CN112075080A - 帧内预测装置、图像编码装置、图像解码装置以及程序 - Google Patents

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Abstract

本申请公开帧内预测部(帧内预测装置)170，其对各个块进行帧内预测，该各个块通过对构成动态图像的帧单位的图像进行划分而获得，该帧内预测部170包括：滤波器确定部172A，针对作为帧内预测的对象的一个对象块内的每个像素位置，从多种滤波器中确定用于生成预测像素的滤波器；以及预测像素生成部173，使用由滤波器确定部172A确定的滤波器从一个对象块周边的参考像素生成预测像素。滤波器确定部172A在确定与一个对象块内的一个像素位置对应的滤波器时，根据最接近一个像素位置的参考像素的位置与一个像素位置之间的距离来确定滤波器。

Description

帧内预测装置、图像编码装置、图像解码装置以及程序
技术领域
本发明涉及帧内预测装置、图像编码装置、图像解码装置以及程序。
背景技术
近年来，在影像编码技术中，以8K-SHV为代表的超高分辨率视频越来越普及，作为用于传送巨大数据量的动态图像的方法，已知AVCH.264、HEVCH.265等编码方式。
在这样的编码方式中，使用利用帧内的空间上的相关(例如，非专利文献1)的帧内预测。在非专利文献1记载的帧内预测中，在编码装置侧利用对象块周边的已解码参考像素从Planar预测、DC预测以及方向性预测的共计35种预测模式中选择最佳的模式，并将该信息向解码装置侧发送。
另外，在将ISO/IEC SC29 WG 11和ITU-TSG 16WP3 Q6合并讨论的下一代视频编码方式的性能评价用软件(JEM)中，在帧内预测中，在需要内插参考像素的一部分方向性预测中使用四抽头内插滤波器，根据四个预测参考像素生成一个预测像素。此时，根据对象块的块尺寸来确定应用的滤波器的种类，在某大小以下的块尺寸的情况下使用双三次滤波器，在除此以外的块尺寸的情况下使用高斯滤波器来生成预测像素。
现有技术文献
非专利技术文献
非专利技术文献1：Recommendation ITU-T H.265，(12/016)，“高效视频编码(High efficiency video coding)”，国际电信联盟(International TelecommunicationUnion)
发明内容
但是，原本在帧内预测中，当在接近参考像素的像素位置处生成预测像素时，应该使用陡峭的滤波器，而当在远离参考像素的像素位置处生成预测像素时，应该使用平缓的滤波器。
但是，在现有方法中，对一个对象块应用的滤波器只有一种。因此，在大尺寸的块或者块内的一部分像素远离参考像素的细长块等中，存在不能提高帧内预测的预测精度的问题。
因此，本发明的目的在于提供一种能够提高帧内预测的预测精度的帧内预测装置、图像编码装置、图像解码装置以及程序。
根据第一特征的帧内预测装置对各个块进行帧内预测，该各个块通过对构成动态图像的帧单位的图像进行划分而获得。该帧内预测装置包括：滤波器确定部，对于作为所述帧内预测的对象的一个对象块内的每个像素位置，从多种滤波器中确定用于生成预测像素的滤波器；以及预测像素生成部，使用由所述滤波器确定部确定的所述滤波器，从所述一个对象块周边的参考像素生成所述预测像素。所述滤波器确定部在确定与所述一个对象块内的一个像素位置对应的所述滤波器时，根据最接近所述一个像素位置的参考像素的位置与所述一个像素位置之间的距离确定所述滤波器。
根据第二特征的帧内预测装置对各个块进行帧内预测，该各个块通过对构成动态图像的帧单位的图像进行划分而获得。该帧内预测装置包括：参考像素数量确定部，确定用于生成预测像素的预测参考像素的数量；以及预测像素生成部，通过对所述参考像素数量确定部所确定的数量的预测参考像素应用滤波器从作为所述帧内预测的对象的块周边的参考像素中生成所述预测像素。所述参考像素数量确定部对于作为帧内预测的对象的每个块或者对于作为所述帧内预测的对象的块内的每个像素位置，确定所述预测参考像素的数量。
根据第三特征的图像编码装置，包括根据第一特征或第二特征的帧内预测装置。
根据第四特征的图像解码装置，包括根据第一特征或第二特征的帧内预测装置。
根据第五特征的程序，使计算机作为根据第一特征或第二特征的帧内预测装置发挥功能。
根据本发明，可以提供能够提高帧内预测的预测精度的帧内预测装置、图像编码装置、图像解码装置以及程序。
附图说明
图1是示出根据第一实施方式和第二实施方式的图像编码装置的结构的图。
图2是示出根据第一实施方式和第二实施方式的图像解码装置的结构的图。
图3是示出根据第一实施方式的帧内预测部的结构的图。
图4是示出能够应用于对象块的帧内预测模式的一个示例的图。
图5是示出使用滤波器的预测像素的生成方法的一个示例的图。
图6是示出根据第一实施方式的滤波器确定部的动作的一个示例的图。
图7是示出根据第一实施方式的帧内预测部的动作流程的示例的图。
图8是示出根据第一实施方式的变形例的滤波器确定部的动作的一个示例的图。
图9是示出根据第二实施方式的帧内预测部的结构的图。
图10是示出根据第二实施方式的帧内预测部的动作流程的示例的图。
图11是示出根据第二实施方式的变形例的滤波器确定部的动作的一个示例的图。
具体实施方式
参考附图，对根据实施方式的图像编码装置和图像解码装置进行说明。根据实施方式的图像编码装置和图像解码装置进行以MPEG为代表的动画的编码和解码。在以下附图的记载中，对相同或类似的部分标注相同或相似的符号。
<1.第一实施方式>
(1.1.图像编码装置的结构)
图1是示出根据本实施方式的图像编码装置1的结构的图。如图1所示，图像编码装置1包括块分割部100、减法部110、变换部121、量化部122、熵编码部130、逆量化部141、逆变换部142、合成部150、存储器160、帧内预测部(帧内预测装置)170、帧间预测部180和切换部190。
块分割部100将以帧(或图片)单位的输入图像分割成块状的小区域，并将通过分割得到的块输出到减法部110。块的尺寸例如为32×32像素、16×16像素、8×8像素或4×4像素等。块的形状不限于正方形，也可以是长方形。块是图像编码装置1进行编码的单位以及图像解码装置2进行解码的单位，有时也称为编码单元(CU)。
减法部110计算预测残差，该预测残差表示从块分割部100输入的块和与该块对应的预测图像(预测块)之间的基于像素单位的差分。具体地，减法部110通过从块的各像素值减去预测图像的各像素值来计算预测残差，并将计算出的预测残差输出到变换部121。预测图像从后述的切换部190输入到减法部110。
变换部121和量化部122构成以块单位进行正交变换处理和量化处理的变换量化部120。
变换部121对从减法部110输入的预测残差进行正交变换而计算变换系数，并将计算出的变换系数输出到量化部122。所谓正交变换，例如是指离散余弦变换(DCT：DiscreteCosine Transform)、离散正弦变换(DST：Discrete Sine Transform)、卡洛变换(KLT：Karhunen？LoeveTransform)等。
量化部122使用量化参数(Qp)和量化矩阵对从变换部121输入的变换系数进行量化，并生成量化变换系数。量化参数(Qp)是共同应用于块内的各变换系数的参数，是确定量化的粗糙度的参数。量化矩阵是具有对各变换系数进行量化时的量化值作为元素的矩阵。量化部122将所生成的量化变换系数信息等输出到熵编码部130和逆量化部141。
熵编码部130对从量化部122输入的量化变换系数进行熵编码，进行数据压缩，生成编码数据(比特流)，并将编码数据输出到图像编码装置1的外部。在熵编码中，可以使用哈夫曼编码、CABAC(Context-based Adaptive Binary Arithmetic Coding；基于上下文的自适应二进制算术编码)等。另外，关于预测的信息从帧内预测部170和帧间预测部180输入至熵编码部130。熵编码部130还进行这些信息的熵编码。
逆量化部141和逆变换部142构成以块单位进行逆量化处理和逆正交变换处理的逆量化/逆变换部140。
逆量化部141进行与量化部122进行的量化处理对应的逆量化处理。具体地，逆量化部141通过使用量化参数(Qp)和量化矩阵对从量化部122输入的量化变换系数进行逆量化，从而复原变换系数，并将复原的变换系数输出到逆变换部142。
逆变换部142进行与变换部121进行的正交变换处理对应的逆正交变换处理。例如，在变换部121进行了离散余弦变换的情况下，逆变换部142进行逆离散余弦变换。逆变换部142对从逆量化部141输入的变换系数进行逆正交变换而复原预测残差，并将复原后的预测残差即复原预测残差输出到合成部150。
合成部150以像素单位将从逆变换部142输入的复原预测残差与从切换部190输入的预测图像合成。合成部150将复原预测残差的各像素值与预测图像的各像素值相加，对块进行重构(解码)，并将重构后的块即重构块输出到存储器160。该重构块有时被称为已解码块。
存储器160存储从合成部150输入的重构块。存储器160以帧单位存储重构块。
帧内预测部170参考存储在存储器160中的重构块(已解码块)中的与作为预测对象的块相邻的已解码相邻块来生成帧内预测图像。此外，帧内预测部170选择最佳帧内预测模式，并使用选择的帧内预测模式进行帧内预测。预先规定了与多个预测方向对应的多个帧内预测模式。所谓预测方向，是指在参考与对象块相邻的相邻像素来预测对象块中的对象像素时，相邻参考像素的以对象像素为基准的方向。即，根据帧内预测模式(预测方向)，确定应该用于预测对象块中的像素的相邻参考像素。帧内预测部170将帧内预测图像输出到切换部190，并且将选择的帧内预测模式的信息输出到熵编码部130。
帧间预测部180使用存储在存储器160中的帧单位的重构图像(解码图像)作为参考图像来进行预测对象块的帧间预测。具体地，帧间预测部180通过诸如块匹配等手法计算运动矢量，并基于运动矢量生成帧间预测图像。帧间预测部180从使用多个参考图像的帧间预测(典型地是双预测)和使用一个参考图像的帧间预测(单向预测)中选择最佳的帧间预测方法，并使用选择的帧间预测方法进行帧间预测。帧间预测部180将生成的帧间预测图像输出到切换部190，并且将关于选择的帧间预测方法和运动矢量的信息输出到熵编码部130。
切换部190对从帧内预测部170输入的帧内预测图像和从帧间预测部180输入的帧间预测图像进行切换，并且将预测图像中的一个输出到减法部110和合成部150。
(1.2.图像解码装置的结构)
图2是示出根据本实施方式的图像解码装置2的结构的图。如图2所示，图像解码装置2包括熵符号解码部200、逆量化部211、逆变换部212、合成部220、存储器230、帧内预测部240、帧间预测部250和切换部260。
熵符号解码部200对由编码装置1生成的编码数据进行解码，并将量化变换系数输出到逆量化部211。另外，熵符号解码部200对编码数据进行解码，取得与预测(帧内预测和帧间预测)相关的信息，将与预测相关的信息输出到帧内预测部240和帧间预测部250。具体地，熵符号解码部200将帧内预测模式的信息输出到帧内预测部240，并将关于帧间预测方法和运动矢量的信息输出到帧间预测部250。
逆量化部211和逆变换部212构成以块单位进行逆量化处理和逆正交变换处理的逆量化/逆变换部210。
逆量化部211进行与图像编码设备1的量化部122进行的量化处理对应的逆量化处理。逆量化部211通过使用量化参数(Qp)和量化矩阵对从熵符号解码部200输入的量化变换系数进行逆量化，从而复原变换系数，并将复原的变换系数输出到逆变换部212。
逆变换部212进行与图像编码装置1的变换部121进行的正交变换处理对应的逆正交变换处理。逆变换部212对从逆量化部211输入的变换系数进行逆正交变换而复原预测残差，并将复原后的预测残差(复原预测残差)输出到合成部220。
合成部220通过以像素单位将从逆变换部212输入的预测残差和从切换部260输入的预测图像合成，从而对原来的块进行重构(解码)，并将重构块输出到存储器230。
存储器230存储从合成部220输入的重构块。存储器230以帧单位存储重构块。存储器230将帧单位的重构图像(解码图像)输出到图像解码装置2的外部。
帧内预测部240参考存储在存储器230中的重构块根据从熵符号解码部200输入的帧内预测信息(帧内预测模式)进行帧内预测，由此生成帧内预测图像。具体地，帧内预测部240参考存储在存储器230中的重构块(已解码块)中的、根据帧内预测模式确定的相邻参考像素来生成帧内预测图像。帧内预测部240将帧内预测图像输出到切换部260。
帧间预测部250使用存储在存储器160中的帧单位的重构图像(解码图像)作为参考图像来进行对块进行预测的帧间预测。帧间预测部250根据从熵符号解码部200输入的帧间预测信息(运动矢量信息等)进行帧间预测，从而生成帧间预测图像，并将帧间预测图像输出到切换部260。
切换部260对从帧内预测部240输入的帧内预测图像和从帧间预测部250输入的帧间预测图像进行切换，并将预测图像中的一个输出到合成部220。
(1.3.帧内预测部的结构)
图3是示出本实施方式的图像编码装置1的帧内预测部170的结构的图。图像解码装置2的帧内预测部240具有与图像编码装置1的帧内预测部170相同的结构，并且进行相同的动作。
帧内预测部170对通过划分构成运动图像的帧单位的原始图像而获得的各个块进行帧内预测。以下，将作为帧内预测的对象的一个块称为对象块。
如图3所示，帧内预测部170包括预测模式选择部171、滤波器确定部172A和预测像素生成部173。
预测模式选择部171选择应用于对象块的帧内预测模式，并将选择的帧内预测模式输出到滤波器确定部172A和预测像素生成部173。另外，由预测模式选择部171选择的帧内预测模式的信息还被输出到熵编码部130，并在熵编码部130中被编码。图像解码装置2对帧内预测模式的信息进行解码，并选择与图像编码装置1相同的帧内预测模式。图4是示出能够应用于对象块的帧内预测模式的一个示例的图。在图4的例中，示出了从0到66的67种帧内预测模式。帧内预测模式“0”是Planar预测，帧内预测模式“1”是DC预测，帧内预测模式“2”～“66”是方向性预测。预测模式选择部171例如基于RD(Rate Distortion，率失真)成本来选择最佳的帧内预测模式。在方向性预测中，箭头的方向表示预测方向，箭头的起点表示预测对象的像素的位置，箭头的终点表示用于预测该预测对象像素的参考像素的位置。
在方向性预测的箭头的终点正好表示参考像素的坐标的情况下(整数像素位置)，该位置的参考像素值直接为预测值，但是在箭头的终点表示两个参考像素的坐标之间的情况下，对多个参考像素应用内插滤波器来确定预测值。
在由预测模式选择部171选择的帧内预测模式是预定的方向性预测并且参考像素不是整数像素位置的情况下，滤波器确定部172A针对对象块内的每个像素位置从多种滤波器中确定用于生成预测像素的滤波器(内插滤波器)。具体地，当在从预测对象像素的像素位置沿帧内预测方向延伸的直线上不存在整数位置处的参考像素时，滤波器确定部172A判定应用滤波器。
另外，所谓预定的方向性预测，是指需要进行参考像素的内插的方向性预测。例如，对于水平方向(模式“18”)、垂直方向(模式“50”)、45度倾斜方向(模式“2”、“34”、“66”)等方向性预测，由于可以参考整数位置的参考像素，因此不应用相关的滤波器。对于这些模式以外的模式，当在沿帧内预测方向延伸的直线上存在整数位置处的参考像素时，滤波器确定部172A判定不应用滤波器，在不是这样的情况下，判定应用滤波器。以下，假设滤波器确定部172A判定应用滤波器来进行说明。
另外，在本实施方式中，滤波器是指四抽头内插滤波器。滤波器用于针对预测对象像素从四个预测参考像素生成一个预测像素。所谓预测参考像素，是指对象块的左侧及上侧的相邻参考像素中的用于预测对象像素的参考像素(即，应用滤波器的参考像素)。在本实施方式中，由于滤波器是四抽头内插滤波器，因此预测参考像素的数量是4。
另外，所谓多种滤波器，是指滤波器特性互不相同的滤波器。多种类型的滤波器包括例如双三次滤波器和高斯滤波器。双三次滤波器是陡峭的滤波器，高斯滤波器是平缓的滤波器。
在本实施方式中，滤波器确定部172A在确定与对象块内的一个像素位置对应的滤波器时，根据最接近该一个像素位置的参考像素的位置和该一个像素位置之间的距离来确定滤波器。这样，滤波器确定部172A针对对象块内的每个像素位置确定滤波器，因此能够在对象块内以像素单位适当地分开使用滤波器。另外，在确定与一个像素位置对应的滤波器时，根据最接近该一个像素位置的参考像素的位置与该一个像素位置之间的距离确定滤波器，因此，例如在生成接近参考像素的像素位置处的预测像素的情况下，能够使用陡峭的滤波器，在生成远离参考像素的像素位置处的预测像素的情况下，能够使用平缓的滤波器。由此，能够提高帧内预测的预测精度。
预测像素生成部173对于对象块内的每个像素位置使用由滤波器确定部172A确定的滤波器并根据预测参考像素生成预测像素。图5是示出使用了滤波器的预测像素的生成方法的一个示例的图。在图5中，假设对象块的块尺寸为4×4，针对第2行第3列的像素位置(坐标位置)生成预测像素。预测像素生成部173通过对对象块的上侧的参考像素中的四个预测参考像素#1～#4应用滤波器从而生成预测像素。当以这种方式针对对象块内的所有像素位置生成预测像素时，预测像素生成部173输出由生成的预测像素构成的块作为帧内预测图像。
接着，对本实施方式的滤波器确定部172A的结构进行说明。如图3所示，滤波器确定部172A包括参考像素确定部172a、距离计算部172b、阈值设定部172c和比较确定部172d。
参考像素确定部172a对于对象块内的每个像素位置确定最近的参考像素(即，用于计算距离的参考像素)。具体地，参考像素确定部172a根据由预测模式选择部171选择的帧内预测模式确定使用对象块的上侧的参考像素和左侧的参考像素中的哪一个作为最接近预测对象像素的像素位置的参考像素。用于帧内预测的预测参考像素根据帧内预测模式而改变，但是通过根据帧内预测模式确定用于求出距离的参考像素，从而能够适当地计算距离。例如，参考像素确定部172a在帧内预测模式是“2”～“34”的情况下确定为左侧参考像素，而在帧内预测模式是“35”～“66”的情况下确定为上侧参考像素。参考像素确定部172a将确定的参考像素的位置(坐标)输出到距离计算部172b。
距离计算部172b计算由参考像素确定部172a确定的参考像素的位置与对象像素的位置之间的距离，并将计算出的距离输出到比较确定部172d。
阈值设定部172c根据由预测模式选择部171选择的帧内预测模式，设定应该与距离进行比较的一个或多个阈值。具体地，阈值设定部172c保持将帧内预测模式和阈值建立对应的映射表，使用映射表设定与帧内预测模式对应的阈值。用于帧内预测的预测参考像素根据帧内预测模式而改变，并且预测参考像素和对象像素之间的距离也随之改变，但是可以通过根据帧内预测模式设定阈值来适当地确定滤波器。在本实施方式中，对阈值为一个的情况进行说明，但是阈值也可以是多个。阈值设定部172c将设定的阈值输出到比较确定部172d。
比较确定部172d通过将由距离计算部172b计算出的距离与由阈值设定部172c设定的阈值进行比较，从而确定与对象像素对应的滤波器，并将确定的滤波器输出到预测像素生成部173。例如，比较确定部172d对距离为阈值以下的对象像素确定滤波器1，对距离超过阈值的对象像素确定滤波器2。滤波器1是比滤波器2更陡峭的滤波器。滤波器1可以是双三次滤波器，滤波器2可以是高斯滤波器。
图6是示出滤波器确定部172A的动作的一个示例的图。在图6中，对象块的块尺寸为8×8。
如图6所示，第一，由于由预测模式选择部171选择得帧内预测模式在“35”～“66”得范围内，因此参考像素确定部172a将上侧参考像素确定为用于计算距离的参考像素。另外，阈值设定部172c根据由预测模式选择部171选择的帧内预测模式设定应该与距离进行比较的阈值。在此，假设阈值设定部172c设定的阈值为“4”来进行说明。
第二，距离计算部172b针对对象块内的各像素位置，计算与由参考像素确定部172a确定的上侧参考像素之间的距离。例如，距离计算部172b针对对象块内的第一行的各像素位置，将距离计算为“1”，针对对象块内的第二行的各像素位置，将距离计算为“2”，针对对象块内的第三行的各像素位置，将距离计算为“3”，针对对象块内的第四行的各像素位置，将距离计算为“4”，针对对象块内的第五行的各像素位置，将距离计算为“5”，针对对象块内的第六行的各像素位置，将距离计算为“6”，针对对象块内的第七行的各像素位置，将距离计算为“7”，针对对象块内的第八行的各像素位置，将距离计算为“8”。
第三，比较确定部172d通过将由距离计算部172b计算出的距离与由阈值设定部172c设定的阈值进行比较，从而对对象块内的各像素位置确定滤波器。由于阈值设定部172c所设定的阈值为“4”，因此关于对象块内的第1～4行的各像素位置，与上侧参考像素的距离为阈值以下。因此，比较确定部172d针对对象块内的第1～4行的各像素位置确定滤波器1(例如，双三次滤波器)。另一方面，关于对象块内的第5～8行的各像素位置，与上侧参考像素的距离超过阈值。因此，比较确定部172d针对对象块内的第5～8行的各像素位置确定滤波器2(例如高斯滤波器)。
(1.4.帧内预测部的动作流程的示例)
图7是示出本实施方式的图像编码装置1的帧内预测部170的动作流程的示例的图。
如图7所示，在步骤S101中，预测模式选择部171选择应用于对象块的帧内预测模式。
在步骤S102中，参考像素确定部172a根据由预测模式选择部171选择的帧内预测模式，对于对象块中的每个像素位置确定用于计算距离的参考像素。
在步骤S103中，距离计算部172b计算由参考像素确定部172a确定的参考像素的位置与对象像素的位置之间的距离。
在步骤S104中，阈值设定部172c根据由预测模式选择部171选择的帧内预测模式设定应该与距离进行比较的阈值。
在步骤S105中，比较确定部172d将由距离计算部172b计算出的距离与由阈值设定部172c设定的阈值进行比较。
在步骤S106中，比较确定部172d根据距离和阈值之间的比较结果确定与对象像素对应的滤波器。
在步骤S107中，预测像素生成部173使用由滤波器确定部172A确定的滤波器根据预测参考像素生成预测像素。
在对象块内的全部预测像素的生成结束的情况下(步骤S108中“是”的情况)，帧内预测部170(预测像素生成部173)输出与对象块对应的帧内预测图像。
另一方面，在对象块内的全部预测像素的生成未结束的情况下(步骤S108中“否”的情况)，将处理转移到对象块内的下一个预测对象像素(步骤S109)，对于下一个预测对象像素，进行距离的计算(步骤S103)、距离和阈值的比较(步骤S105)、滤波器的确定(步骤S106)以及预测像素的生成(步骤S106)。
(1.5.第一实施方式的变形例)
在上述第一实施方式中，假设距离计算部172b在计算预测对象像素和参考像素之间的距离时计算预测对象像素和左侧参考像素之间的水平方向的距离或者预测对象像素和上侧参考像素之间的垂直方向的距离。在这种情况下，用于计算距离的参考像素可以不是预测参考像素(即，实际用于预测的参考像素)。
与此相对，在本变形例中，使用预测参考像素(即，实际用于预测的参考像素)作为用于计算距离的参考像素。本变形例的参考像素确定部172a将由多个预测参考像素构成的参考像素列与从预测对象像素的位置向帧内预测模式的预测方向延伸的线段的交点所对应的参考像素确定为用于计算距离的参考像素。然后，距离计算部172b计算由参考像素确定部172a确定的参考像素的位置与预测对象像素之间的距离。通过计算与实际用于预测的参考像素的距离，能够适当地确定滤波器。
图8是示出本变形例的滤波器确定部172A的动作的一个示例的图。在图8中，对象块的块尺寸为8×8。
如图8所示，参考像素确定部172a将由多个预测参考像素(预测参考像素#1～#4)构成的参考像素列与从预测对象像素的位置向帧内预测模式的预测方向延伸的线段的交点所对应的参考像素确定为用于计算距离的参考像素。
在图8的(a)的示例中，参考像素确定部172a将预测参考像素#2确定为用于计算距离的参考像素。另外，在本变形例中，阈值设定部172c也根据帧内预测模式设定应该与距离进行比较的阈值。在此，阈值设定部172c设定的阈值为“4”。
在图8的(b)的示例中，参考像素确定部172a将预测参考像素#3确定为用于计算距离的参考像素。另外，在本变形例中，阈值设定部172c也根据帧内预测模式设定应该与距离进行比较的阈值。在此，阈值设定部172c设定的阈值为“3”。
<2.第二实施方式>
关于第二实施方式，以与第一实施方式的不同点为主进行说明。
第一实施方式是用于以滤波器是四抽头内插滤波器为前提来确定用于生成预测像素的滤波器的种类的实施方式。与此相对，第二实施方式是用于使滤波器的种类固定同时来确定滤波器的抽头数(即，预测参考像素的数量)的实施方式。
(2.1.帧内预测部的结构)
图9是示出本实施方式的图像编码装置1的帧内预测部170的结构的图。图像解码装置2的帧内预测部240具有与图像编码装置1的帧内预测部170相同的结构，并且进行相同的动作。
如图9所示，根据本实施方式的帧内预测部170包括预测模式选择部171、参考像素数量确定部172B和预测像素生成部173。预测模式选择部171与第一实施方式相同。
参考像素数量确定部172B确定用于生成预测像素的预测参考像素的数量(滤波器的抽头数)。参考像素数量确定部172B针对作为帧内预测的对象的对象块内的每个像素位置确定预测参考像素的数量。
预测像素生成部173通过对由参考像素数量确定部172B确定的数量的预测参考像素应用滤波器，从而从作为帧内预测的对象的块周边的参考像素中生成预测像素。
这样，通过能够以块单位或以像素单位改变用于生成预测像素的预测参考像素的数量，从而能够提高帧内预测的预测精度。另外，即使滤波器的种类为一种，也能够根据预测参考像素的数量改变滤波器特性。
在本实施方式中，参考像素数量确定部172B在确定与作为帧内预测的对象的块内的一个像素位置(预测对象像素)对应的预测参考像素的数量时，根据最接近该一个像素位置的参考像素的位置与该一个像素位置之间的距离，确定预测参考像素的数量。
这样，由于针对一个块内的每个像素位置确定滤波器，因此能够在对象块内以像素单位适当地分开使用滤波器。例如，在生成接近参考像素的像素位置处的预测像素的情况下减少预测参考像素的数量，在生成远离参考像素的像素位置处的预测像素的情况下增加预测参考像素的数量，从而能够获得适当的滤波特性。
接着，对根据本实施方式的参考像素数量确定部172B的结构进行说明。如图9所示，参考像素数量确定部172B包括参考像素确定部172a、距离计算部172b、阈值设定部172c和比较确定部172d。
参考像素确定部172a、距离计算部172b和阈值设定部172c分别进行与第一实施方式及其变形例相同的动作。
比较确定部172d通过将由距离计算部172b计算的距离与由阈值设定部172c设定的阈值进行比较，从而确定与对象像素对应的预测对象像素数，并将确定的预测对象像素数输出到预测像素生成部173。例如，比较确定部172d对距离为阈值以下的对象像素确定预测对象像素数A，对距离超过阈值的对象像素确定预测对象像素数B。预测像素数A是比预测像素数B少的数。例如，预测对象像素数A为“4”，预测对象像素数A为“5”或“6”。
(2.2.帧内预测部的动作流程)
图10是示出本实施方式的图像编码装置1的帧内预测部170的动作流程的示例的图。
如图10所示，在步骤S201中，预测模式选择部171选择应用于对象块的帧内预测模式。
在步骤S202中，参考像素确定部172a根据由预测模式选择部171选择的帧内预测模式针对对象块中的每个像素位置确定用于计算距离的参考像素。
在步骤S203中，距离计算部172b计算由参考像素确定部172a确定的参考像素的位置和对象像素的位置之间的距离。
在步骤S204中，阈值设定部172c根据由预测模式选择部171选择的帧内预测模式设定应该与距离进行比较的阈值。
在步骤S205中，比较确定部172d将由距离计算部172b计算出的距离与由阈值设定部172c设定的阈值进行比较。
在步骤S206中，比较确定部172d根据距离和阈值的比较结果，确定与对象像素对应的预测参考像素的数量(滤波器的抽头数量)。
在步骤S207中，预测像素生成部173根据由滤波器确定部172A确定的数量的预测参考像素生成预测像素。
在对象块内的全部预测像素的生成结束的情况下(步骤208中“是”的情况)，帧内预测部170(预测像素生成部173)输出与对象块对应的帧内预测图像。
另一方面，在对象块内的全部预测像素的生成未结束的情况下(步骤S208中“否”的情况)，将处理转移到对象块内的下一个预测对象像素(步骤S209)，对于下一个预测对象像素，进行距离的计算(步骤S203)、距离和阈值的比较(步骤S205)、滤波器的确定(步骤S206)以及预测像素的生成(步骤S206)。
(2.3.第二实施方式的变形例)
在上述的第二实施方式中，参考像素数量确定部172B针对作为帧内预测的对象的对象块内的每个像素位置根据与参考像素的距离确定预测参考像素的数量。
与此相对，在本变形例中，参考像素数量确定部172B在确定与作为帧内预测的对象的对象块对应的预测参考像素的数量时根据对象块的块尺寸确定预测参考像素的数量。例如，在块尺寸较小的情况下减少预测参考像素的数量，在块尺寸较大的情况下增加预测参考像素的数量，从而能够获得适当的滤波特性。
另外，所谓块尺寸，可以定义为对象块的纵方向的长度×横方向的长度，也可以定义为纵方向的长度或横方向的长度中的一个，也可以根据帧内预测方向切换使用纵方向的长度或横方向的长度中的哪一个。在根据帧内预测方向来切换使用纵方向的长度或横方向的长度中的哪一个的情况下，参考像素数量确定部172B例如在帧内预测模式为“2”～“34”时，将横方向的长度用作块尺寸，在帧内预测模式为“35”～“66”时，将纵方向的长度用作块尺寸。
图11是示出根据本变形例的图像编码装置1的帧内预测部170的动作流程的示例的图。
如图11所示，在步骤S301中，预测模式选择部171选择应用于对象块的帧内预测模式。
在步骤S302中，参考像素数量确定部172B取得对象块的块尺寸。
在步骤S303中，参考像素数量确定部172B根据对象块的块尺寸确定预测参考像素的数量(滤波器的抽头数)。例如，参考像素数量确定部172B将对象块的块尺寸与阈值进行比较，在块尺寸为阈值以下的情况下确定为预测对象像素数A，在块尺寸超过阈值的情况下确定为预测对象像素数B。
在步骤S304中，预测像素生成部173根据由滤波器确定部172A确定的数量的预测参考像素生成预测像素。
在对象块内的全部预测像素的生成结束的情况下(步骤305中“是”的情况)，帧内预测部170(预测像素生成部173)输出与对象块对应的帧内预测图像。
另一方面，在对象块内的全部预测像素的生成未结束的情况下(步骤308中“否”的情况)，将处理转移到对象块内的下一预测对象像素(步骤309)，并对下一预测对象像素进行预测像素的生成(步骤304)。
<3.其他实施方式>
在上述的第一实施方式和第二实施方式中，没有特别涉及转印。也可以在帧内预测模式为“34”以下的情况下，将对象块的上侧参考像素转印到左侧，在帧内预测模式大于“34”的情况下，将对象块的左侧参考像素转印到上侧。通过这样的转印，能够将参考像素在垂直方向或水平方向上排列成直线状，因此能够统一地进行滤波处理。在进行这样的转印的情况下，参考像素确定部172a也可以使用转印后的参考像素来计算上述距离。
也可以提供使计算机执行图像编码装置1进行的各种处理的程序以及使计算机执行图像解码装置2进行的各种处理的程序。程序可以记录在计算机可读介质中。如果使用计算机可读介质，则可以在计算机中安装程序。在此，记录有程序的计算机可读介质可以是非暂时性的记录介质。非暂时性的记录介质没有特别限定，例如可以是CD-ROM或DVD-ROM等记录介质。另外，也可以将执行图像编码装置1进行的各种处理的电路集成化，将图像编码装置1构成为半导体集成电路(芯片组、SoC)。同样，也可以将执行图像解码装置2进行的各种处理的电路集成化，将图像解码装置2构成为半导体集成电路(芯片组、SoC)。
在上文中，参考附图对实施方式进行了详细说明，但是具体的结构不限于上述说明，在不脱离主旨的范围内能够进行各种设计变更等。
另外，日本专利申请第2018-65780号(2018年3月29日提出申请)的全部内容通过引用并入本申请说明书。

Claims (10)

1.帧内预测装置，其对各个块进行帧内预测，所述各个块通过对构成动态图像的帧单位的图像进行划分而获得，所述帧内预测装置包括：
滤波器确定部，针对作为所述帧内预测的对象的一个对象块内的每个像素位置，从多种滤波器中确定用于生成预测像素的滤波器；以及
预测像素生成部，使用由所述滤波器确定部确定的所述滤波器从所述一个对象块周边的参考像素生成所述预测像素，
所述滤波器确定部在确定与所述一个对象块内的一个像素位置对应的所述滤波器时，根据最接近所述一个像素位置的参考像素的位置与所述一个像素位置之间的距离来确定所述滤波器。
2.根据权利要求1所述的帧内预测装置，其中，还包括预测模式选择部，所述预测模式选择部选择应用于所述一个对象块的帧内预测模式，
所述滤波器确定部包括：
参考像素确定部，确定最接近所述一个像素位置的参考像素；以及
距离计算部，计算由所述参考像素确定部确定的所述参考像素的位置与所述一个像素位置之间的距离，
所述参考像素确定部根据由所述预测模式选择部选择的所述帧内预测模式，确定使用所述一个对象块的上侧的参考像素和左侧的参考像素中的哪一个作为最接近所述一个像素位置的参考像素。
3.根据权利要求2所述的帧内预测装置，其中，所述滤波器确定部还包括：
阈值设定部，设定应该与所述距离进行比较的一个或多个阈值；以及
比较确定部，通过将由所述距离计算部计算出的所述距离与由所述阈值设定部设定的所述一个或多个阈值进行比较来确定与所述一个像素位置对应的所述滤波器，
所述阈值设定部根据由所述预测模式选择部选择的所述帧内预测模式设定所述一个或多个阈值。
4.根据权利要求2或3所述的帧内预测装置，其中，
所述预测像素生成部通过将所述滤波器应用于所述一个对象块周边的参考像素之中的根据由所述预测模式选择部选择的所述帧内预测模式而确定的多个预测参考像素来生成所述预测像素，
所述参考像素确定部确定由所述多个预测参考像素构成的参考像素列与从所述一个像素位置向所述帧内预测模式的预测方向延伸的线段的交点所对应的参考像素，
所述距离计算部计算由所述参考像素确定部确定的所述参考像素的位置与所述一个像素位置之间的距离。
5.帧内预测装置，其对各个块进行帧内预测，所述各个块通过对构成动态图像的帧单位的图像进行划分而获得，所述帧内预测装置包括：
参考像素数量确定部，确定用于生成预测像素的预测参考像素的数量；以及
预测像素生成部，通过对所述参考像素数量确定部所确定的数量的预测参考像素应用滤波器从作为所述帧内预测的对象的块周边的参考像素中生成所述预测像素，
所述参考像素数量确定部对于作为帧内预测的对象的每个块或者对于作为所述帧内预测的对象的块内的每个像素位置确定所述预测参考像素的数量。
6.根据权利要求5所述的帧内预测装置，其中，
所述参考像素数量确定部在确定与作为所述帧内预测的对象的块内的一个像素位置对应的所述预测参考像素的数量时，根据最接近所述一个像素位置的参考像素的位置与所述一个像素位置之间的距离来确定预测参考像素的数量。
7.根据权利要求5所述的帧内预测装置，其中，
所述参考像素数量确定部在确定与作为所述帧内预测的对象的一个块对应的所述预测参考像素的数量时，根据所述一个块的块尺寸来确定所述预测参考像素的数量。
8.图像编码装置，包括权利要求1至7中任一项所述的帧内预测装置。
9.图像解码装置，包括权利要求1至7中任一项所述的帧内预测装置。
10.程序，使计算机作为权利要求1至7中任一项所述的帧内预测装置发挥功能。
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