JP2003299100A - 動画像符号化方法、動画像復号方法、動画像符号化装置、動画像復号装置、動画像符号化プログラム、動画像復号プログラム、動画像符号化プログラムを記録した記録媒体、動画像復号プログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

動画像符号化方法、動画像復号方法、動画像符号化装置、動画像復号装置、動画像符号化プログラム、動画像復号プログラム、動画像符号化プログラムを記録した記録媒体、動画像復号プログラムを記録した記録媒体

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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T9/00Image coding
    • G06T9/004Predictors, e.g. intraframe, interframe coding

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画面を領域に分割し、領域毎に画像を符号化
するのに、画面内に前景と背景が有る場合にも符号化効
率を高める。 【解決手段】 画像入力部101からのマクロブロック
毎の画像を、動き探索部102が分割指定部104ある
いは105からの分割パターン情報に従って分割される
分割単位毎に参照画像も変更しながら動き探索を行う。
参照画像メモリ107は動き探索と動き補償に使う参照
画像を蓄積する。分割決定部106は動き探索部で得ら
れる動き探索コストの最小値から分割パターンを決定す
る。動き補償予測誤差符号化部103は動き補償を行い
予測誤差を符号化する。動きベクトル符号化部109は
動きベクトルを符号化する。参照画像指定符号化部10
8は参照画像を指定する情報を符号化する。分割パター
ン符号化部110と111は分割決定部の決定によりそ
れぞれ分割パターン情報を符号化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、動画像符号化に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】動画像符号化には画面を領域に分割して
領域毎に符号化を行う方法がある。例えば、画面を縦横
16画素(16×16)のマクロブロック(MB)に分
割し、MB単位に符号化を行う。輝度情報についてはM
Bを更に縦横8画素(8×8)のブロックまたは縦横4
画素(4×4)のブロックに分割して、ブロック毎に画
像情報を直交変換等のブロック符号化する。
【0003】動画像でフレーム間予測符号化を使う場合
には、ブロック毎に参照画像と原画像との間の予測誤差
を符号化するため、ブロック毎に符号化する予測誤差の
有無を示す情報をMB毎に符号化することにより、予測
誤差が無い場合に符号化効率を向上することができる。
【0004】更に、フレーム間予測符号化には、領域毎
に動き情報を加える動き補償符号化や、参照画像を複数
備え参照画像を選択して符号化する方法がある。MBを
更に分割した分割単位毎に動きベクトルや参照画像指定
情報を符号化することができる。この分割単位は上記の
ブロックと一致しない場合もあり、例えば4×4ブロッ
ク毎に直交変換する場合には「ITU-TSG16 Q.6、“H.26L
Test Model Long Term Number8(TML-8)draft0,"VCEG-N
10,Sep,2001」に記載されている、図5に示すような分
割が可能である。
【0005】更に、動きベクトルや参照画像を変更して
予測誤差を低減し符号化効率を向上するだけではなく、
分割単位毎にフレーム内符号化を行うかどうかを選択
し、より符号化効率の高い方法を選択することができ
る。
【0006】分割パターン情報は、MB毎にエントロピ
ー符号化される。例えば「ITU-TSG16 Q.6、“H.26L Tes
t Model Long Term Number8(TML-8)draft0,"VCEG-N10,S
ep,2001」で可変長符号化する場合には、下記の表1に
記載の可変長符号をパターン毎に割り当てる。
【0007】分割パターン情報を可変長符号化する場合
には、一般的に発生頻度の高いパターンほど短い符号長
の符号を割り当てることにより符号化効率を向上する。
符号化対象領域に関する符号量が少ないものほど発生頻
度を多くするようにすると画面全体の符号量が低減され
るため、フレーム間予測符号化をする領域では一般的
に、直交変換係数の符号量以外の合計が少ない場合ほど
発生頻度を多くする。分割数が多いとそれだけ領域全体
の動きベクトルや参照画像を指定する情報の符号量の合
計が多くなるため、一般的に分割数が少ないほど符号長
の短い符号が割り当てられる。下記の表1に記載の符号
も分割数の少ないものほど短い符号が割り当てられる。
【0008】
【表1】
【0009】
【発明が解決しようとする課題】16×16画素のMB
を4×4ブロック毎に直交変換する場合には、領域を2
分割する場合に、例えば「ITU-T SG16Q.6,“Refined Re
sults on the Low-overhead Prediction Modes,"VCEG-O
22,Nov,2001」に記載の、図6に示すような分割をする
ことが可能である。この分割では、画面内に前景と背景
が有る場合に前景と背景の境界部分で分割することが可
能となり、より予測誤差を低減することが可能となる。
【0010】分割数に従って分割パターン情報に対する
可変長符号を割り当てると、図6の各番号に対応した表
1の符号になる。図5のパターンで5ビットであった表
1における4番目の分割パターンは図6では9ビットに
なる。
【0011】しかし、図6で新たに設定した分割パター
ンに沿って前景と背景の境界が存在する割合が多いとは
限らない。例えば、図6における第8番目の分割パター
ンでは斜め方向に分割されるが、一般的に世の中の建造
物は水平垂直方向の平面で構成される等、水平垂直方向
の境界が多い。従って、分割パターン自体は図6で新規
に設定したものよりも、図5に元々存在した図6におけ
る16番目の方が多くなる傾向がある。この場合には、
図6における16番目の分割パターンでの直交変換係数
符号量以外の符号量合計が、図6における8番目のもの
よりも多くても、実際の符号化では16番目の分割パタ
ーンを選択する場合が多くなる。そのため図5における
5ビットから図6における9ビツトに加算された分だけ
画面全体の符号化効率が低下する。
【0012】本発明の目的は、上記の課題を解決した動
画像符号化方法と装置、動画像復号方法と装置、これら
のプログラム、これらのプログラムを記録した記録媒体
を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するため、以下の動画像符号化方法と動画像符号化
装置、動画像復号方法と動画像復号装置、これらのプロ
グラム、これらプログラムを記録した記録媒体を特徴と
する。
【0014】(1)請求項1に記載の発明では、画面を
領域に分割し領域毎に符号化する動画像符号化方法であ
って、領域を更に分割することを示す情報を符号化する
分割指定符号化過程と、更に分割する場合に分割位置を
示す情報を符号化する分割位置符号化過程と、を有する
ことを特徴とする。
【0015】(2)請求項2に記載の発明では、領域毎
に動き補償を行う、請求項1に記載の動画像符号化方法
であって、更に分割した分割領域毎に動きベクトルを符
号化する動きベクトル符号化過程を有することを特徴と
する。
【0016】(3)請求項3に記載の発明では、参照画
像を複数蓄積して領域毎に参照画像を指定する、請求項
1に記載の動画像符号化方法であって、更に分割した分
割領域毎に参照画像を指定する情報を符号化する参照画
像指定情報符号化過程を有することを特徴とする。
【0017】(4)請求項4に記載の発明では、画面を
領域に分割し、領域毎に動き補償を行い、領域毎に参照
画像を指定する動画像符号化方法であって、領域を更に
分割し、かつ分割領域が同じ動きベクトルを使用するこ
とを示す情報、または分割領域が異なる動きベクトルを
使用することを示す情報のいずれかを符号化する分割指
定動きベクトル符号化過程と、更に分割する場合に分割
位置を示す情報を符号化する分割位置符号化過程と、を
有することを特徴とする。
【0018】(5)請求項5に記載の発明では、画面を
領域に分割し、領域毎に動き補償を行い、領域毎に参照
画像を指定する動画像符号化方法であって、領域を更に
分割し、かつ分割領域が同じ参照画像を使用することを
示す情報、または分割領域が異なる参照画像を使用する
ことを示す情報のいずれかを符号化する分割指定参照画
像符号化過程と、更に分割する場合に分割位置を示す情
報を符号化する分割位置符号化過程と、を有することを
特徴とする。
【0019】(6)請求項6に記載の発明では、画面を
領域に分割した領域毎に復号する動画像復号方法であっ
て、領域を更に分割することを示す情報を復号する分割
指定復号過程と、更に分割する場合に分割位置を示す情
報を復号する分割位置復号過程と、を有することを特徴
とする。
【0020】(7)請求項7に記載の発明では、領域毎
に動き補償を行う、請求項6に記載の動画像復号方法で
あって、更に分割した分割領域毎に動きベクトルを復号
する動きベクトル復号過程を有することを特徴とする。
【0021】(8)請求項8に記載の発明では、参照画
像を複数蓄積して領域毎に参照画像を指定する、請求項
6に記載の動画像復号方法であって、更に分割した分割
領域毎に参照画像を指定する情報を復号する参照画像指
定情報復号過程を有することを特徴とする。
【0022】(9)請求項9に記載の発明では、画面を
領域に分割し、領域毎に動き補償を行い、領域毎に参照
画像を指定する動画像復号方法であって、領域を更に分
割し、かつ分割領域が同じ動きベクトルを使用すること
を示す情報、または分割領域が異なる動きベクトルを使
用することを示す情報のいずれかを復号する分割指定動
きベクトル復号過程と、更に分割する場合に分割位置を
示す情報を復号する分割位置復号過程と、を有すること
を特徴とする。
【0023】(10)請求項10に記載の発明では、画
面を領域に分割し、領域毎に動き補償を行い、領域毎に
参照画像を指定する動画像復号方法であって、領域を更
に分割し、かつ分割領域が同じ参照画像を使用すること
を示す情報、または分割領域が異なる参照画像を使用す
ることを示す情報のいずれかを復号する分割指定参照画
像復号過程と、更に分割する場合に分割位置を示す情報
を復号する分割位置復号過程と、を有することを特徴と
する。
【0024】(11)請求項11に記載の発明では、画
面を領域に分割し領域毎に参照画像を変更し動き補償を
行う動画像符号化装置であって、画像を入力する画像入
力部と、領域を更に分割する位置を示す、第1の分割パ
ターンを指定する第1分割指定部と、第1分割指定部で
更に予め設定された個数に分割されることを指定した場
合に、その分割位置を示す第2の分割パターンを指定す
る第2分割指定部と、第1分割指定部あるいは第2分割
指定部からの分割パターン情報に従って分割される分割
単位毎に参照画像も変更しながら動き探索を行う動き探
索部と、参照画像を蓄積する参照画像メモリと、動き探
索結果から領域の分割パターンを決定する分割決定部
と、動き補償を行い、予測誤差を符号化する動き補償予
測誤差符号化部と、動きベクトルを符号化する動きベク
トル符号化部と、参照画像を指定する情報を符号化する
参照画像指定符号化部と、第1の分割パターン情報を符
号化する第1分割パターン符号化部と、第2の分割パタ
ーン情報を符号化する第2分割パターン符号化部と、を
備えたことを特徴とする。
【0025】(12)請求項12に記載の発明では、請
求項11に記載の動画像符号化装置であって、入力画像
の特徴量を解析する画像解析部と、画像解析部で得られ
る情報から分割位置を決定する分割領域指定部と、分割
領域情報を符号化する分割領域符号化部と、を備えた事
を特徴とする。
【0026】(13)請求項13に記載の発明では、画
面を領域に分割し領域毎に参照画像を変更し動き補償を
行う動画像復号装置であって、第1分割パターン情報を
復号する第1分割パターン復号部と、第2分割パターン
を復号する第2分割パターン復号部と、動きベクトルを
復号する動きベクトル復号部と、参照画像指定情報を復
号する参照画像指定情報復号部と、参照画像を蓄積する
参照画像メモリと、動き補償を行い、予測誤差を復号す
る動き補償予測誤差復号部と、を備えたことを特徴とす
る。
【0027】(14)請求項14に記載の発明では、請
求項13に記載の動画像復号装置であって、分割領域情
報を復号する分割領域復号部を備えたことを特徴とす
る。
【0028】(15)請求項15に記載の発明では、請
求項1〜5のいずれか1項に記載の動画像符号化方法、
または請求項11、12のいずれか1項に記載の動画像
符号化装置を、コンピュータで実行可能なプログラムと
して構成したことを特徴とする。
【0029】(16)請求項16に記載の発明では、請
求項6〜10のいずれか1項に記載の動画像復号方法、
または請求項13、14のいずれか1項に記載の動画像
復号装置を、コンピュータで実行可能なプログラムとし
て構成したことを特徴とする。
【0030】(17)請求項17に記載の発明では、請
求項1〜5のいずれか1項に記載の動画像符号化方法、
または請求項11、12のいずれか1項に記載の動画像
符号化装置を、コンピュータで実行可能にしたプログラ
ムを、コンピュータが読取可能な記録媒体に記録したこ
とを特徴とする。
【0031】(18)請求項18に記載の発明では、請
求項6〜10のいずれか1項に記載の動画像復号方法、
または請求項13、14のいずれか1項に記載の動画像
復号装置を、コンピュータで実行可能にしたプログラム
を、コンピュータが読取可能な記録媒体に記録したこと
を特徴とする。
【0032】以上までの各項において、請求項1等に記
載の発明によれば、第1の分割パターン情報では複数に
分割することを示す情報のみ符号化し、第2の分割パタ
ーン情報で分割位置を示す情報を符号化することができ
る。これにより、更に分割数の多い分割パターンで分割
する場合の、第1の分割パターン情報の符号量を低減す
ることができる。
【0033】例えば、第1の分割パターン情報では2分
割することを示す情報のみ符号化し、第2の分割パター
ン情報で2分割する位置を示す情報を符号化する。これ
により、4分割や16分割する場合の、第1の分割パタ
ーン情報の符号量を低減することができる。
【0034】この場合、分割パターンは図7のようにな
り、第1の分割パターン情報の第2番目は2分割する事
を示し、これを選択された場合に第2の分割パターン情
報として2−1から2−14までの分割パターンのうち
いずれかを選択する。
【0035】この場合に割り当てられる符号は、第1の
分割パターンと第2の分割パターンを組み合わせたもの
である。例えば、第1の分割パターンとして、表1にお
ける番号2の010を割り当て、続いて第2の分割パタ
ーンとして下記の表2における各番号の符号を割り当て
られる。
【0036】
【表2】
【0037】更に、第1の分割パターン情報で複数に分
割することを示す符号を複数用意することにより、第2
の分割パターン情報で示す分割位置情報の符号量を削減
することができる。
【0038】例えば、第1の分割パターン情報で2分割
することを示す符号を2つ持つ場合には分割パターンは
図8のようになり、第1の分割パターン情報の第2番目
または第3番目が2分割する事を示し、これらのうちい
ずれかを選択された場合に第2の分割パターン情報とし
て2−1から2−7までかあるいは3−1から3−7ま
での分割パターンのうちいずれかを選択する。
【0039】この場合に割り当てられる符号は、第1の
分割パターンと第2の分割パターンを組み合わせたもの
である。例えば、まず第1の分割パターンとして表1に
おける番号2の010か番号3の011を割り当て、続
いて第2の分割パターンとして同じく表1における各番
号の符号を割り当てられる。これにより、第1の分割パ
ターン情報で複数に分割することを示す符号を1つ用意
する場合よりも、符号長の短い符号を割り当てることが
できる。
【0040】また、複数に分割する位置は図7や図8に
限られず、符号化側と復号側で同じ分割パターン情報を
持つものであればよく、分割位置を第2の分割パターン
番号で示すことができる。
【0041】更に、符号化側と復号側で同じパターン情
報を持たずとも、符号化側で分割単位の領域情報を符号
化し復号側で同情報を復号することにより、分割位置を
明示的に符号化することも可能である。特に、この場合
には、直交変換するブロックの境界に一致しない位置を
分割位置にすることも可能である。例えば、図10中の
灰色で示した領域を分割単位Aとし、白色で示した領域
を分割単位Bとすることも可能である。2分割単位の領
域情報の符号化には、例えば、JBIG等の2値画像符
号化と同様な手法や、分割位置をチェイン符号化やFA
X等で使用されているMH符号化で符号化することが可
能である。
【0042】N分割単位の領域情報の符号化には、例え
ば、JPEG−LS等の多値画像符号化を用いることも
可能である。境界をまたぐブロックの直交変換方法とし
ては、分割単位毎に符号化しても、境界を関係なく画像
情報を符号化してもよい。分割単位毎に符号化する方法
では、例えば、次のように符号化する。
【0043】図11に示すように、(a)のような位置
に境界がある場合に分割単位Aのフレーム内符号化する
場合には、まず分割単位Aのブロックとして(b)に示
すように境界画素で分割単位Bの位置の画像情報をパデ
ィングしてブロック内画素を作成する。そして、ブロッ
クを直交変換する。分割単位Aをフレーム間予測符号化
する場合には、分割単位Bの位置の部分は予測誤差無し
として直交変換する。境界を関係なく画像情報を直交変
換する方法では、図11(a)にある画像情報をそのま
ま直交変換する。
【0044】このように分割単位の領域情報を符号化す
る方法によれば、符号化側で任意の位置に分割境界を設
定することができ、より符号化効率を向上することがで
きる。この方法は分割パターン情報を分割パターン番号
で示す方法と組み合わせることが可能である。例えば、
この方法を、図7における第2の分割パターン情報の2
−15や、図8における第2の分割パターン情報の2−
8等に割り当てることにより、分割位置を任意に指定す
るかどうかを選択することができる。
【0045】請求項2等に記載の発明によれば、請求項
1等に記載の発明に従って分割した分割単位ごとに動き
ベクトルを符号化することができる。これにより、複数
の分割単位で同じ参照画像を使用するが異なる動きベク
トルを使用する場合に、分割単位毎に動きベクトルを符
号化することができる。
【0046】請求項3等に記載の発明によれば、請求項
1等に記載の発明に従って分割した分割単位ごとに参照
画像指定情報を符号化することができる。これにより、
複数の分割単位で同じ動きベクトルを使うが異なる参照
画像を使用する場合に、分割単位毎に参照画像指定情報
を符号化することができる。
【0047】更に、参照画像指定情報の特定の値を示す
場合に、その分割単位をフレーム内符号化することを示
すようにする方法も可能である。例えば、参照画像指定
情報として0を指定した場合にフレーム内符号化を行
い、0以外の場合に参照画像指定情報によって指定され
る画像を参照画像にする方法も可能である。
【0048】請求項4等に記載の発明によれば、請求項
1等に記載の発明に従って分割した分割単位ごとに異な
る動きベクトルを使用するか、複数の分割単位で同じ動
きベクトルを使用するのかを選択することができる。こ
れにより、複数の分割単位で同じ動きベクトルを使用す
るが異なる参照画像を使用する場合に、分割単位毎に動
きベクトルを符号化することを避けることができる。
【0049】例えば、分割した分割単位ごとに異なる動
きベクトルを使用する場合に第1の分割パターン情報の
第3番目を選択し、複数の分割単位で同じ動きベクトル
を使用する場合に第1の分割パターン情報の第2番目を
選択する。この場合、分割パターンは図9のようにな
り、第1の分割パターン情報の第2番目と第3番目は2
分割する事を示し、これを選択された場合に第2の分割
パターン情報として2−1から2−14までかあるいは
3−1から3−14までの分割パターンのうちいずれか
を選択する。
【0050】この場合に割り当てられる符号は第1の分
割パターンと第2の分割パターンを組み合わせたもので
ある。例えば、まず第1の分割パターンとして表1にお
ける番号2の010か番号3の011を割り当て、続い
て第2の分割パターンとして表2における各番号の符号
を割り当てられる。
【0051】請求項5等に記載の発明によれば、請求項
1等に記載の発明に従って分割した分割単位ごとに異な
る参照画像を使用するか、複数の分割単位で同じ参照画
像を使用するのかを選択することができる。これによ
り、複数の分割単位で同じ参照画像を使用するが異なる
動きベクトルを使用する場合に、分割単位毎に参照画像
指定情報を符号化することを避けることができる。
【0052】例えば、分割した分割単位ごとに異なる参
照画像を使用する場合に第1の分割パターン情報の第3
番目を選択し、複数の分割単位で同じ参照画像を使用す
る場合に第1の分割パターン情報の第2番目を選択す
る。
【0053】この場合、分割パターンは図9のようにな
り、第1の分割パターン情報の第2番目と第3番目は2
分割する事を示し、これを選択された場合に第2の分割
パターン情報として2−1から2−14までかあるいは
3−1から3−14までの分割パターンのうちいずれか
を選択する。
【0054】この場合に割り当てられる符号は、第1の
分割パターンと第2の分割パターンを組み合わせたもの
である。例えば、まず第1の分割パターンとして表1に
おける番号2の010か番号3の011を割り当て、続
いて第2の分割パターンとして表2における各番号の符
号を割り当てられる。
【0055】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図面を参照し
て説明する。
【0056】3フレーム分の参照画像メモリを備えてお
き、16×16画素のMB(マクロブロック)毎に入力
画像を符号化し、MBを分割した分割単位ごとに動きベ
クトルと参照画像を指定する方法について示す。
【0057】分割パターンは図9と同様であり、第1の
分割パターンでは参照画像が分割単位毎に異なる場合に
は第3番目を選択し、MB内の全ての分割単位で同じで
ある場合には第2番目を選択するものとする。分割パタ
ーンは入力MBの符号化に必要な符号量の予測値(動き
探索コストと呼ぶことにする)に基づいて決定するもの
とする。動き探索コストは以下の式(1)によって計算
されるものとする。
【0058】
【数1】
【0059】ここで、N()は各符号化情報の符号量を
示す。iはMB内の分割領域を示す。MBmodeは分
割パターン情報を表し、CBPは4×4画素のブロック
毎にブロック内に直交変換すべき画像情報や予測誤差が
あるかどうかを示す情報を表し、MViは分割領域iの
動きベクトル情報を表し、REFiは分割領域iの参照
画像を指定する情報を表す。MADiは動き探索位置で
の絶対値差分和を示し、以下の式(2)によって計算さ
れる。jは分割領域内iの画素を示し、f(j,t)は
時刻tにおける入力画像の画素jの画像情報を示す。
【0060】
【数2】
【0061】画像符号化装置の構成を図1に示す。画像
をMB毎に入力する画像入力部101と、第1の分割パ
ターンを指定する第1分割指定部104と、MBを2分
割する際の第2の分割パターンを指定する第2分割指定
部105と、第1分割指定部あるいは第2分割指定部か
らの分割パターン情報に従って分割される分割単位毎に
参照画像も変更しながら動き探索を行い、動き探索コス
トの最小値を求める動き探索部102と、動き探索と動
き補償に使う参照画像を蓄積する参照画像メモリ107
と、動き探索部102で得られる動き探索コストの最小
値から分割パターンを決定する分割決定部106と、動
き補償を行い予測誤差を符号化する動き補償予測誤差符
号化部103と、動きベクトルを符号化する動きベクト
ル符号化部109と、参照画像を指定する情報を符号化
する参照画像指定符号化部108と、第1の分割パター
ン情報を符号化する第1分割パターン符号化部110
と、分割決定部が2分割すると決定した際に第2の分割
パターン情報を符号化する第2分割パターン符号化部1
11とを備える。
【0062】このような前提のもとで画像が入力された
場合の動作は次のようになる。
【0063】まず、画像入力部101から16×16画
素の画像が入力される。動き探索部102は、第1分割
指定部104によって指定される第1番目の分割パター
ン毎に動き探索を行い、動き探索コストの最小値を求め
る。続いて、第1分割指定部104は、第2番目と第3
番目の分割パターンに対応してMBを2分割することを
指定するため、第2分割指定部105が分割パターンを
指定する。動き探索部102は、第2分割指定部105
によって指定される各分割パターン毎に動き探索を行
い、動き探索コストの最小値を求める。続いて、第1分
割指定部104で第4番目から第7番目までの分割パタ
ーンに対して、それぞれ動き探索を行い、動き探索コス
トの最小値を求める。
【0064】分割決定部106は、分割パターン毎に得
られた動き探索コストの最小値を比較して、値が最小と
なる分割パターン(最小分割パターン)を求める。最小
分割パターンが、第1の分割パターン情報で第1番目ま
たは第4番目から第7番目の分割パターンである場合に
は、第1分割パターン符号化部104は第1の分割パタ
ーン情報を符号化する。このとき、第2分割パターン符
号化部105は何も符号化しない。
【0065】動きベクトル符号化部109は、最小分割
パターンとなる動きベクトルを分割単位毎に符号化し、
参照画像指定符号化部は最小分割パターンとなる参照画
像指定情報を符号化する。
【0066】動き補償予測誤差符号化部103は、最小
分割パターンとなる参照画像を使って予測誤差を求め予
測誤差を符号化する。最小分割パターンが、第1の分割
パターン情報で2分割(第2番目または第3番目の分割
パターン)である場合には、第1分割パターン符号化部
104は第1の分割パターン情報を符号化し、第2分割
パターン符号化部105は第2の分割パターン情報を符
号化する。このとき、最小分割パターンで参照画像指定
情報が2分割単位で異なる場合には第1の分割パターン
情報として第3番目を、参照画像指定情報が2分割単位
で同じ場合には第1の分割パターン情報として第2番目
を符号化する。
【0067】動きベクトル符号化部109は、動きベク
トルを分割単位毎に符号化する。
【0068】参照画像指定符号化部108は、第1の分
割パターン情報で第2番目が最小分割パターンである場
合にはMB毎の参照画像指定情報を符号化し、第1の分
割パターン情報で第3番目が最小分割パターンである場
合には分割単位毎の参照画像指定情報を符号化する。
【0069】動き補償予測誤差符号化部103は、最小
分割パターンとなる参照画像を使って予測誤差を求め予
測誤差を符号化する。
【0070】続いて、この画像符号化装置で出力される
符号化データを復号する画像復号装置の動作を示す。
【0071】画像復号装置の構成を図2に示す。MBの
第1分割パターン情報を復号する第1分割パターン復号
部112と、第2分割パターンを復号する第2分割パタ
ーン復号部113と、第1分割パターン情報または第2
分割パターン情報に従って分割単位毎の動きベクトルを
復号する動きベクトル復号部114と、第1分割パター
ン情報または第2分割パターン情報に従って分割単位毎
の参照画像指定情報を復号する参照画像指定情報復号部
115と、動き補償に使う参照画像を蓄積する参照画像
メモリ107と、動き補償を行い予測誤差を復号する動
き補償予測誤差復号部116とを備える。
【0072】このような前提のもとで符号化データは次
のように復号される。
【0073】まず、第1分割パターン復号部112は第
1の分割パターン情報を復号する。第1の分割パターン
情報が図9において第1番目または第4番目から第7番
目を示す場合には、第1の分割パターンで示される分割
単位数だけ、動きベクトルと参照画像指定情報を復号す
る。そして、動き補償を行い、予測誤差を復号して復号
画像を得る。
【0074】第1の分割パターン情報が図9において第
2番目を示す場合には、続いて第2の分割パターン情報
を復号する。そして、第2の分割パターンの分割単位数
である数2だけ、動きベクトルを復号する。
【0075】第1の分割パターン情報が図9における第
2番目を示す場合には参照画像指定情報がMB毎に1つ
のみであるため、参照画像指定情報は1つだけ復号す
る。そして、動き補償を行い予測誤差を復号して復号画
像を得る。
【0076】第1の分割パターン情報が図9において第
3番目を示す場合には、続いて第2の分割パターン情報
を復号する。そして、第2の分割パターンの分割単位数
である数2だけ、動きベクトルと参照画像指定情報を復
号する。そして動き補償を行い、予測誤差を復号して復
号画像を得る。
【0077】以上のように、本実施形態によれば、第1
の分割パターン情報では複数に分割することを示す情報
のみ符号化し、第2の分割パターン情報で分割位置を示
す情報を符号化することができる。これにより、更に分
割数の多い分割パターンで分割する場合の、第1の分割
パターン情報の符号量を低減することができる。
【0078】なお、本実施形態では、2分割する際に2
分割単位で参照画像が同じ場合と異なる場合とで異なる
第1の分割パターン情報を与えたが、第2番目で動きベ
クトルが同じ場合を示し、第3番目で動きベクトルが異
なる場合を示すことも可能である。この場合には第2番
目と第3番目の両方で、分割単位毎に参照画像指定情報
を符号化する必要がある。
【0079】また、参照画像指定番号の特定の番号をフ
レーム内符号化の指定に割り当てることにより、分割単
位がフレーム内符号化を行うことを指定することも可能
である。この場合、動き探索部102では、動き探索コ
ストとしてフレーム内符号化を行う場合のコストを算出
する。このコストは例えば式(1)と(3)によって計
算される。
【0080】
【数3】
【0081】また、分割パターン情報を分割パターン番
号によって示したが、分割位置を2値画像符号化により
符号化する方法も可能である。例えば、図9における、
第2の分割パターン情報の2−15または3−15に、
分割位置を2値画像符号化データによって示す事を割り
当てることも可能である。
【0082】この場合の画像符号化装置の構成例は図3
のようになる。図1の構成に追加して、入力画像の特徴
量を解析する画像解析部117と、画像解析部で得られ
る情報から分割位置を決定する分割領域指定部118
と、分割領域情報をJBIGにより符号化する分割領域
符号化部106とを備える。
【0083】まず、画像解析部117は入力画像のエッ
ジを検出し、分割領域指定部118はエッジに沿って画
像を2分割する分割位置を決定する。その後、上記の画
像符号化装置の動作例と同様に動き探索部102が各分
割パターンに対する動き探索コストの最小値を求める。
第2の分割パターン2−15と3−15の際に使用され
る動き探索コストは式(4)で計算される。MADi
は、フレーム間予測符号化を用いる場合には式(2)を
使い、フレーム内予測符号化を用いる場合には式(3)
を使う。N(Bi)は分割領域iの領域情報符号量であ
る。
【0084】
【数4】
【0085】動き探索コストの最小値を求めた結果、第
2の分割パターン2−15または3−15が最小となっ
た場合には、第1の分割パターン情報と第2の分割パタ
ーン情報の他に、分割領域情報もJBIGにより符号化
して出力する。
【0086】ここで出来る符号化データを復号する画像
復号装置の構成例を図4に示す。図2の構成に追加し
て、分割領域情報を復号する分割領域復号部120を備
える。第2分割パターン復号部113が2−15または
3−15を復号すると、分割領域復号部120は分割領
域情報をJBIGを使って復号して、分割位置を求め
る。
【0087】なお、実施形態では、参照画像を複数フレ
ーム分備えたが、1フレーム分備える構成にすることも
可能である。この場合には画像符号化装置と画像復号装
置に参照画像メモリを備えない。また、第1の分割パタ
ーンは図7または図8となる。
【0088】また、本実施形態では2分割する場合の実
施形態を示したが、本方式はN分割(Nは整数)する方
法に適用することも可能である。この場合には第2の分
割パターンとして、N分割する分割パターンを定義す
る。更に、2分割する分割パターンも図9に記載のパタ
ーン以外の分割パターンも定義することが可能である。
【0089】また、本実施形態では、分割位置を画像符
号化装置内で決定する場合に、マクロブロック毎に分割
領域情報を符号化したが、分割領域情報はフレーム毎に
符号化しても良い。例えば、MPEG−4における任意
形状画像符号化方式のように、分割領域情報が画像符号
化装置内で決定されるのではなく、予め指定される場合
にはフレーム毎に分割領域情報を符号化しておき、その
分割領域情報に従って各マクロブロックを2分割する。
【0090】また、動き補償において、平行移動だけで
はなく、回転や拡大を行うことも好適である。例えば、
文献「石川ら、“マルチパラメータ動き補償を用いた動
画像の3D/2Dハイブリッド符号化、”信学技報IE20
01-76,pp.15-22,2001」では、回転運動に対して回転角
度を示す情報によって予測画像を作成して回転角度情報
を符号化する方法や、拡大運動に対して拡大率を示す情
報によって予測画像を作成して拡大率情報を符号化する
方法を用いている。
【0091】また、画像情報と予測誤差の符号化には、
DCTやアダマール変換やWavelet変換等の直交
変換や、ベクトル量子化を用いても良い。さらに、複数
フレーム分の画像情報をまとめて直交変換しても良い。
例えば、文献「石川ら、“マルチパラメータ動き補償を
用いた動画像の3D/2Dハイブリッド符号化、”信学
技報IE2001-76,pp.15-22,2001」のように、複数フレー
ム分の画像情報をDCTしたり、文献「J.-R.Ohm,"Thre
e-dimentional subband coding with motion compensat
ion,"IEEE Trans.,Image Process.,vol.3,pp.559-571,1
994」のように複数フレーム分の画像情報をWavel
et変換しても良い。
【0092】なお、本発明は、図1〜図4に示した方法
又は装置の一部又は全部の処理機能をプログラムとして
構成してコンピュータを用いて実現すること、あるいは
これら処理手順をプログラムとして構成してコンピュー
タに実行させることができる。また、コンピュータでそ
の各部の処理機能を実現するためのプログラム、あるい
はコンピュータにその処理手順を実行させるためのプロ
グラムを、そのコンピュータが読み取り可能な記録媒
体、例えば、FD(フロッピーディスク:登録商標)、
MO、ROM、メモリカード、CD、DVD、リムーバ
ブルディスクなどに記録して、保存したり、提供したり
することが可能であり、また、インターネットのような
通信ネットワークを介して配布したりすることが可能で
ある。
【0093】
【発明の効果】本発明によれば、領域毎に画像を符号化
するときに、第1の分割パターン情報では領域を更に複
数に分割することを示す情報のみ符号化し、第2の分割
パターン情報で分割位置を示す情報を符号化することが
できる。
【0094】更に、分割数の多い分割パターンで分割す
る場合の、第1の分割パターン情報の符号量を低減する
ことができる。
【0095】従って、符号量の増加を抑えつつ、画面内
に前景と背景が有る場合に前景と背景の境界部分で2分
割することが可能となり、より予測誤差を低減すること
が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態における画像符号化装置の構成1。
【図2】実施形態における画像復号装置の構成1。
【図3】実施形態における画像符号化装置の構成2。
【図4】実施形態における画像復号装置の構成2。
【図5】分割パターン例1。
【図6】分割パターン例2。
【図7】分割パターン例3。
【図8】分割パターン例4。
【図9】分割パターン例5。
【図10】分割パターン例6。
【図11】ブロック内画素生成の例。
【符号の説明】
101…画像入力部 102…動き探索部 103…動き補償予測誤差符号化部 104…第1分割指定部 105…第2分割指定部 106…分割決定部 107…参照画像メモリ 108…参照画像指定符号化部 109…動きベクトル符号化部 110…第1分割パターン符号化部 111…第2分割パターン符号化部 112…第1分割パターン復号部 113…第2分割パターン復号部 114…動きベクトル復号部 115…参照画像指定復号部 116…動き補償予測誤差復号部 117…画像解析部 118…分割領域指定部 119…分割領域符号化部 120…分割領域復号部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5C059 MA00 MA04 MA05 MA22 MA23 MA24 MC11 MC18 MC38 RC11 UA02 UA05 UA33 (54)【発明の名称】 動画像符号化方法、動画像復号方法、動画像符号化装置、動画像復号装置、動画像符号化プログ ラム、動画像復号プログラム、動画像符号化プログラムを記録した記録媒体、動画像復号プログ ラムを記録した記録媒体

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画面を領域に分割し領域毎に符号化する
    動画像符号化方法であって、 領域を更に分割することを示す情報を符号化する分割指
    定符号化過程と、 更に分割する場合に分割位置を示す情報を符号化する分
    割位置符号化過程と、を有することを特徴とする動画像
    符号化方法。
  2. 【請求項2】 領域毎に動き補償を行う、請求項1に記
    載の動画像符号化方法であって、 更に分割した分割領域毎に動きベクトルを符号化する動
    きベクトル符号化過程を有することを特徴とする動画像
    符号化方法。
  3. 【請求項3】 参照画像を複数蓄積して領域毎に参照画
    像を指定する、請求項1に記載の動画像符号化方法であ
    って、 更に分割した分割領域毎に参照画像を指定する情報を符
    号化する参照画像指定情報符号化過程を有することを特
    徴とする動画像符号化方法。
  4. 【請求項4】 画面を領域に分割し、領域毎に動き補償
    を行い、領域毎に参照画像を指定する動画像符号化方法
    であって、 領域を更に分割し、かつ分割領域が同じ動きベクトルを
    使用することを示す情報、または分割領域が異なる動き
    ベクトルを使用することを示す情報のいずれかを符号化
    する分割指定動きベクトル符号化過程と、 更に分割する場合に分割位置を示す情報を符号化する分
    割位置符号化過程と、を有することを特徴とする動画像
    符号化方法。
  5. 【請求項5】 画面を領域に分割し、領域毎に動き補償
    を行い、領域毎に参照画像を指定する動画像符号化方法
    であって、 領域を更に分割し、かつ分割領域が同じ参照画像を使用
    することを示す情報、または分割領域が異なる参照画像
    を使用することを示す情報のいずれかを符号化する分割
    指定参照画像符号化過程と、 更に分割する場合に分割位置を示す情報を符号化する分
    割位置符号化過程と、を有することを特徴とする動画像
    符号化方法。
  6. 【請求項6】 画面を領域に分割した領域毎に復号する
    動画像復号方法であって、 領域を更に分割することを示す情報を復号する分割指定
    復号過程と、 更に分割する場合に分割位置を示す情報を復号する分割
    位置復号過程と、を有することを特徴とする動画像復号
    方法。
  7. 【請求項7】 領域毎に動き補償を行う、請求項6に記
    載の動画像復号方法であって、 更に分割した分割領域毎に動きベクトルを復号する動き
    ベクトル復号過程を有することを特徴とする動画像復号
    方法。
  8. 【請求項8】 参照画像を複数蓄積して領域毎に参照画
    像を指定する、請求項6に記載の動画像復号方法であっ
    て、 更に分割した分割領域毎に参照画像を指定する情報を復
    号する参照画像指定情報復号過程を有することを特徴と
    する動画像復号方法。
  9. 【請求項9】 画面を領域に分割し、領域毎に動き補償
    を行い、領域毎に参照画像を指定する動画像復号方法で
    あって、 領域を更に分割し、かつ分割領域が同じ動きベクトルを
    使用することを示す情報、または分割領域が異なる動き
    ベクトルを使用することを示す情報のいずれかを復号す
    る分割指定動きベクトル復号過程と、 更に分割する場合に分割位置を示す情報を復号する分割
    位置復号過程と、を有することを特徴とする動画像復号
    方法。
  10. 【請求項10】 画面を領域に分割し、領域毎に動き補
    償を行い、領域毎に参照画像を指定する動画像復号方法
    であって、 領域を更に分割し、かつ分割領域が同じ参照画像を使用
    することを示す情報、または分割領域が異なる参照画像
    を使用することを示す情報のいずれかを復号する分割指
    定参照画像復号過程と、 更に分割する場合に分割位置を示す情報を復号する分割
    位置復号過程と、を有することを特徴とする動画像復号
    方法。
  11. 【請求項11】 画面を領域に分割し領域毎に参照画像
    を変更し動き補償を行う動画像符号化装置であって、 画像を入力する画像入力部と、 領域を更に分割する位置を示す、第1の分割パターンを
    指定する第1分割指定部と、 第1分割指定部で更に予め設定された個数に分割される
    ことを指定した場合に、その分割位置を示す第2の分割
    パターンを指定する第2分割指定部と、 第1分割指定部あるいは第2分割指定部からの分割パタ
    ーン情報に従って分割される分割単位毎に参照画像も変
    更しながら動き探索を行う動き探索部と、 参照画像を蓄積する参照画像メモリと、 動き探索結果から領域の分割パターンを決定する分割決
    定部と、 動き補償を行い、予測誤差を符号化する動き補償予測誤
    差符号化部と、 動きベクトルを符号化する動きベクトル符号化部と、 参照画像を指定する情報を符号化する参照画像指定符号
    化部と、 第1の分割パターン情報を符号化する第1分割パターン
    符号化部と、 第2の分割パターン情報を符号化する第2分割パターン
    符号化部と、を備えたことを特徴とする画像符号化装
    置。
  12. 【請求項12】 請求項11に記載の動画像符号化装置
    であって、 入力画像の特徴量を解析する画像解析部と、 画像解析部で得られる情報から分割位置を決定する分割
    領域指定部と、 分割領域情報を符号化する分割領域符号化部と、を備え
    た事を特徴とする画像符号化装置。
  13. 【請求項13】 画面を領域に分割し領域毎に参照画像
    を変更し動き補償を行う動画像復号装置であって、 第1分割パターン情報を復号する第1分割パターン復号
    部と、 第2分割パターンを復号する第2分割パターン復号部
    と、 動きベクトルを復号する動きベクトル復号部と、 参照画像指定情報を復号する参照画像指定情報復号部
    と、 参照画像を蓄積する参照画像メモリと、 動き補償を行い、予測誤差を復号する動き補償予測誤差
    復号部と、を備えたことを特徴とする画像復号装置。
  14. 【請求項14】 請求項13に記載の動画像復号装置で
    あって、 分割領域情報を復号する分割領域復号部を備えたことを
    特徴とする画像復号装置。
  15. 【請求項15】 請求項1〜5のいずれか1項に記載の
    動画像符号化方法、または請求項11、12のいずれか
    1項に記載の動画像符号化装置を、コンピュータで実行
    可能なプログラムとして構成したことを特徴とする動画
    像符号化プログラム。
  16. 【請求項16】 請求項6〜10のいずれか1項に記載
    の動画像復号方法、または請求項13、14のいずれか
    1項に記載の動画像復号装置を、コンピュータで実行可
    能なプログラムとして構成したことを特徴とする動画像
    復号プログラム。
  17. 【請求項17】 請求項1〜5のいずれか1項に記載の
    動画像符号化方法、または請求項11、12のいずれか
    1項に記載の動画像符号化装置を、コンピュータで実行
    可能にしたプログラムを、コンピュータが読取可能な記
    録媒体に記録したことを特徴とする動画像符号化プログ
    ラムを記録した記録媒体。
  18. 【請求項18】 請求項6〜10のいずれか1項に記載
    の動画像復号方法、または請求項13、14のいずれか
    1項に記載の動画像復号装置を、コンピュータで実行可
    能にしたプログラムを、コンピュータが読取可能な記録
    媒体に記録したことを特徴とする動画像復号プログラム
    を記録した記録媒体。
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