下，在将其加1后作为对象块的画面内预测模式。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利公报第6765964号
发明内容
发明要解决的问题
另外，已知有通过设计比现有技术多的画面内预测模式来提高画面内预测的精度。即，在图14所示的9个模式的基础上，具有从中间的角度(方向)对预测信号进行外插的选择肢的模式比较有效。
可是，通过增加预测方法，存在用于确定基于现有技术的画面内预测方法的识别信息(预测模式)的编码效率降低的问题。
其原因在于，由于画面内预测模式的数量增加，导致在统计上对象块的预测模式与参照模式信息(最可靠模式)一致的概率降低。除此之外，由于画面内预测模式的数量增多，与参照模式信息不一致时的预测模式自身的编码也需要更多的比特数。
本发明的一个方面的目的在于，提供这样的方法、装置来解决上述问题，当在画面内预测信号生成的方法中设计了更多的预测模式的情况下，高效地对用于识别对象块的画面内预测方法的模式信息进行编码。另外，本发明的另一个方面的目的在于，提供高效地对已编码的模式信息进行解码的方法、装置。
用于解决问题的手段
为了达到上述目的，本发明的一个方面的一种图像预测解码装置，其包括：输入单元，其输入包含残差信号和编码信息的压缩图像数据，其中所述残差信号是通过将图像分割成多个块，对对象块进行预测编码而生成的，所述编码信息是与表示所述对象块的预测信号的生成方法的预测模式相关的信息；复原单元，其从所述压缩图像数据中提取所述对象块的残差信号，将其复原成再现残差信号；预测模式解码单元，其将与所述预测模式相关的编码信息复原，生成所述预测模式；预测信号生成单元，其根据所述预测模式生成所述对象块的预测信号；图像复原单元，其通过将所述预测信号与所述再现残差信号相加，来将所述对象块的像素信号复原；存储单元，其将复原后的所述像素信号作为再现像素信号进行存储，所述预测模式解码单元生成候选预测模式列表，所述候选预测模式列表包含与所述对象块相邻的多个已再现块的预测模式作为成分，对表示所述候选预测模式列表中是否包含与所述对象块的所述预测模式相应的成分的标志进行解码，在所述标志表示存在相应的成分的情况下，进一步对指示所述候选预测模式列表中包含的相应的成分的索引进行解码，将所述索引所指示的成分作为所述对象块的所述预测模式，在所述标志表示不存在相应的成分的情况下，进一步对REM模式进行解码，将所述REM模式复原为数值作为固定长度码，将复原后的该数值映射为所述预测模式的识别号码，作为对象块的画面内预测模式。
另外，本发明的另一个方面的一种由图像预测解码装置执行的图像预测解码方法，包括：输入步骤，输入包含残差信号和编码信息的压缩图像数据，其中所述残差信号是通过将图像分割成多个块，对对象块进行预测编码而生成的，所述编码信息是与表示所述对象块的预测信号的生成方法的预测模式相关的信息；复原步骤，从所述压缩图像数据中提取所述对象块的残差信号，将其复原成再现残差信号；预测模式解码步骤，将与所述预测模式相关的编码信息复原，生成所述预测模式；预测信号生成步骤，根据所述预测模式生成所述对象块的预测信号；图像复原步骤，通过将所述预测信号与所述再现残差信号相加，来将所述对象块的像素信号复原；存储步骤，将复原后的所述像素信号作为再现像素信号进行存储，所述预测模式解码步骤包括如下的子步骤：生成候选预测模式列表，所述候选预测模式列表包含与所述对象块相邻的多个已再现块的预测模式作为成分，对表示所述候选预测模式列表中是否包含与所述对象块的所述预测模式相应的成分的标志进行解码，在所述标志表示存在相应的成分的情况下，进一步对指示所述候选预测模式列表中包含的相应的成分的索引进行解码，将所述索引所指示的成分作为所述对象块的所述预测模式，在所述标志表示不存在相应的成分的情况下，进一步对REM模式进行解码，将所述REM模式复原为数值作为固定长度码，将复原后的该数值映射为所述预测模式的识别号码，作为对象块的画面内预测模式。
发明效果
根据本发明的各个方面及实施方式，在以比现有技术多的画面内预测模式进行画面内预测的图像预测编码方法中，在对对象块的预测模式信息进行编码时，准备由多个预测模式构成的候选预测模式列表，对其中与对象块的预测模式一致的成分的识别符进行编码，因而与对象块的预测模式一致的成分的出现概率提高，能够以更少的比特数对预测模式信息进行编码。换言之，过去只有一个“最可靠模式”，而在本发明的各个方面及实施方式中准备了多个“最可靠模式”，因而具有与对象块的预测模式一致的“最可靠模式”的出现概率提高的效果。
另外，当在候选预测模式列表中不存在对象块的预测模式的情况下，对对象块的预测模式本身进行编码，但是去除包含于候选预测模式列表中的多个预测模式，按照剩余的预测模式重新分配识别码来使用，因而能够以更小的数值表示对象块的预测模式，由此以更短的比特长度进行编码。
即，根据本发明的各个方面及实施方式，在以比现有技术多的画面内预测模式进行画面内预测的情况下，具有能够高效地对与预测模式有关的信息进行编码的效果。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式的图像预测编码装置的框图。
图2是示出与在本发明的实施方式的图像预测编码装置中使用的画面内预测模式对应的像素外插方向的示意图。
图3是示出本发明的实施方式的画面内预测模式编码器的处理的流程图。
图4是示出用于说明本发明的实施方式的画面内预测模式的编码处理的示例的示意图。
图5是示出本发明的实施方式的画面内预测模式编码器的处理(图3)中的REM模式编号的生成处理(步骤360)的流程图。
图6是用于说明本发明的实施方式的画面内预测模式编码器的处理(图3)中的REM模式编号的生成处理的示意图。
图7是示出本发明的实施方式的图像预测解码装置的框图。
图8是示出本发明的实施方式的画面内预测模式解码器的处理的流程图。
图9是示出本发明的实施方式的画面内预测模式解码器的处理(图8)中的对象块的预测模式的生成处理(步骤860)的流程图。
图10是用于说明在候选预测模式为2的情况下的、本发明的实施方式的画面内预测模式编码方法的处理的示意图。
图11是示出用于执行记录在记录介质中的程序的计算机的硬件结构的图。
图12是用于执行记录在记录介质中的程序的计算机的立体图。
图13是示出现有技术的生成对象块的预测信号的方法的示意图。
图14是将现有技术的生成对象块的预测信号的多个方法汇总为一个方法时的示意图。
图15是示出图像预测编码程序的模块的框图。
图16是示出图像预测解码程序的模块的框图。
具体实施方式
下面，使用图1～图12对本发明的实施方式进行说明。
图1是示出本发明的实施方式的图像预测编码装置的框图。图像预测编码装置具有输入端子101、块分割器102、画面间预测信号生成方法确定器103、画面间预测信号生成器104、画面内预测信号生成方法确定器105、画面内预测信号生成器106、切换开关109、减法器110、变换器111、量化器112、逆量化器113、逆变换器114、加法器115、帧存储器116、画面内预测模式编码器117、熵编码器118和输出端子119。
下面，说明如上所述构成的图像预测编码装置的动作。由多张图像构成的动态图像的信号被输入到输入端子101。由块分割器102将作为编码对象的图像分割为多个区域。在本发明的实施方式中是分割为由8×8像素构成的块，但也可以分割为除此之外的块的大小或者形状。然后，对于作为编码处理的对象的区域(下面，称为“对象块”)，生成预测信号。在本发明的实施方式中采用画面间预测和画面内预测这两种预测方法。
在画面间预测中，将显示时间与对象图像不同且在过去被编码后又被复原的再现图像作为参照图像，从该参照图像求出用于提供相对于对象块的误差为最小的预测信号的运动信息。并且，也可以根据情况对对象块进行再分割，对被再分割后的小区域确定画面间预测方法。在这种情况下，从各种分割方法中确定相对于对象块整体效率最好的分割方法及对应的运动信息。在本发明的实施方式中，该处理由画面间预测信号生成方法确定器103进行，对象块经由线路L102被输入，参照图像经由线路L119被输入。关于参照图像，采用过去被编码后又被复原的多个图像作为参照图像。详细情况与现有技术即MPEG－2、4和H.264中的任意一种方法相同。这样确定的运动信息和小区域的分割方法经由线路L104被发送给画面间预测信号生成器104。并且，这些信息经由线路L103被发送给熵编码器118进行编码，然后从输出端子119发送出去。在画面间预测信号生成器104中，根据小区域的分割方法和与各个小区域对应的运动信息，从帧存储器116(经由线路L119)取得参照信号并生成预测信号。这样生成的画面间预测信号经由端子107被发送给下一个处理单元。
在画面内预测中，使用在与对象块相同的画面内相邻的已再现的像素值，生成画面内预测信号。关于生成画面内预测信号的方法，由画面内预测信号生成方法确定器105确定。关于画面内预测信号生成方法确定器105的处理将在后面进行说明。与这样确定的画面内预测方法有关的信息(预测模式)经由线路L106被发送给画面内预测信号生成器106。并且，与这些画面内预测方法有关的信息(预测模式)经由线路L105被发送给画面内预测模式编码器117。关于画面内预测模式编码器117的处理将在后面进行说明。其处理结果被发送给熵编码器118进行编码，然后从输出端子119发送出去。在画面内预测信号生成器106中，根据与预测方法有关的信息，从帧存储器116(经由线路L116)取得位于相同的画面内的相邻的已再现的像素信号，并按照预定的方法生成预测信号。这样生成的画面内预测信号经由端子108被发送给下一个处理单元。
针对如上所述求出的画面间预测信号和画面内预测信号，通过切换开关109选择误差最小的预测信号，并发送给减法器110。但是，对于第一张图像不存在过去的图像，因而所有对象块按照画面内预测进行处理。在这种情况下，在处理该图像时，开关109始终连接端子108。另外，下述的画面内预测方法和画面内预测模式编码方法也能够应用于静态图像的编码及解码。
由减法器110从对象块的信号(经由线路L102)减去预测信号(经由线路L109)，并生成残差信号。由变换器111对该残差信号进行离散余弦变换，由量化器112对其各个系数进行量化。最后，由熵编码器118对被量化后的变换系数进行编码，并与有关预测方法的信息(预测模式)等一起从输出端子119发送出去。
为了对后续的对象块进行画面内预测或者画面间预测，需要对被压缩后的对象块的信号进行逆向处理将其复原。即，由逆量化器113对被量化后的变换系数进行逆量化，然后由逆变换器114进行逆离散余弦变换，将残差信号复原。由加法器115将被复原后的残差信号和从线路L109发送的预测信号相加，将对象块的像素信号再现并存储在帧存储器116中。
下面，对在本发明的实施方式中采用的画面内预测信号生成方法确定器105进行说明。图2是示出与在本发明的实施方式中采用的画面内预测模式对应的像素外插方向的示意图。在本实施方式中，按照合计16种方法生成画面内预测信号。图2中的编号表示用于识别画面内预测方法的识别码，被称为预测模式信息或者单位预测模式。对于各个预测模式(0号～15号)，在图2的箭头所示的方向上外插与对象块相邻的已再现的像素信号，并生成画面内预测信号。有关预测模式0～8的具体外插方法在图13中示出，计算方法记载于专利文献1中。对于预测模式9～15也一样，对周围的已再现像素信号进行线性插值，将在箭头方向上被插值的值复制，由此生成画面内预测信号。在本实施方式中采用16种画面内预测方法，但在采用除此以外的个数的预测模式或生成预测信号的方法的情况下，也能够应用本发明的实施方式的预测模式的编码及解码方法。
在画面内预测信号生成方法确定器105中，根据这16个预测模式生成16个画面内预测信号，对于各个画面内预测信号，求出与经由线路L102发送的对象块的像素信号之间的差分。将提供最小的差分值的预测模式确定为对象块的画面内预测模式。
如上所述，针对对象块(通过开关109)选择画面内预测和画面间预测任意一方，在选择了画面内预测的情况下，对象块的画面内预测模式由画面内预测模式编码器117进行处理。在本发明的实施方式的画面内预测模式的编码方法中，需要采用过去已编码的块的画面内预测模式(识别码)，为了存储过去已编码的块的画面内预测模式(识别码)，因而画面内预测模式编码器117具有存储用存储器(未图示)。
图3是示出本发明的实施方式的画面内预测模式编码器117的处理的流程图。在步骤310，首先，生成候选预测模式的列表。作为该列表的成分，采用位于对象块周围的已再现的多个块的预测模式。在本实施方式中，图4所示的与对象块400相邻的周围已再现的块410～450保有的预测模式成为候选预测模式列表的成分。图6的(A)是候选预测模式列表的一例，各方格中的数值表示与各个周围块(410～450)对应的预测模式的识别码。在该示例中，周围块(410～450)具有彼此不同的预测模式，但是当相同的预测模式出现时，将该预测模式作为一个成分进行处理。例如，在块410和420具有相同的预测模式的情况下，候选预测模式列表的成分的个数不是5个而是4个。即，存在候选预测模式列表的成分的数量最大是5最小是1的情况。尤其是在对与对象块相邻的周围块进行画面“间”预测的情况下，不存在画面内预测的模式。在本实施方式中，将模式2(DC预测)作为候选预测模式列表的唯一的成分。另外，在图6的(A)中，按照候选预测模式列表的成分的值从小到大的顺序进行排列，但也可以按照从大到小的顺序构成候选预测模式列表。另外，画面内预测模式编码器117预先在前述存储用存储器中保存当前对象块的预测模式，以便构成对后续块的预测模式进行编码时的候选预测模式列表。
然后，在步骤320，将对象块的画面内预测模式和候选预测模式列表的各个成分进行比较，确认是否具有一致的成分。
当在候选预测模式列表中发现对象块的画面内预测模式的情况下，进入步骤330。在此，编码为“1”。该“1”表示对象块的画面内预测模式包含在候选预测模式列表中。然后，对与对象块的预测模式一致的位于候选预测模式列表中的成分的识别符(索引)进行编码(步骤340)。在本实施方式中，从图6的(A)的左侧起对各方格中的索引分别分配0、1、2、3、4，在对象块的预测模式为“8”时，对作为索引的2进行编码。按照一元码(unary码)对这些索引进行编码。即，对(0、1、2、3、4)分配各个码(0、01、001、0001、00001)。另外，也可以将最大索引的码的最后比特舍去。即，“4”的码“00001”可以设为“0000”。另外，作为其它方法，也可以按照固定长码进行编码。在这种情况下，也可以根据候选预测模式列表的尺寸(成分的个数)改变固定码的码长。例如，在候选预测模式列表的尺寸是4时按照2比特进行编码，在尺寸是2时按照1比特进行编码。基于候选预测模式列表的尺寸(成分的个数)的索引编码比较高效。
在步骤320，当在候选预测模式列表中没有对象块的画面内预测模式的情况下，进入到步骤350。在此，编码为“0”。该“0”表示对象块的画面内预测模式未包含于候选预测模式列表中。在这种情况下，需要对对象块的预测模式进行编码。在本实施方式中，将对象块的预测模式设为“REM模式”进行编码。由于已知在候选预测模式列表中没有对象块的预测模式，因而不是对预测模式的基础的识别码进行编码，而是对去除了位于候选预测模式列表中的各个成分后的、对剩余的预测模式重新分配的识别码进行编码。使用图6进行说明。图6(A)表示候选预测模式列表的各个成分，不存在对应于对象块的预测模式的成分。在此，去除这些预测模式后的剩余的预测模式如图6(B)所示。从该图6的(B)的左侧起对各方格分别分配0、1、2、3、4……，其结果如图6的(C)所示。例如，当对象块的预测模式为“9”时，不是对“9”进行编码，由于图6的(B)中的“9”在图6的(C)中被分配了“6”，因而将“6”作为REM模式进行编码。即，能够以更小的数值即较少的比特数对相同对象块的预测模式进行编码。这样分配预测模式的识别码是在图3中的步骤360进行的。
图5表示步骤360的另一种实施方法。在步骤510，代入所确定的对象块的画面内预测模式的识别码作为REM模式。在步骤520，将在候选预测模式列表中尚未被用于比较的成分中编号最大的成分设为X。在步骤530，比较REM模式与X。在REM模式大于X时，在步骤540中将REM模式的值减1。在步骤550中确认候选预测列表中是否存在未比较的成分，在存在未比较的成分时返回到步骤520，在没有时结束。
作为图5所示处理的变形，在步骤520中将最小的成分设为X，在步骤530中，即使是“对象块的画面内预测模式≦X？”也能够得到相同的结果。在这种情况下，如果“对象块的画面内预测模式≦X？”为否定，即马上结束。
在步骤370中对这样生成的REM模式的值进行编码。在本实施方式中使用定长码进行编码，但也可以按照可变长码进行编码。这些码长度还可以依据于候选预测模式列表的补集的成分的个数。
在本实施方式中，对候选预测模式列表的尺寸S(成分的个数)最大为5的情况进行了说明，然而S可以是任意的数值。但是，编码装置和解码装置需要按照相同方法生成该列表。在按照图4的对象块400的上侧(420)和左侧(440)的块的预测模式来生成候选预测模式列表的情况下，S＝2。在这种情况下，候选预测模式列表有两种。在对周围两个块都实施画面内预测时，列表的成分为2，在仅对周围的一个块实施画面内预测时，列表的成分为1。在列表成分为1时如图10(A)所示，在列表成分为2时如图10(B)所示。
图10(A)中的节点80表示在候选预测模式列表中是否具有与对象块的预测模式一致的预测模式。在没有一致的预测模式时，对REM模式进行编码(82)。在有一致的预测模式时(81)，由于在列表中只有一个成分，因而不需要对索引进行编码。图10(B)也一样，在列表中没有一致的预测模式时，对REM模式进行编码(94)。在有一致的预测模式时(91)，由于具有两个成分，因而对表示与第1候选或第2候选一致的索引进行编码。
下面，对本发明的实施方式的图像预测解码方法进行说明。图7是示出本发明的实施方式的图像预测解码装置的框图。图像预测解码装置具有输入端子700、数据分析器701、逆量化器702、逆变换器703、加法器704、预测信号生成器705、帧存储器706、画面内预测模式复原器707和输出端子708。
下面说明如上所述构成的图像预测解码装置的动作。从输入端子700输入按照上述的方法进行了压缩编码后的压缩数据。在该压缩数据中包含对将图像分割为多个块后的对象块进行预测及编码得到的残差信号、和与预测方法有关的模式信息。数据分析器701从压缩数据中提取出对象块的残差信号、与预测方法有关的信息、和量化参数，对于画面间预测还提取运动信息，对于被实施画面内预测的块，还提取与上述画面内预测模式有关的编码信息。对象块的残差信号和量化参数(经由线路L701)被发送给逆量化器702进行逆量化处理。其结果由逆变换器703进行逆离散余弦变换。
在数据分析器701判定为对象块被实施了画面间预测的情况下，经由线路L709将运动信息发送给预测信号生成器705。在此，根据该运动信息，由帧存储器706从过去已再现的图像中取得预测信号。另一方面，在数据分析器701判定为对象块被实施了画面内预测的情况下，经由线路L710将与画面内预测有关的模式信息发送给画面内预测模式复原器707，将画面内预测模式复原并发送给预测信号生成器705。预测信号生成器705根据该画面内预测模式，从帧存储器706取得位于相同画面内的过去已再现的像素信号而生成预测信号。关于画面内预测信号的具体生成方法已经在图2中说明。关于画面内预测模式复原器707的详细情况在后面进行说明。
由预测信号生成器705生成的预测信号经由线路L705，通过加法器704与被复原后的残差信号相加，再现对象块的像素信号。被再现的图像经由线路L704进行输出，同时经由线路L708被存储在帧存储器706中。
下面，对本实施方式的画面内预测模式复原器707的处理进行说明。画面内预测模式复原器707的输出是对象块的画面内预测模式的识别码，其经由线路L707被输出，并且由于在复原后续的块的预测模式时需要，因而被存储在位于画面内预测模式复原器707中的存储器(未图示)中。
图8是示出本发明的实施方式的画面内预测模式解码器的处理的流程图。在步骤810首先生成候选预测模式的列表。作为该列表的成分，使用图4所示的位于对象块400周围的已再现的多个块(410～450)的预测模式。具体说明与图3的步骤301相同。编码装置和解码装置需要全部按照相同的方法生成该候选预测模式列表。
然后，在步骤820中，对一个比特进行解码。在这一个比特是由数据分析器701经由线路L710进行传输的情况下，实际的解码处理由数据分析器701进行。利用这一个比特表示对象块的画面内预测模式是否包含于候选预测模式列表中。在此，在步骤830中，核对这一个比特是否为“1”。在是“1”时进入到步骤840。在不是“1”时进入到步骤850。
在步骤840中，由于对象块的画面内预测模式包含于候选预测模式列表中，因而还对识别符(索引)进行解码，该识别符表示位于候选预测模式列表中的哪个成分是对象块的画面内预测模式。由该索引指示的候选预测模式列表的成分成为对象块的预测模式。例如，在索引是“2”时，从图6的(A)中的左侧起第3个方格中的模式识别码“8”为对象块的预测模式。在本实施方式中，将该索引解码为一元码(unary码)。作为其它方法，在根据候选预测模式列表的尺寸(成分的个数)而采用索引的比特长度固定的编码方法的情况下，需要将候选预测模式列表的尺寸(成分的个数)发送给数据分析器701(线路L711)。
在步骤850中，由于对象块的画面内预测模式未包含于候选预测模式列表中，因而对REM模式的值进行解码。在本实施方式中是复原为作为定长码的数值。(如在图5中说明的那样)该REM模式的值与实际的预测模式的识别码不同，因而在步骤860中重新映射为实际的识别码，然后作为对象块的画面内预测模式。
图9示出从REM模式返回到实际的预测模式的识别码的一个实施方法。在步骤910中，将解码后的REM模式的值代入PRED模式中。该PRED模式是用于对象块的画面内预测模式的变量。
在步骤920，将在候选预测模式列表中尚未被用于比较的成分中编号最小的成分设为X。在步骤930中，比较PRED模式与X。在PRED模式大于或者等于X的情况下，在步骤940中将PRED模式的值加1。在步骤950中确认候选预测列表中是否存在未比较的成分，当存在未比较的成分时返回到步骤920，当不存在时结束。对结束后的PRED模式提供对象块的预测模式的实际识别码。
也有取代图9所示的处理的如下方法：按照图6的(B)所示生成图6的(A)的补集，将从左侧数起第N+1(N＝REM模式的值)个成分作为对象块的预测模式。
另外，在图7中将画面内预测模式复原器707记述为独立的功能单元，但也可以设于数据分析器701中。在这种情况下，线路L710直接连接预测信号生成器705，向预测信号生成器705发送画面内预测模式。
在上述实施方式中说明了有关画面内预测的预测模式信息的编码处理，但对于画面间预测也能够应用相同的编码及解码方法。对于画面间预测时的与预测模式有关的信息，也可以使用候选预测模式列表进行编码及解码。在这种情况下，在候选预测模式列表中，将周围已再现的块具有的画面间预测模式的信息作为成分。另外，同样也可以对画面间预测时的运动信息进行编码及解码。在这种情况下，在候选预测模式列表中，将周围已再现的块具有的运动信息作为成分。
将用于使计算机执行本发明的实施方式的图像预测编码方法的图像预测编码程序存储在记录介质中进行提供。并且，将用于使计算机执行本发明的实施方式的图像预测解码方法的图像预测解码程序存储在记录介质中进行提供。关于记录介质可以例举出软盘、CD－ROM、DVD或者ROM等记录介质或者半导体存储器等。
图15是示出能够执行图像预测编码方法的图像预测编码程序的模块的框图。图像预测编码程序P100具有区域分割模块P101、预测信号生成模块P102、残差信号生成模块P103、信号编码模块P104、预测模式编码模块P105和存储模块P106。通过由计算机执行上述各个模块而实现的功能与上述图像预测编码装置的功能相同。另外，图16是示出能够执行图像预测解码方法的图像预测解码程序的模块的框图。图像预测解码程序P200具有输入模块P201、复原模块P202、预测模式解码模块P203、预测信号生成模块P204、图像复原模块P205和存储模块P206。通过由计算机执行上述各个模块而实现的功能，与上述的图像预测解码装置的功能相同。这样构成的图像预测编码程序P100、图像预测解码程序P200被存储在记录介质中，以便由后述的计算机执行。
图11是示出用于执行被记录在记录介质中的程序的计算机的硬件结构的图，图12是用于执行记录在记录介质中的程序的计算机的立体图。作为计算机包括具备CPU的进行基于软件的处理和控制的DVD播放器、机顶盒、便携电话等。
如图11所示，计算机30具有软盘驱动装置、CD－ROM驱动装置、DVD驱动装置等的读取装置12，使操作系统常驻的作业用存储器(RAM)14，存储被保存在记录介质10中的程序的存储器16，被称为显示器的显示装置18，作为输入装置的鼠标20和键盘22，用于进行数据等的收发的通信装置24，以及控制程序的执行的CPU26。在存储了图像预测编码程序P100的记录介质10被插入到读取装置12中后，计算机30能够从读取装置12访问被存储在记录介质10中的图像预测编码程序P100，能够通过该图像预测编码程序P100作为本发明的实施方式的图像预测编码装置进行工作。另外，在存储了图像预测解码程序P200的记录介质10被插入到读取装置12中后，计算机30能够从读取装置12访问被存储在记录介质10中的图像预测解码程序P200，能够通过该图像预测解码程序P200作为本发明的实施方式的图像预测解码装置进行工作。
标号说明
101输入端子；102块分割器；103画面间预测信号生成方法确定器；104画面间预测信号生成器；105画面内预测信号生成方法确定器；106画面内预测信号生成器；109切换开关；110减法器；111变换器；112量化器；113逆量化器；114逆变换器；115加法器；116帧存储器；117画面内预测模式编码器；118熵编码器；119输出端子；700输入端子；701数据分析器；702逆量化器；703逆变换器；704加法器；705预测信号生成器；706帧存储器；707画面内预测模式复原器；708输出端子。

Claims (2)

1.一种图像预测解码装置，其包括：
输入单元，其输入包含残差信号和编码信息的压缩图像数据，其中所述残差信号是通过将图像分割成多个块，对对象块进行预测编码而生成的，所述编码信息是与表示所述对象块的预测信号的生成方法的预测模式相关的信息；
复原单元，其从所述压缩图像数据中提取所述对象块的残差信号，将其复原成再现残差信号；
预测模式解码单元，其将与所述预测模式相关的编码信息复原，生成所述预测模式；
预测信号生成单元，其根据所述预测模式生成所述对象块的预测信号；
图像复原单元，其通过将所述预测信号与所述再现残差信号相加，来将所述对象块的像素信号复原；
存储单元，其将复原后的所述像素信号作为再现像素信号进行存储，
所述图像预测解码装置的特征在于，
所述预测模式解码单元进行如下处理：
生成候选预测模式列表，所述候选预测模式列表包含与所述对象块相邻的多个已再现块的预测模式作为成分，
对表示所述候选预测模式列表中是否包含与所述对象块的所述预测模式相应的成分的标志进行解码，
在所述标志表示存在相应的成分的情况下，进一步对指示所述候选预测模式列表中包含的相应的成分的索引进行解码，将所述索引所指示的成分作为所述对象块的所述预测模式，
在所述标志表示不存在相应的成分的情况下，进一步对REM模式进行解码，将所述REM模式复原为数值作为固定长度码，将复原后的该数值映射为所述预测模式的识别号码之后，作为对象块的画面内预测模式。
2.一种由图像预测解码装置执行的图像预测解码方法，包括：
输入步骤，输入包含残差信号和编码信息的压缩图像数据，其中所述残差信号是通过将图像分割成多个块，对对象块进行预测编码而生成的，所述编码信息是与表示所述对象块的预测信号的生成方法的预测模式相关的信息；
复原步骤，从所述压缩图像数据中提取所述对象块的残差信号，将其复原成再现残差信号；
预测模式解码步骤，将与所述预测模式相关的编码信息复原，生成所述预测模式；
预测信号生成步骤，根据所述预测模式生成所述对象块的预测信号；
图像复原步骤，通过将所述预测信号与所述再现残差信号相加，来将所述对象块的像素信号复原；
存储步骤，将复原后的所述像素信号作为再现像素信号进行存储，
所述图像预测解码方法的特征在于，
所述预测模式解码步骤包括如下的子步骤：
生成候选预测模式列表，所述候选预测模式列表包含与所述对象块相邻的多个已再现块的预测模式作为成分，
对表示所述候选预测模式列表中是否包含与所述对象块的所述预测模式相应的成分的标志进行解码，
在所述标志表示存在相应的成分的情况下，进一步对指示所述候选预测模式列表中包含的相应的成分的索引进行解码，将所述索引所指示的成分作为所述对象块的所述预测模式，
在所述标志表示不存在相应的成分的情况下，进一步对REM模式进行解码，将所述REM模式复原为数值作为固定长度码，将复原后的该数值映射为所述预测模式的识别号码之后，作为对象块的画面内预测模式。
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