CN109644278B - 动态图像解码装置、动态图像解码方法、动态图像编码装置、动态图像编码方法以及计算机可读存储介质 - Google Patents

动态图像解码装置、动态图像解码方法、动态图像编码装置、动态图像编码方法以及计算机可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种动态图像解码装置，包括：解码单元，对表示动态图像的比特流进行解码，所述动态图像包括使用帧内预测进行编码的块；逆处理单元，对从所述解码的结果得到的所述块的等级值进行逆量化以及逆变换并生成所述块的像素的差分值；帧内预测单元，通过进行基于所述块的周围的已重建的块的像素值的帧内预测来生成所述块的像素的预测值；以及重建单元，基于生成的所述差分值以及生成的所述预测值来重建所述块。所述帧内预测单元通过对所述块的周围的所述已重建的块的多条线进行合成，从而生成在所述帧内预测中使用的参考线。

Description

动态图像解码装置、动态图像解码方法、动态图像编码装置、 动态图像编码方法以及计算机可读存储介质
技术领域
本发明涉及动态图像解码装置、动态图像解码方法、动态图像编码装置、动态图像编码方法以及计算机可读存储介质。
本申请基于2016年9月21日在日本申请的特愿2016-184653号而要求优先权，并在此援引其内容。
背景技术
提出了使用帧内预测或者帧间预测、残差变换、熵编码的动态图像编码方案(例如，参照非专利文献1)。
通过使用帧内预测，能够使图像的空间冗余减少。帧内预测的基本机理如下所述。首先，生成与预测块(的上侧以及左侧)相邻的参考线，并将预测块中的原样本沿着所选择的预测方向投影到参考线上。然后，对参考线的样本与投影在该参考线上的原样本之间的差分(残差、误差)进行变换、量化。
因此，参考线是确定帧内预测的准确度的重要因素之一。例如在非专利文献2中，提出了基于成本评估，从多条参考样本线中选择一条参考样本线的技术。
现有技术文献
非专利文献
非专利文献1：ITU-T H.265High Efficiency Video Coding.
非专利文献2：J.Li,B.Li,J.Xu,R.Xiong,and G.-J.Sullivan,“Multiple line-based intra prediction,”JVET-C0071,May 2016.
非专利文献3：Liang Zhao,Li Zhang,et al."Fast Mode Decision Algorithmfor Intra Prediction in HEVC",ResearchGate,November 2011.
非专利文献4：Siwei Ma,Shiqi Wang,Shanshe Wang,Liang Zhao,Qin Yu,WenGao,"Low Complexity Rate Distortion Optimization for HEVC",2013DataCompression Conference.
发明内容
发明要解决的问题
然而，在非专利文献2中记载的技术中，由于必须对多条参考样本线中的每一条进行成本评估，因此编码侧的处理的负荷与参考样本线的数量成比例地增大。另外，从多条参考样本线中选择一条参考样本线的这种方式的自由度较低，可能找不到合适的参考样本线。
本发明是鉴于上述情况而提出的，其目的在于，提供一种既能够提高帧内预测的准确度，又能够抑制由此产生的处理负荷增大的技术。
解决问题的手段
本发明的一个实施方式涉及动态图像解码装置。该动态图像解码装置具有：解码单元，对表示动态图像的比特流进行解码，所述动态图像包括使用帧内预测进行编码的块；逆处理单元，对从解码的结果得到的块的等级值进行逆量化以及逆变换从而生成块的像素的差分值；帧内预测单元，通过进行基于块的周围的已重建的块的像素值的帧内预测来生成块的像素的预测值，以及重建单元，基于生成的差分值以及生成的预测值来重建块。帧内预测单元通过对块的周围的已重建的块的多条线进行合成，从而生成在帧内预测中使用的参考线。
本发明的另一个实施方式是动态图像编码装置。该动态图像编码装置具有：帧内预测单元，通过基于动态图像的块的周围的已编码的块的像素值的帧内预测来生成块的像素的预测值；差分生成单元，基于生成的预测值来生成块的像素的差分值；处理单元，对生成的差分值进行变换以及量化，从而生成等级值；以及编码单元，对生成的等级值进行编码并生成比特流。帧内预测单元通过对块的周围的已编码的块的多条线进行合成，从而生成在帧内预测中使用的参考线。
需要说明的是，以上的组成元件的任意组合或本发明的组成元件或表现可在装置、方法、系统、计算机程序、存储计算机程序的存储介质等之间相互变换，作为本发明的实施方式仍然有效。
发明效果
根据本发明，既能够提高帧内预测的准确度，又能够抑制由此产生的处理负荷的增大。
附图说明
图1是示出第一实施方式的分发系统的结构的示意图。
图2是示出图1的动态图像编码装置的功能以及结构的框图。
图3是示出处理对象块及其周围的多个已编码的块的示意图。
图4是示出图2的帧内预测部中的一系列处理的流程的流程图。
图5是示出图1的动态图像解码装置的功能以及结构的框图。
图6是示出图5所示的动态图像解码装置的帧内预测部中的一系列处理的流程的流程图。
图7是示出第二实施方式的帧内预测部的功能以及结构的框图。
图8是示出图7的检查结果保存部的一个例子的数据结构图。
图9是示出图7的帧内预测部中的一系列处理的流程的流程图。
图10是用于说明线的偏移的示意图。
图11A是说明偏移值是整数的情况的示意图。
图11B是说明偏移值是小数的情况的示意图。
图12是示出第二实施方式的解码侧的帧内预测部中的一系列处理的流程的流程图。
图13是用于说明确定自适应线性组合的系数的示意图。
图14是示出第三实施方式的编码侧的帧内预测部中的一系列处理的流程的流程图。
具体实施方式
以下，对各附图所示的相同或者同等的组成元件、构件、处理赋予相同的附图标记，并且将适当地省略重复的说明。另外，在各附图中，省略并显示在说明上不重要的构件的一部分。
在实施方式中，在采用帧内预测(intra-predictio，画面内预测)的动态图像编码及解码(video encoding/decoding)中，从编码及解码对象的块的周围的块的多条线中生成新的参考线，并将其用于帧内预测。因此，能够使用反映更多的线的信息的参考线，能够提高帧内预测的准确度。
另外，生成用于表示在编码侧是将现有的最接近线作为参考线还是生成了新的参考线的标识符，例如1bit的标志(1-bit flag)，并将其添加到比特流(bitstream)中。因此，采用本实施方式，可限定编码量的增大。进一步地，在生成的参考线与最接近线之间进行编码侧的成本评估，因此与对生成源的多条线中的每一条进行成本评估的情况相比，能够减轻编码侧的处理负荷。
(第一实施方式)
图1是示出第一实施方式的分发系统100的结构的示意图。分发系统100是在分发动态图像的动态图像分发服务中使用的系统。动态图像分发服务可以是例如VOD(Video OnDemand，视频点播)。分发系统100经由互联网等网络106，与设置于用户站点的机顶盒或个人计算机等动态图像解码装置102连接。动态图像解码装置102与电视接收器或监视器等显示装置104连接。动态图像解码装置102以及显示装置104可以一起构成如智能手机等便携式终端。
需要说明的是，对接触本说明书的本领域技术人员而言，显而易见的是在动态图像分发服务中的分发系统是一个例子，本实施方式的技术思想能够适用于包含动态图像的编码或者解码的任意的系统或服务。
分发系统100经由网络106从用户接收指定的想要观看的动画内容。分发系统100对指定的动画内容的数据进行编码并生成比特流BS。分发系统100经由网络106将生成的比特流BS发送给请求源的用户的动态图像解码装置102。动态图像解码装置102对接收到的比特流BS进行解码并生成动态图像数据，并发送给显示装置104。显示装置104对接收到的动态图像数据进行处理，并输出指定的动画内容。
分发系统100具有：动态图像DB(数据库)108以及动态图像编码装置110。动态图像DB108保存动态图像的数据。动态图像编码装置110从动态图像DB108获取与指定的动画内容对应的动态图像数据，对获取的动态图像数据进行编码，并生成比特流BS。
图2是示出图1的动态图像编码装置110的功能以及结构的框图。本说明书的框图中所示的各框，在硬件上，能通过以计算机的CPU为基础的元件或机械装置来实现，在软件上，能通过计算机程序等来实现，但在此描绘了通过它们的协作来实现的功能块。因此，接触本说明书的本领域技术人员能够理解这些功能块能够通过硬件、软件的组合，以各种各样的形式来实现。实现动态图像编码装置110的计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中，或者可以是能够经由网络发布的程序。
动态图像编码装置110具有帧缓冲器202、环路滤波器204、帧间预测部206、帧内预测部208、变换及量化部210、熵编码部212、逆量化及逆变换部214、减法部218、加法部220以及块分割部222。
块分割部222将在来自动态图像DB108的动态图像数据(video data)中包含的编码对象的图片(picture)分割为多个块(block)。块的尺寸各种各样，多个块具有四叉树结构。块分割部222中进行的图片的块的分割以HEVC(High Efficiency Video Coding，高性能视频编码，参照非专利文献1)中的图片的块的分割为基准。块分割部222将处理对象块输出至减法部218和帧间预测部206和帧内预测部208。
将与处理对象块对应的参考图片从帧缓冲器202输入到帧间预测部206中。帧间预测部206基于输入的参考图片，通过进行帧间预测(inter-prediction，画面间预测)，输出处理对象块的动态补偿图像。
将处理对象块的周围的已编码的块(已经被编码处理的块)的图像数据从加法部220输入到帧内预测部208中。帧内预测部208通过进行基于输入的已编码的块的像素值的帧内预测来生成处理对象块的像素的预测值并输出。其中，像素值至少包含亮度值以及色差值中的一个。根据是将帧间预测应用于处理对象块还是将帧内预测应用于处理对象块，将帧间预测部206的输出或者帧内预测部208的输出的其中一者输出到减法部218。
减法部218在处理对象块的像素的实际的像素值与通过进行帧间预测或者帧内预测而生成的对应的预测值之间进行减法运算，并生成处理对象块的像素的差分值(预测残差信号)。减法部218将生成的差分值输出至变换及量化部210。
变换及量化部210对从减法部218获取的处理对象块的像素的差分值进行变换(例如，正交变换)以及量化，并生成等级值。变换及量化部210将生成的等级值输出至熵编码部212以及逆量化及逆变换部214。
熵编码部212对由变换及量化部210生成的等级值和从帧间预测部206或帧内预测部208获取的边信息进行熵编码，并生成比特流BS。
需要说明的是，边信息(side information)是重建在解码装置中使用的像素值所需的信息，该边信息包括表示使用帧内预测或者帧间预测中的哪一个的预测模式、表示在帧内预测中是否生成了参考线的参考标志、帧间预测中的动态信息、量化参数、以及块尺寸等关联信息。作为表示帧内预测的预测模式，采用由HEVC规定的35种帧内预测模式(intraprediction mode)。35种类的帧内预测模式由Planar模式、DC模式以及33种方向性模式(directional mode)构成。33种方向性模式分别具有不同的预测方向(predictiondirection)。作为参考标志，当其为“1”时表示生成了参考线，当其为“0”时表示未生成参考线。
逆量化及逆变换部214进行与变换及量化部210的处理相反的处理，生成处理对象块的像素的差分值。
加法部220将逆量化及逆变换部214输出的差分值和通过进行帧间预测或者帧内预测而生成的对应的预测值相加并重建处理对象块的像素的像素值。加法部220将重建的块输出至帧内预测部208和环路滤波器204。
环路滤波器204生成与处理对象的帧对应的局部解码图像并输出至帧缓冲器202。帧缓冲器202保存局部解码图像。该局部解码图像用于帧间预测部206中的帧间预测。
对帧内预测部208进行更详细的说明。
帧内预测部208通过对处理对象块的周围的已编码的块的多条线进行合成，从而生成在帧内预测中使用的参考线。线为沿着规定的方向排列的像素的列，可以具有1个像素宽度，也可以具有2个像素以上的宽度。线的长度可以是沿着规定的方向排列的像素的数量。参考线是在帧内预测中参考的像素即参考像素的列。生成的参考线虽然基本上是与作为生成源的多条线中的任意一条不同的新的线，但根据线的像素的像素值或合成的方式而生成的参考线有可能与多条线中的任意一条偶然相同。
图3是示出处理对象块302以及其周围的多个已编码的块304、306、308、310、312的示意图。图片从左上方的块沿着水平方向被编码为锯齿形。因此，在处理对象块302的周围具有与处理对象块302的上面连接的第二已编码的块306、与处理对象块302的左面连接的第五已编码的块312、与第二已编码的块306的左面连接的第一已编码的块304、与第二已编码的块306的右面连接的第三已编码的块308、以及与第三已编码的块308的右面连接的第四已编码的块310。
将与处理对象块302的上面的边界302a以及左面的边界302b连接的线称为第一(最接近)线314。将与第一(最接近)线314的处理对象块302相反的一侧规定的线依次称为第二线316、第三线318、第四线320、…。在图3所示的例子中，第一(最接近)线314的水平部分被包含在已编码的块中，但垂直部分的一部分314a从已编码的块中突出。通过复制突出之前的像素的像素值来构成该突出的部分314a的像素的像素值。其他的线316、318、320也同样。
图4是示出图2的帧内预测部208中的一系列处理的流程的流程图。帧内预测部208从块分割部222获取处理对象块(S402)。帧内预测部208判定在获取的处理对象块的周围是否存在可利用的已编码的块(S404)。在判定为存在的情况下(S404的是)，帧内预测部208从能够利用的已编码的块中选择多条例如K(K为2以上的自然数)条线(S406)。在图3的例子中，可以选择从第一(最接近)线314到第四线320的4条线。帧内预测部208通过对选择的K条线进行合成来生成新的参考线(S408)。K条线的合成例如可以是由以下的式1定义的K条线的线性组合。
[数学式1]
Figure GDA0001976236750000071
其中，Anew表示新的参考线，A(1，：)、…、A(K，：)表示第一(最接近)线314、…、第K线。a1、…、aK是线性组合的系数。
需要说明的是，在步骤S406中的K的值以及选择哪条线的规则、以及a1、…、aK的值被预先确定，并将其提供给帧内预测部208以及对应的动态图像解码装置102的帧内预测部。即，基本上对于相同的处理对象块，通过进行编码侧的帧内预测以及解码侧的帧内预测，生成相同的参考线。
帧内预测部208基于生成的新的参考线Anew和获取的处理对象块的像素的像素值来确定预测方向(S410)。帧内预测部208可以针对可预测方向中的每一个计算成本，确定计算出的成本最小的预测方向。帧内预测部208基于生成的新的参考线Anew和确定的预测方向，生成处理对象块的像素的预测值，并输出(S412)。帧内预测部208生成包含参考标志＝“1”以及预测模式＝“与确定的预测方向对应的帧内预测模式”的边信息，并输出给熵编码部212(S416)。
在步骤S404中，在判定没有可利用的已编码的块的情况下(S404的否)，帧内预测部208将帧内预测模式设定为在所有的参考样本中都采用DC值的规定值模式(S414)。帧内预测部208将参考线的像素的像素值全部替换为DC值(DC_value)即2N-1。N是采样比特深度(sampling bit depth)，可以是8，如果是10以上则能实现更高分辨率。帧内预测部208基于规定值模式的参考线，生成处理对象块的像素的预测值，并输出(S412)。帧内预测部208生成包含参考标志＝“0”以及预测模式＝“规定值模式”的边信息，并输出给熵编码部212(S416)。根据在步骤S404中的判定结果来确定是生成新的参考线还是使用规定值模式。因此，可以说在步骤S404中，确定是否从多条线生成在帧内预测中使用的参考线。
图5是示出图1的动态图像解码装置102的功能以及结构的框图。动态图像解码装置102具有熵解码部602、逆量化及逆变换部604、加法部606、帧间预测部608、帧内预测部610、帧缓冲器612、以及环路滤波器614。动态图像解码装置102基本上根据与动态图像编码装置110进行的步骤相反的步骤，从比特流BS中获得输出动态图像数据。
熵解码部602经由网络106从分发系统100接收比特流BS。熵解码部602对接收的比特流进行熵解码，并取出等级值和边信息。需要说明的是，将从比特流中获得的边信息以及等级值的处理称为解析(parse)处理。使用如此获得的边信息以及等级值来重建像素值称为解码处理。
逆量化及逆变换部604对处理对象块的等级值进行逆量化以及逆变换并生成处理对象块的像素的差分值。
加法部606根据处理对象块是进行帧内预测还是进行帧间预测，来获取由帧间预测部608或者帧内预测部610生成的预测值。加法部606将由逆量化及逆变换部604生成的差分值和获取的对应的预测值相加并重建处理对象块的像素的像素值。加法部606将重建的处理对象块输出给帧内预测部610和环路滤波器614。
将与处理对象块对应的参考图片从帧缓冲器612输入至帧间预测部608。帧间预测部608基于输入的参考图片，通过进行帧间预测来输出处理对象块的动态补偿图像。
将处理对象块的周围的已重建的块(已经进行解码处理的块，或者已经重建的块)的图像数据从加法部606输入至帧内预测部610。帧内预测部610通过进行基于输入的已重建的块的像素值的帧内预测，来生成处理对象块的像素的预测值并输出。
环路滤波器614例如是去块滤波器。环路滤波器614生成与处理对象的帧对应的局部解码图像并输出给帧缓冲器612。该局部解码图像用于帧间预测部608的帧间预测，同时作为输出动态图像数据输出给显示装置104。
对帧内预测部610进行更详细的说明。
图6是示出在帧内预测部610中的一系列处理的流程的流程图。帧内预测部610从在熵解码部602提取的边信息中，获取针对于处理对象块的帧内预测模式(S650)。帧内预测部610与图4的步骤S406、S408同样地从已重建的块中选择多条线(S654)，并从选择的多条线中生成新的参考线(S656)。帧内预测部610基于生成的新的参考线和在步骤S650中获取的帧内预测模式所示的预测方向，来生成处理对象块的像素的预测值并输出(S658)。
需要说明的是，在步骤S654中没有可利用的已重建的块的情况下，帧内预测部610将参考线的像素的像素值全部替换为DC值(DC_value)即2N-1。
根据本实施方式的分发系统100，在编码侧、解码侧分别进行的帧内预测时，能够从已编码、已重建的块的多条线中生成参考线。因此，能够实现包含更多处理对象块的周围的块的信息的参考线，能提高帧内预测的准确度。
另外，在本实施方式中，生成表示是否在编码侧生成参考线的1bit的参考标志并将其包含在比特流中，解码侧基于该参考标志确定是否生成参考线。与此相对地，在从处理对象块的周围的块的多条线中选择参考线的情况下，需要将选择的线的索引(通常2bit以上)包含在比特流中。因此，采用本实施方式与选择参考线的情况相比，能够抑制编码量增大。
在本实施方式中，对表示是否使用参考标志来生成新的参考线的情况进行了说明，但并不限定于此。例如，也可以代替使用参考标志，基于帧内预测模式是否是规定值模式来确定是否生成新的参考线。
在本实施方式中，可以考虑编码侧以及解码侧两者的复杂度来确定线性组合系数a1、…、aK。例如，以距离处理对象块越远、影响越小的方式确定为a1>a2>…>aK。或者是，在最接近线附近发生遮挡的情况下，远离处理对象块的线更合适。在该情况下，可以确定与线和处理对象块之间的距离成反比的系数。例如，a1、a2、a3可以分别确定为3/16、5/16、8/16。
(第二实施方式)
在第一实施方式中，当在帧内预测生成新的参考线时，对使用公式1所示的线性组合的情况进行了说明。在第二实施方式中，使用预测方向来确定用于生成新的参考线的多条线。由此，生成的新的参考线包含更多的有效的信息，并能够进行更准确的帧内预测。
本实施方式的动态图像编码装置的结构除了帧内预测部之外，其余以图2所示的动态图像编码装置110的结构为基准。图7是示出第二实施方式的帧内预测部278的功能以及结构的框图。帧内预测部278包括粗略检查部702、候补确定部704、全面检查部706、模式确定部708、预测值生成部710、以及检查结果保存部712。
粗略检查部702根据第一成本计算方法，来计算对于处理对象块的33种方向性模式中的每一个的粗略检查成本。与后述的第二成本计算方法相比，第一成本计算方法是成本精度较低但处理负荷较小的方法。第一成本计算方法可以是例如非专利文献3中记载的rough mode decision(RMD，粗略模式决策)。粗略检查部702将计算的粗略检查成本注册到检查结果保存部712中。
候补确定部704参照检查结果保存部712，从33种方向性模式中确定L(L是2以上且32以下的自然数)个候补方向性模式。候补确定部704可以从粗略检查成本较低的模式中确定L个方向性模式作为候补方向性模式。
全面检查部706根据第二成本计算方法，来计算由候补确定部704确定的L个候补方向性模式中的每一个的全面检查成本。第二成本计算方法可以是例如非专利文献4中记载的rate-distortion optimization(率失真优化)。在该情况下，全面检查成本是rate-distortion cost(R-D成本)。对于候补方向性模式中的每一个模式，全面检查部706在使用新的参考线的情况和将最接近线作为参考线的情况下分别计算R-D成本。全面检查部706将计算的R-D成本注册到检查结果保存部712中。
模式确定部708参照检查结果保存部712，从L个候补方向性模式与生成或不生成参考线的组合中，确定一个组合。模式确定部708可以确定R-D成本为最小的组合。
预测值生成部710基于由模式确定部708确定的组合，根据处理对象块的周围的已编码的块，生成处理对象块的像素的预测值。
图8是示出检查结果保存部712的一个例子的数据结构图。检查结果保存部712将表示参考线是最接近线还是生成的线的信息、帧内预测模式的种类、粗略检查成本、表示是否作为候补的信息、以及R-D成本相关联地保存。
图9是示出图7的帧内预测部278中的一系列处理的流程的流程图。帧内预测部278从块分割部获取处理对象块(S902)。粗略检查部702从33种预测方向中选择还未被选择的预测方向(S904)。粗略检查部702对于选择的预测方向，执行使用了处理对象块的周围的已编码的块的最接近线的粗略检查(S906)。在存在没被检查的预测方向的情况下(S908的否)，处理返回到步骤S904。在检查了全部的预测方向的情况下(S908的是)，候补确定部704基于粗略检查成本来确定L个候补预测方向(S910)。
全面检查部706从L个候补预测方向中选择还未被选择的候补预测方向(S912)。全面检查部706针对选择的候补预测方向，使用处理对象块的周围的已编码的块的最接近线来计算R-D成本(S914)。全面检查部706根据已编码的块选择K条线(S916)。全面检查部706针对选择的线中的每一条，基于选择的候补预测方向来计算偏移值β1、…、βK(S918)。偏移值β1、…、βK可以取正负值。
图10是用于说明线的偏移的示意图。各线沿着该线延伸的方向偏移。其偏移值是与在步骤S912中选择的候补预测方向350相对应的量。在图10所示的例中，第一(最接近)线354没有偏移，因此其偏移值β1是0。第二线356的水平部分在水平方向上向右相应偏移偏移值β2，垂直部分在上下方向上向下相应偏移偏移值β2。需要说明的是，根据候补预测方向，即使是相同的线在水平方向上的偏移值和在上下方向上的偏移值也可以不同。对于第三线358、第四线360的偏移值与第二线356同样。
图11A以及图11B是说明偏移值是整数的情况和小数的情况的示意图。偏移值β1、…、βK的单位是索引，不是常数。例如β3＝2β2。图11A示出与候补预测方向156对应的偏移值β2是整数，例如是1的情况。水平方向的索引idx中的新的参考线Anew的像素值包括第一(最接近)线314(A(1，：))的索引idx中的像素150的像素值、第二线316(A(2，：))的索引idx+β2中的像素152的像素值、以及第三线318(A(3，：))的索引idx+2β2中的像素154的像素值的加权线性和。如图11A所示，通过偏移第k条线A(k，：)而获得的线A’(k，：)如下所示。
[数学式2]
A′(1，：)＝A(1，：)
A′(2，idx)＝A(2，idx+β)
A′(3，idx)＝A(3，idx+2β)
……
A′(K，idx)＝A(K，idx+(K-1)β)
其中，β＝β2。
偏移值是小数的情况下，使用两个相邻的像素的像素值的内插。图11B是示出与候补预测方向158对应的偏移值β2为小数的情况。如图11B所示，通过偏移第k条线A(k，：)而获得的线A’(k，：)如下所示。
[数学式3]
A′(1，：)＝A(1，：)
A′(2，idx)＝α*A(2，idx-1)+(1-α)*A(2，idx)or
A′(2，idx)＝α*A(2，idx)+(1-α)*A(2，idx+1)
……
使用上面的数学式还是使用下面的数学式来作为表示A’(2，idx)的数学式，取决于候补预测方向的角度。α是A’(k，idx)与A(k，idx)重合部分的比率。
返回到图9，全面检查部706通过对分别偏移了计算出的偏移值β1、…、βK的K条线进行合成，来生成新的参考线Anew(S920)。偏移的K条线的合成可以是例如由以下的式2定义的K条线的线性组合。
[数学式4]
Figure GDA0001976236750000131
全面检查部706对于在步骤S912中选择的候补预测方向，使用在步骤S920中生成的新的参考线来计算R-D成本(S922)。在存在还未被全面检查的候补预测方向的情况下(S924的否)，处理返回到步骤S912。在所有的候补预测方向被全面检查的情况下(S924的是)，模式确定部708确定R-D成本为最小的候补预测方向与最接近线或生成线的组(S926)。预测值生成部710基于确定的参考线(最接近线或者新生成的参考线)和预测方向，生成处理对象块的像素的预测值并输出(S928)。预测值生成部710生成表示在步骤S926中确定的结果的边信息，并输出给熵编码部(S928)。
本实施方式的动态图像解码装置的结构除了帧内预测部，其余以图5所示的动态图像解码装置102的结构为基准。本实施方式的解码侧的帧内预测部中的处理的流程与图6所示的处理的流程的主要差异是，在本实施方式中参考标志是“0”的情况下将最接近线作为参考线，以及在生成新的参考线时使合成源的各条线根据预测方向偏移。
图12是示出第二实施方式的在解码侧的帧内预测部中的一系列处理的流程的流程图。在步骤S650中获取的参考标志的值是“1”的情况下(S652的“1”)，帧内预测部与图9的步骤S916、S918、S920同样地选择多条线(S670)，并基于在步骤S650中获取的帧内预测模式表示的预测方向来计算各条线的偏移值(S672)，并根据偏移的多条线生成新的参考线(S674)。帧内预测部基于生成的新的参考线和预测方向，生成处理对象块的像素的预测值，并输出(S676)。
在步骤S652中获取的参考标志的值是“0”的情况下(S652的“0”)，帧内预测部将处理对象块的周围的已重建的块的最接近线作为参考线(S678)。帧内预测部基于最接近线和预测方向，生成处理对象块的像素的预测值，并输出(S676)。根据在步骤S652中的判定结果来确定是生成新的参考线，还是使用最接近线作为参考线。因此，可以说在步骤S652中，确定是否根据多条线生成在帧内预测中使用的参考线。
根据本实施方式的动态图像编码装置、动态图像解码装置，可实现与第一实施方式所具有的作用效果相同的作用效果。并且，由于按照预测方向使合成源的线偏移，因此使用了通过合成而得到的新的参考线的帧内预测，能够生成更准确的预测值。
在本实施方式中，对在粗略检查时使用最接近线的情况进行了说明，但并不限定于此，为了进行粗略检查，也可以根据偏移的多条线生成新的参考线。
在本实施方式中，对没有生成新的参考线的时将最接近线作为参考线的情况进行了说明，但并不限定于此，也可以将最接近线以外的规定的线例如第二线或第三线作为参考线。
(第三实施方式)
在第一以及第二实施方式中，说明了预先确定a1、…、aK的值，并分别预先提供给编码侧、解码侧的帧内预测部的情况。在第三实施方式中，适当地确定该系数a1、…、aK。
图13是用于说明确定自适应线性组合的系数的示意图。编码侧的帧内预测部通过沿着给定的预测方向502将处理对象块504的像素的像素值相加并取平均值，来生成理想的参考线506。接下来，帧内预测部以使处理对象块的周围的已编码的块的第一条线A(1，：)、第二线A(2，：)、第三线A(3，：)的线性组合与理想的参考线506的差变小的方式，确定与各线相乘的系数x1、x2、x3。例如，系数x1、x2、x3可以由最小平方法确定。
本实施方式的动态图像编码装置的结构除了帧内预测部，其余以图2所示的动态图像编码装置110的结构为基准。图14是示出第三实施方式的编码侧的帧内预测部中的一系列处理的流程的流程图。帧内预测部选择预测方向(S450)。帧内预测部可以使用例如在第二实施方式中说明的粗略检查来选择预测方向。帧内预测部根据处理对象块的实际的像素值来计算选择的预测方向中的理想的参考线(S452)。帧内预测部从可利用的已编码的块中选择多条线(S454)。帧内预测部通过最小二乘法确定线性组合的系数(S456)。在图13的例子中，当将b作为理想的参考线、将A作为由选择的多条线A(1，：)、A(2，：)、A(3，：)构成的矩阵时，系数向量X＝(x1、x2、x3)通过以下的式3表示。
[数学式5]
X＝(ATA)-1ATb
…(公式3)
帧内预测部根据基于确定的系数(x1、x2、x3)而生成的新的参考线和预测方向，来生成处理对象块的像素的预测值，并输出(S458)。帧内预测部生成包含参考标志＝“1”以及预测模式＝“与确定的预测方向对应的帧内预测模式”以及确定的系数(x1、x2、x3)的边信息，并输出给熵编码部(S460)。
第三实施方式的动态图像解码装置的结构以第一或者第二实施方式的动态图像解码装置的结构为基准。
根据本实施方式的动态图像编码装置、动态图像解码装置，可实现与第一实施方式所具有的作用效果相同的作用效果。并且，由于根据多条线生成的参考线接近于理想的参考线，因此使用了通过合成而得到的新的参考线的帧内预测能够生成更加准确的预测值。
在本实施方式中，虽然系数加入到边信息中会使编码量增加，但该系数提供接近于理想的参考线的合成参考线，因此可减少预测残差信号的编码量。因此，如果预测残差信号的编码量降低效果优异，则能够降低整体的编码量。
以上，对实施方式的结构和动作进行了说明。本领域技术人员应当理解，这些实施方式是例示的，在各组成元件或各处理的组合中能够实现各种变形例，并且这样的变形例也包含在本发明的范围内。
工业实用性
根据本发明，既能够提高帧内预测的准确度，又能够抑制由此产生的处理负荷的增大。
附图标记的说明：
100分发系统，102动态图像解码装置，104显示装置，106网络，110动态图像编码装置。

Claims (14)

1.一种动态图像解码装置，其中，
具有：
解码单元，对表示动态图像的比特流进行解码，所述动态图像包括使用帧内预测进行编码的块；
逆处理单元，对从所述解码的结果得到的所述块的等级值进行逆量化以及逆变换从而生成所述块的像素的差分值；
帧内预测单元，通过进行基于所述块的周围的已重建的块的像素值的帧内预测来生成所述块的像素的预测值；以及
重建单元，基于生成的所述差分值以及生成的所述预测值来重建所述块，
所述帧内预测单元通过对所述块的周围的所述已重建的块的多条线进行合成，从而生成在所述帧内预测中使用的参考线，
当所述帧内预测单元对所述多条线进行合成时，所述多条线中的每一条线沿着该线延伸的方向偏移与所述帧内预测中的预测方向对应的量。
2.根据权利要求1所述的动态图像解码装置，其中，
所述动态图像解码装置还具有：
确定单元，基于从对所述比特流进行所述解码的结果得到的所述块的标识符来确定是否生成所述参考线，
在所述确定单元确定生成所述参考线的情况下，所述帧内预测单元生成所述参考线。
3.根据权利要求2所述的动态图像解码装置，其中，
在所述确定单元确定不生成所述参考线的情况下，所述帧内预测单元将所述块的周围的所述已重建的块的规定的线确定为所述参考线。
4.根据权利要求3所述的动态图像解码装置，其中，
所述多条线包含所述规定的线。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的动态图像解码装置，其中，
所述多条线的合成是所述多条线的线性组合。
6.一种动态图像解码装置，其中，
具有：
解码单元，对表示动态图像的比特流进行解码，所述动态图像包括使用帧内预测进行编码的块；
逆处理单元，对从所述解码的结果得到的所述块的等级值进行逆量化以及逆变换从而生成所述块的像素的差分值；
帧内预测单元，通过进行基于所述块的周围的已重建的块的像素值的帧内预测来生成所述块的像素的预测值；以及
重建单元，基于生成的所述差分值以及生成的所述预测值来重建所述块，
所述帧内预测单元通过对所述块的周围的所述已重建的块的多条线进行合成，从而生成在所述帧内预测中使用的参考线，
以使在所述块的编码中根据预测方向和像素值得到的理想参考线与通过合成所述多条线生成的所述参考线之间的差变小的方式，确定所述帧内预测单元合成所述多条线时的规则。
7.一种动态图像解码方法，其中，
包含：
解码步骤，对表示动态图像的比特流进行解码，所述动态图像包含使用帧内预测进行编码的块；
逆处理步骤，对从所述解码的结果得到的所述块的等级值进行逆量化以及逆变换从而生成所述块的像素的差分值；
帧内预测步骤，通过基于所述块的周围的已重建的块的像素值的帧内预测来生成所述块的像素的预测值；以及
重建步骤，基于生成的所述差分值以及生成的所述预测值来重建所述块，
所述帧内预测步骤包括：通过对所述块的周围的所述已重建的块的多条线进行合成，从而生成在所述帧内预测中使用的参考线的步骤，
在所述帧内预测步骤中，对所述多条线进行合成时，所述多条线中的每一条线沿着该线延伸的方向偏移与所述帧内预测中的预测方向对应的量。
8.一种动态图像解码方法，其中，
包含：
解码步骤，对表示动态图像的比特流进行解码，所述动态图像包含使用帧内预测进行编码的块；
逆处理步骤，对从所述解码的结果得到的所述块的等级值进行逆量化以及逆变换从而生成所述块的像素的差分值；
帧内预测步骤，通过基于所述块的周围的已重建的块的像素值的帧内预测来生成所述块的像素的预测值；以及
重建步骤，基于生成的所述差分值以及生成的所述预测值来重建所述块，
所述帧内预测步骤包括：通过对所述块的周围的所述已重建的块的多条线进行合成，从而生成在所述帧内预测中使用的参考线的步骤，
在所述帧内预测步骤中，以使在所述块的编码中根据预测方向和像素值得到的理想参考线与通过合成所述多条线生成的所述参考线之间的差变小的方式，确定合成所述多条线时的规则。
9.一种动态图像编码装置，其中，
具有：
帧内预测单元，通过基于动态图像的块的周围的已编码的块的像素值的帧内预测来生成所述块的像素的预测值；
差分生成单元，基于生成的所述预测值来生成所述块的像素的差分值；
处理单元，对生成的所述差分值进行变换以及量化，并生成等级值；以及
编码单元，对生成的等级值进行编码从而生成比特流，
所述帧内预测单元通过对所述块的周围的已编码的块的多条线进行合成，从而生成在所述帧内预测中使用的参考线，
当所述帧内预测单元对所述多条线进行合成时，所述多条线中的每一条线沿着该线延伸的方向偏移与所述帧内预测中的预测方向对应的量。
10.根据权利要求9所述的动态图像编码装置，其中，
还具有：
确定单元，确定在所述帧内预测单元中是否生成所述参考线，
由所述编码单元生成的所述比特流包含用于表示所述确定单元的确定结果的标识符。
11.一种动态图像编码装置，其中，
具有：
帧内预测单元，通过基于动态图像的块的周围的已编码的块的像素值的帧内预测来生成所述块的像素的预测值；
差分生成单元，基于生成的所述预测值来生成所述块的像素的差分值；
处理单元，对生成的所述差分值进行变换以及量化，并生成等级值；以及
编码单元，对生成的等级值进行编码从而生成比特流，
所述帧内预测单元通过对所述块的周围的已编码的块的多条线进行合成，从而生成在所述帧内预测中使用的参考线，
以使根据预测方向和像素值得到的理想参考线与通过合成所述多条线生成的所述参考线之间的差变小的方式，确定所述帧内预测单元对所述多条线进行合成时的规则。
12.一种动态图像编码方法，其中，
具有：
帧内预测步骤，通过基于动态图像的块的周围的已编码的块的像素值的帧内预测来生成所述块的像素的预测值；
差分生成步骤，基于与生成的所述预测值对应的像素值来生成所述块的像素的差分值；
処理步骤，对生成的所述差分值进行变换以及量化，并生成等级值；以及
编码步骤，对生成的等级值进行编码从而生成比特流，
所述帧内预测步骤包括：通过对所述块的周围的已编码的块的多条线进行合成，从而生成在所述帧内预测中使用的参考线的步骤，
在所述帧内预测步骤中，对所述多条线进行合成时，所述多条线中的每一条线沿着该线延伸的方向偏移与所述帧内预测中的预测方向对应的量。
13.一种动态图像编码方法，其中，
具有：
帧内预测步骤，通过基于动态图像的块的周围的已编码的块的像素值的帧内预测来生成所述块的像素的预测值；
差分生成步骤，基于与生成的所述预测值对应的像素值来生成所述块的像素的差分值；
処理步骤，对生成的所述差分值进行变换以及量化，并生成等级值；以及
编码步骤，对生成的等级值进行编码从而生成比特流，
所述帧内预测步骤包括：通过对所述块的周围的已编码的块的多条线进行合成，从而生成在所述帧内预测中使用的参考线的步骤，
在所述帧内预测步骤中，以使根据预测方向和像素值得到的理想参考线与通过合成所述多条线生成的所述参考线之间的差变小的方式，确定对所述多条线进行合成时的规则。
14.一种计算机可读存储介质，其中，
具有使计算机作为权利要求1～6中任一项所述的所述动态图像解码装置或者权利要求9～11中任一项所述的所述动态图像编码装置发挥功能的程序。
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