JP2013034042A - 画像符号化方法,画像復号方法,画像符号化装置,画像復号装置,画像符号化プログラムおよび画像復号プログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】分割画像生成部11が,符号化対象の入力画像を同じサイズのブロックに分割し,各ブロック内の相対位置が同じ画素を集めてそれぞれ同じサイズの分割画像を生成する。一部の分割画像については,分割画像内符号化部12が分割画像内符号化する。参照画像選択部13は,他の符号化対象分割画像について符号化するために,原画像上での画素位置が近い符号化済み分割画像を参照画像として選択する。分割画像間予測符号化部14は,選択された参照画像を用いて予測画像を生成し,分割画像を単位とする分割画像間予測により符号化対象分割画像を符号化する。
【選択図】図1
Description
(1)入力画像をn×m画素のブロックに分割し,分割した各ブロックをn1 ×m1 画素(ただし,1≦n1 <n,1≦m1 <m)のサブブロックに分割し,ブロック内の相対位置が同じサブブロックを集めて,それぞれ同じサイズの分割画像を生成する。
(2)分割画像の少なくとも一つ以上を分割画像内符号化する。ここでの分割画像内符号化は,分割画像を画面単位として行う画面内予測による符号化である。
(3)分割画像内符号化された分割画像以外の分割画像を符号化するために,符号化対象分割画像と符号化済み分割画像における同一位置の画素について,原画像上での距離が短い符号化済み分割画像を符号化対象分割画像に対する分割画像間予測符号化に用いる参照画像として選択する。
(4)選択された参照画像を用いて符号化対象分割画像に対する予測画像を生成し,分割画像間予測符号化を行う。この分割画像間予測符号化では,例えば,符号化対象分割画像と参照画像との原画像上での対応画素の相対位置によって決まる所定のフィルタを参照画像に施した画像を予測画像として,分割画像間予測符号化を行う。ここでの分割画像間予測符号化は,各分割画像を画面単位として行う画面間予測による符号化である。
(5)以上の分割画像内符号化と分割画像間予測符号化による符号化結果を情報源符号化して,符号化ビットストリームを出力する。
(1)画像符号化装置が,入力画像をn×m画素のブロックに分割し,分割した各ブロックをn1 ×m1 画素(ただし,1≦n1 <n,1≦m1 <m)のサブブロックに分割し,ブロック内の相対位置が同じサブブロックを集めて,それぞれ同じサイズの分割画像を生成して符号化した,符号化データを入力し,情報源復号する。
(2)復号されたデータから,分割画像の少なくとも一つ以上を分割画像内復号する。
(3)分割画像内復号された分割画像以外の分割画像を復号する際に,復号対象分割画像と復号済み分割画像における同一位置の画素について,原画像上での距離が短い復号済み分割画像を復号対象分割画像に対する分割画像間予測復号に用いる参照画像として選択する。
(4)選択された参照画像を用いて復号対象分割画像に対する予測画像を生成し,分割画像間予測復号を行う。
(5)分割画像内復号および分割画像間予測復号によって復号された分割画像から,各分割画像における各画素を原画像における元の位置に戻し,復号画像を構成する。
図1は,画像符号化装置の構成例を示す図である。画像符号化装置10は,分割画像生成部11,分割画像内符号化部12,参照画像選択部13,分割画像間予測符号化部14,情報源符号化部15を備える。分割画像間予測符号化部14は,予測画像生成部141,予測誤差算出部142,予測誤差符号化部143,画像復号部144を備える。
次に,画像符号化処理の流れを具体例に従って説明する。
(a2 ,a3 ,…も,a1 と同様)
分割画像P2の符号化では,符号化済み分割画像P0,P1の中で最も距離が短い分割画像P0が参照画像として選択され,分割画像P0に対して横方向半画素フィルタの補間フィルタを適用することにより,予測画像P2′が生成される。この予測画像P2′は,P0の符号化画像の画素A,G,H,I,J,Kに対して,次式のような縦方向半画素フィルタを適用し,図7に△で示したP0の1/2位置画素として算出する。
(b2 ,b3 ,…も,b1 と同様)
次の分割画像P3の符号化では,符号化済み分割画像P0,P1,P2の中で最も距離の短い分割画像がP1,P2の二つ存在することになる。この一方を参照画像としてもよいし,両方を参照画像として分割画像P3の予測画像P3′を求めてもよい。分割画像P1,P2のどちらか1枚だけを参照画像として用いる処理は,前述した分割画像P1,P2の予測画像の生成と同様である。次に,複数の参照画像を用いる例について説明する。
上述した参照画像選択部13は,1枚の参照画像を選択するのではなく,複数枚の参照画像を選択してもよい。この場合には,選択した複数枚の参照画像を示すデータを参照リストとして生成し,保持する。
図8は,参照リストを用いる場合の画像符号化処理のフローチャートである。ステップS121,S122の処理は,前述した図5のステップS101,S102の処理と同様である。
さらに,複数の参照画像から生成される予測画像を合成した画像を,参照リストに加えてもよい。例えば,符号化済み分割画像P1,P2からそれぞれ生成される分割画像P3の予測画像P3′,P3″の平均画像を参照画像として,参照リストに加えてもよい。この平均画像をPxと表すと,参照リストは例えば次のようになる。
図9に,予測画像の合成の一例を示す。図9(A)に示す入力画像において,B1は符号化済み分割画像P1に所属するサブブロック,B2は符号化済み分割画像P2に所属するサブブロックであり,Bkは符号化対象分割画像Pkに所属するサブブロックである。この例では,サブブロックのサイズは1×1画素である。分割画像P1は,B1のサブブロックを集めたもの,分割画像P2は,B2のサブブロックを集めたもの,分割画像Pkは,Bkのサブブロックを集めたものである。
={(P1の予測画像1の(i,j)位置の画素値)+(P2の予測画像2の(i,j)位置の画素値)}/2
合成画像を参照画像に加える例を一般化した他の例について説明する。存在する符号化済み分割画像から作成された参照リスト(これを元参照リストという)のN番目までの参照画像Rについて,そのうちk1 番目とk2 番目の参照画像を選択し,それぞれの予測画像の平均画像を生成する。k1 番目とk2 番目の参照画像は,符号化対象分割画像の画素位置からの原画像上での距離が同一である必要はない。
・元参照リスト
1,2,3,4,…,N
・新参照リスト
1,2,(1+2)/2,3,(1+3)/2,(2+3)/2,4,(1+4)/2,(2+4)/2,…,N
分割画像間予測符号化部14は,以上のような複数の参照画像が指定された参照リストが与えられた場合,その中のどの参照画像を実際の符号化で使用する予測画像の生成に用いるかを適応的に決定する実施例では,例えばレート歪みコスト(RDコストという)を算出し,その中でRDコストが最小となるものを用いるようにしてもよい。
符号化におけるRDコストが最小となる参照画像が決まると,参照リストにおけるどの参照画像が用いられたかを示す参照画像インデックスが符号化されて,復号側へ通知される。また,参照画像として,前述した合成画像を用いるかどうかを示す合成画像使用ON/OFFのフラグを分割画像ごとに符号化して復号側へ通知してもよい。他に,合成画像の指定方法としては,例えばH.264のBピクチャのように,参照画像を2枚選択してマクロブロックシンタックスで合成方法を指定するような方法を用いることにより,2枚の参照画像を合成して用いることを復号側へ通知する方法を用いることもできる。
(1)符号化対象分割画像ごとに,あらかじめ定められた固定の参照リストを用いる。
(2)あらかじめ定められたいくつかの参照リスト生成規則の中から,符号化側で符号化時における参照リストの生成に用いた参照リスト生成規則を示す情報を符号化して復号側へ送る。復号側では,参照リスト生成規則の符号化データを復号し,同じ参照リスト生成規則に従って参照リストを生成する。
〔ルール1〕:参照画像の候補が同一距離内に複数ある場合に,分割画像内符号化済みの分割画像を分割画像間予測符号化済みのものより優先する。
〔ルール2〕:参照画像の候補が同一距離内に複数ある場合に,量子化精度の高いものを優先する。
〔ルール3〕:参照画像の候補が同一距離内に複数ある場合に,符号化順が新しい符号化済み分割画像を優先する。
〔ルール4〕:ルール1〜3をいくつかを組み合わせたルール。
図10は,ルール1に従って参照リストを生成する処理の例を示すフローチャートである。まず,ステップS131では,符号化対象の分割画像Pkと符号化済み分割画像の同一位置の画素について,原画像上での該当画素の距離が短い符号化済み分割画像Pk′を1枚選択する。
図11は,ルール2に従って参照リストを生成する処理の例を示すフローチャートである。前述した図10の例と異なるのは,ステップS143とステップS144であるので,この部分だけを説明し,他のステップの説明は省略する。
図12は,ルール4に従って参照リストを生成する処理の例を示すフローチャートである。まず,ステップS151では,符号化対象の分割画像Pkと符号化済み分割画像の同一位置の画素について,原画像上での該当画素の距離が等しい符号化済み分割画像が2枚以上存在するかどうかを判定する。判定結果が“真”の場合,ステップS153へ進む。判定結果が“偽”の場合,ステップS152へ進み,距離の短い順に小さい参照画像インデックスを割り当て,参照画像インデックス順に参照リストを作成し,参照リストの生成処理を終了する。
図13は,画像復号装置の構成例を示す図である。画像復号装置20は,情報源復号部21,分割画像内復号部22,参照画像選択部23,分割画像間予測復号部24,復号画像構成部25を備える。分割画像間予測復号部24は,予測誤差復号部241,予測画像生成部242,復号画像算出部243を備える。
図14は,画像復号処理の例1のフローチャートである。ここでは,符号化側で,入力画像を図2に示すように分割して符号化したデータを復号する場合の例を説明する。符号化側では,前述したように,入力サイズを同じサイズのブロックM0〜MJに分割し,各ブロックの内の相対位置が同じ画素(サブブロック)を集めて,分割画像P0〜PKを生成し,分割画像P0〜PM(0≦M<K)については分割画像内符号化により符号化し,分割画像Pk(k=(M+1)〜K)については分割画像を単位とした分割画像間予測符号化により符号化しているものとする。
次に,参照リストを用いて復号する場合の復号処理の例を,図15に従って説明する。図15におけるステップS211,S212の処理は,図14で説明したステップS201,S202の処理と同様である。
図16に,図1の画像符号化装置10をコンピュータとソフトウェアプログラムとによって構成する場合のハードウェア構成例を示す。本システムは,プログラムを実行するCPU30と,CPU30がアクセスするプログラムやデータが格納されるRAM等のメモリ31と,カメラ等からの符号化対象の画像信号を入力する画像信号入力部32(ディスク装置等による画像信号を記憶する記憶部でもよい)と,本手法により入力画像を符号化する処理をCPU30に実行させるソフトウェアプログラムである画像符号化プログラム34が格納されたプログラム記憶装置33と,CPU30がメモリ31にロードされた画像符号化プログラム34を実行することにより生成された符号化データを,例えばネットワークを介して出力する符号化データ出力部35(ディスク装置等による符号化データを記憶する記憶部でもよい)とが,バスで接続された構成になっている。
11 分割画像生成部
12 分割画像内符号化部
13 参照画像選択部
14 分割画像間予測符号化部
141 予測画像生成部
142 予測誤差算出部
143 予測誤差符号化部
144 画像復号部
15 情報源符号化部
20 画像復号装置
21 情報源復号部
22 分割画像内復号部
23 参照画像選択部
24 分割画像間予測復号部
241 予測誤差復号部
242 予測画像生成部
243 復号画像算出部
25 復号画像構成部
Claims (17)
- 入力画像を圧縮符号化する画像符号化方法において,
前記入力画像をn×m画素のブロックに分割し,分割した各ブロックをn1 ×m1 画素(ただし,1≦n1 <n,1≦m1 <m)のサブブロックに分割した際に,前記ブロック内の相対位置が同じになるサブブロックの画素の集合からなる,それぞれ同じサイズの分割画像を設定する分割画像生成過程と,
前記分割画像の少なくとも一つ以上を分割画像内符号化する分割画像内符号化過程と,
前記分割画像内符号化された分割画像以外の分割画像を符号化する際に,符号化対象分割画像と符号化済み分割画像における同一位置の画素について,原画像上での距離が短い符号化済み分割画像を符号化対象分割画像に対する分割画像間予測符号化に用いる参照画像として選択する参照画像選択過程と,
選択された参照画像を用いて前記符号化対象分割画像に対する予測画像を生成し,分割画像間予測符号化を行う分割画像間予測符号化過程と,
少なくとも前記分割画像内符号化過程と前記分割画像間予測符号化過程による符号化結果を情報源符号化する情報源符号化過程とを有する
ことを特徴とする画像符号化方法。 - 請求項1に記載の画像符号化方法において,
前記参照画像選択過程では,選択された複数枚の参照画像を並べた参照リストを指定して,その参照リスト中の参照画像を選択した参照画像とし,
前記分割画像間予測符号化過程では,前記参照リストに記入された複数枚の参照画像の中の一枚または複数枚の参照画像を用いて,前記符号化対象分割画像に対する予測画像を生成する
ことを特徴とする画像符号化方法。 - 請求項1または請求項2に記載の画像符号化方法において,
前記参照画像選択過程では,前記原画像上での距離が同じ符号化済み分割画像が複数枚存在した場合に,分割画像内符号化済み分割画像を分割画像間予測符号化済み分割画像よりも優先して参照画像として選択する
ことを特徴とする画像符号化方法。 - 請求項1または請求項2に記載の画像符号化方法において,
前記参照画像選択過程では,前記原画像上での距離が同じ符号化済み分割画像が複数枚存在した場合に,量子化精度が高い符号化済み分割画像を量子化精度が低い符号化済み分割画像よりも優先して参照画像として選択する
ことを特徴とする画像符号化方法。 - 請求項1または請求項2に記載の画像符号化方法において,
前記参照画像選択過程では,参照画像として用いることができる複数の符号化済み分割画像の中から,どの符号化済み分割画像を優先して選択するかを示す参照画像選択規則に基づいて参照画像を選択し,
前記情報源符号化過程では,前記参照画像選択規則の指定情報を符号化する
ことを特徴とする画像符号化方法。 - 請求項5に記載の画像符号化方法において,
前記参照画像選択規則は,前記原画像上での距離が同じ符号化済み分割画像が複数枚存在した場合に,分割画像内符号化済み分割画像を分割画像間予測符号化済み分割画像よりも優先して参照画像として選択することを指定する規則,または,前記原画像上での距離が同じ符号化済み分割画像が複数枚存在した場合に,量子化精度が高い符号化済み分割画像を量子化精度が低い符号化済み分割画像よりも優先して参照画像として選択することを指定する規則を含む
ことを特徴とする画像符号化方法。 - 請求項1から請求項6までのいずれか1項に記載された画像符号化方法において,
前記分割画像間予測符号化過程では,前記参照画像選択過程が選択した複数枚の参照画像から生成される複数枚の予測画像を合成した予測画像を用いて分割画像間予測符号化を行う
ことを特徴とする画像符号化方法。 - 請求項1から請求項7までのいずれか1項に記載された画像符号化方法において,
前記情報源符号化過程では,前記分割画像間予測符号化過程で用いた参照画像を指定する参照画像指定情報を符号化する
ことを特徴とする画像符号化方法。 - 圧縮符号化された画像の符号化データを復号する画像復号方法において,
画像符号化装置が,入力画像をn×m画素のブロックに分割し,分割した各ブロックをn1 ×m1 画素(ただし,1≦n1 <n,1≦m1 <m)のサブブロックに分割した際に,前記ブロック内の相対位置が同じになるサブブロックの画素の集合からなる,それぞれ同じサイズの分割画像を設定して,分割画像ごとに符号化した符号化データを入力し,復号する情報源復号過程と,
前記情報源復号過程で復号されたデータから,前記分割画像の少なくとも一つ以上を分割画像内復号する分割画像内復号過程と,
前記分割画像内復号された分割画像以外の分割画像を復号する際に,復号対象分割画像と復号済み分割画像における同一位置の画素について,原画像上での距離が短い復号済み分割画像を復号対象分割画像に対する分割画像間予測復号に用いる参照画像として選択する参照画像選択過程と,
選択された参照画像を用いて前記復号対象分割画像に対する予測画像を生成し,分割画像間予測復号を行う分割画像間予測復号過程と,
前記分割画像内復号過程および前記分割画像間予測復号過程によって復号された分割画像から復号画像を構成する復号画像構成過程とを有する
ことを特徴とする画像復号方法。 - 請求項9に記載の画像復号方法において,
前記情報源復号過程では,参照画像として用いることができる複数の復号済み分割画像の中から,どの復号済み分割画像を優先して選択するかを示す参照画像選択規則を指定する符号化データを復号し,
前記参照画像選択過程では,復号された参照画像選択規則に基づいて参照画像を選択する
ことを特徴とする画像復号方法。 - 請求項10に記載の画像復号方法において,
前記参照画像選択規則は,前記原画像上での距離が同じ復号済み分割画像が複数枚存在した場合に,分割画像内復号済み分割画像を分割画像間予測復号済み分割画像よりも優先して参照画像として選択することを指定する規則,または,前記原画像上での距離が同じ復号済み分割画像が複数枚存在した場合に,量子化精度が高い復号済み分割画像を量子化精度が低い復号済み分割画像よりも優先して参照画像として選択することを指定する規則を含む
ことを特徴とする画像復号方法。 - 請求項9,請求項10または請求項11に記載の画像復号方法において,
前記分割画像間予測復号過程では,前記参照画像選択過程が選択した複数枚の参照画像から生成される複数枚の予測画像を合成した予測画像を用いて分割画像間予測復号を行う
ことを特徴とする画像復号方法。 - 請求項9から請求項12までのいずれか1項に記載の画像復号方法において,
前記情報源復号過程では,参照画像を指定する参照画像指定情報を復号し,
前記参照画像選択過程では,復号された参照画像指定情報が示す参照画像を選択する
ことを特徴とする画像復号方法。 - 入力画像を圧縮符号化する画像符号化装置において,
前記入力画像をn×m画素のブロックに分割し,分割した各ブロックをn1 ×m1 画素(ただし,1≦n1 <n,1≦m1 <m)のサブブロックに分割した際に,前記ブロック内の相対位置が同じになるサブブロックの画素の集合からなる,それぞれ同じサイズの分割画像を設定する分割画像生成部と,
前記分割画像の少なくとも一つ以上を分割画像内符号化する分割画像内符号化部と,
前記分割画像内符号化された分割画像以外の分割画像を符号化する際に,符号化対象分割画像と符号化済み分割画像における同一位置の画素について,原画像上での距離が短い符号化済み分割画像を符号化対象分割画像に対する分割画像間予測符号化に用いる参照画像として選択する参照画像選択部と,
選択された参照画像を用いて前記符号化対象分割画像に対する予測画像を生成し,分割画像間予測符号化を行う分割画像間予測符号化部と,
少なくとも前記分割画像内符号化部と前記分割画像間予測符号化部の符号化結果を情報源符号化する情報源符号化部とを備える
ことを特徴とする画像符号化装置。 - 圧縮符号化された画像の符号化データを復号する画像復号装置において,
画像符号化装置が,入力画像をn×m画素のブロックに分割し,分割した各ブロックをn1 ×m1 画素(ただし,1≦n1 <n,1≦m1 <m)のサブブロックに分割した際に,前記ブロック内の相対位置が同じになるサブブロックの画素の集合からなる,それぞれ同じサイズの分割画像を設定して,分割画像ごとに符号化した符号化データを入力し,復号する情報源復号部と,
前記情報源復号部が復号したデータから,前記分割画像の少なくとも一つ以上を分割画像内復号する分割画像内復号部と,
前記分割画像内復号された分割画像以外の分割画像を復号する際に,復号対象分割画像と復号済み分割画像における同一位置の画素について,原画像上での距離が短い復号済み分割画像を復号対象分割画像に対する分割画像間予測復号に用いる参照画像として選択する参照画像選択部と,
選択された参照画像を用いて前記復号対象分割画像に対する予測画像を生成し,分割画像間予測復号を行う分割画像間予測復号部と,
前記分割画像内復号部および前記分割画像間予測復号部によって復号された分割画像から復号画像を構成する復号画像構成部とを備える
ことを特徴とする画像復号装置。 - 請求項1から請求項8までのいずれか1項に記載の画像符号化方法を,コンピュータに実行させるための画像符号化プログラム。
- 請求項9から請求項13までのいずれか1項に記載の画像復号方法を,コンピュータに実行させるための画像復号プログラム。
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