JP2013255290A - 画像復号化方法 - Google Patents
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- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
Abstract
より圧縮効率のよい画像符号化・復号化技術を提供する。
【解決手段】
ラスタスキャン順にブロック単位で画面内予測を行い、予測差分を用いて復号化画像を取得する画面内予測復号化方法で、復号化対象ブロックに隣接する復号化済みブロックの第1画素の画素値を用いた予測により、復号化対象ブロックの第2画素の画素値を生成する第1予測ステップと、第1予測ステップで生成された第2画素の画素値と復号化対象ブロックに隣接する復号化済みブロックの第3画素の画素値とから、復号化対象ブロック内の第4画素の画素値を生成する第2予測ステップとを備えさせる。
【選択図】 図4
Description
〔参考文献1〕G. Sullivan and T.Wiegand : “Rate-Distortion Optimization for Video Compression”, IEEE Signal Processing Magazine, vol.15, no.6, pp.74-90, 1998.
続いて、選ばれた符号化モードで生成された予測差分に対して周波数変換(1209)と量子化処理(1210)を施し、さらに可変長符号化を行うことによって符号化ストリームを生成する(1211)。一方、量子化済みの周波数変換係数に対しては逆量子化処理(1212)と逆周波数変換処理(1213)を施して予測差分を復号化し、復号化画像を生成して参照画像メモリに格納する(1214)。以上の処理をすべてのブロックに対して完了すれば、画像1フレーム分の符号化は終了する(1215)。
(数1)
・左側および上側に隣接するブロックが利用できる場合
Ref1 = p[x, -1]
Ref2 = (p[-1, 3] + p[-2, 3] + p[-3, 3] + p[-4, 3] + 2) >> 2
pred4x4[x, y] = ROUND(Ref1 + (Ref2 Ref1) * (y+1) / 4)
・上側に隣接するブロックが利用でき、左側に隣接するブロックが利用できない場合
Ref1 = p[x, -1]
Ref2 = 2 * p[x, -1] - p[x, -4]
pred4x4[x, y] = ROUND(Ref1 + (Ref2 Ref1) * (y+1) / 4)
予測方向1(Horizontal)(1603)の場合、以下の数式2によって予測を行う。
(数2)
・左側および上側に隣接するブロックが利用できる場合
Ref1 = p[-1, y]
Ref2 = (p[3, -1] + p[3, -2] + p[3, -3] + p[3, -4] + 2) >> 2
pred4x4[x, y] = ROUND(Ref1 + (Ref2 Ref1) * (x+1) / 4)
・左側に隣接するブロックが利用でき、上側に隣接するブロックが利用できない場合
Ref1 = p[-1, y]
Ref2 = 2 * p[-1, y] - p[-4, y]
pred4x4[x, y] = ROUND(Ref1 + (Ref2 Ref1) * (x+1) / 4)
予測方向3(Diagonal Down Left)(1605)の場合、以下の数式3によって予測を行う。
(数3)
・左側および上側に隣接するブロックが利用できる場合
・x=y=3の場合
Ref1 = (p[6, -1] + 3 * p[7, -1] + 2) >> 2
Ref2 = (p[-1, 2] + 3 * p[ -1, 3 ] + 2) >> 2
pred4x4[x, y] = ROUND( (Ref1 + Ref2) / 2)
・それ以外の場合(xが3ではなく、かつyが3ではない場合)
Ref1 = ( p[x+y, -1] + 2 * p[x+y+1, -1] + p[x+y+2, -1] + 2 ) >> 2
Ref2 = ( p[-1, Min(3, x+y)] + 2 * p[-1, Min(3, x+y+1)] + p[-1, Min(3
, x+y+2)] + 2 ) >> 2
pred4x4[x, y] = ROUND(Ref1 + (Ref2 Ref1) * (y+1) / (x+y+2))
・上側に隣接するブロックが利用でき、左側に隣接するブロックが利用できない場合
・x=y=3の場合
Ref1 = (p[6, -1] + 3 * p[7, -1] + 2) >> 2
Ref2 = (p[3, -1] + p[3, -2] + p[3, -3] + p[3, -4] + 2) >> 2
pred4x4[x, y] = ROUND( (Ref1 + Ref2) / 2)
・それ以外の場合(xが3ではなく、かつyが3ではない場合)
Ref1 = ( p[x+y, -1] + 2 * p[x+y+1, -1] + p[x+y+2, -1] + 2 ) >> 2
Ref2 = (p[3, -1] + p[3, -2] + p[3, -3] + p[3, -4] + 2) >> 2
pred4x4[x, y] = ROUND(Ref1 + (Ref2 Ref1) * (y+1) / (x+y+2))
予測方向4(Diagonal Down Right)(1606)の場合、以下の数式4によって予測を行う。
(数4)
・左側および上側に隣接するブロックが利用できる場合
・x>yの場合
Ref1 = (p[x-y-2, -1] + 2 * p[x-y-1, -1] + p[x-y, -1] + 2 ) >> 2
Ref2 = (p[3, -1] + p[3, -2] + p[3, -3] + p[3, -4] + 2) >> 2
pred4x4[x, y] = ROUND(Ref1 + (Ref2 - Ref1) * x / 3)
・x<yの場合
Ref1 = (p[-1, y-x-2] + 2 * p[-1, y-x-1] + p[-1, y-x] + 2 ) >> 2
Ref2 = (p[-1, 3] + p[-2, 3] + p[-3, 3] + p[-4, 3] + 2) >> 2
pred4x4[x, y] = ROUND(Ref1 + (Ref2 - Ref1) * y / 3)
・x=yの場合
Ref1 = (p[0, -1] + 2 * p[-1, -1] + p[-1, 0] + 2) >> 2
Ref2 = (p[3, -1] + p[3, -2] + p[-1, 3] + p[-2, 3] + 2) >> 2
pred4x4[x, y] = ROUND(Ref1 + (Ref2 - Ref1) * (x+1) / 4)
予測方向5(1607)(Vertical Right)の場合、以下の数式5によって予測を行う。
(数5)
zVR = 2 * x y としたとき、
・左側および上側に隣接するブロックが利用できる場合
・zVR = 0, 2, 4, 6の場合
Ref1 = (p[x-(y>>1)-1, -1] + p[x-(y>>1), -1] + 1) >> 1
Ref2 = (p[-1, 3] + p[-2, 3] + p[-3, 3] + p[-4, 3] + 2) >> 2
pred4x4[x, y] = ROUND(Ref1 + (Ref2 - Ref1) * (y+1) / 4)
・zVR = 1, 3, 5の場合
Ref1 = (p[x-(y>>1)-2, -1] + 2*p[x-(y>>1)-1, -1] + p[x-(y>>1), -1] + 2)
>> 2
Ref2 = (p[-1, 3] + p[-2, 3] + p[-3, 3] + p[-4, 3] + 2) >> 2
pred4x4[x, y] = ROUND(Ref1 + (Ref2 - Ref1) * (y+1) / 4)
・zVR = -1の場合
Ref1 = (p[-1, 0] + 2*p[-1, -1] + p[0, -1] + 2) >> 2
Ref2 = (p[-1, 3] + p[-2, 3] + p[-3, 3] + p[-4, 3] + 2) >> 2
pred4x4[x, y] = ROUND(Ref1 + (Ref2 - Ref1) * (y+1) / 4)
・それ以外(zVR = -2, -3の場合)
Ref1 = (-1, y-1] + 2*p[-1, y-2] + p[-1, y-3] + 2) >> 2
Ref2 = (p[-1, 3] + p[-2, 3] + p[-3, 3] + p[-4, 3] + 2) >> 2
pred4x4[x, y] = ROUND(Ref1 + (Ref2 - Ref1) * (y+1) / 4)
予測方向6(Horizontal Down)(1608)の場合、以下の数式6によって予測を行う。
(数6)
zHD = 2 * y x としたとき、
・左側および上側に隣接するブロックが利用できる場合
・zHD = 0, 2, 4, 6の場合
Ref1 = (p[-1, y-(x>>1)-1] + p[-1, y-(x>>1)] + 1) >> 1
Ref2 = (p[3, -1] + p[3, -2] + p[-1, 3] + p[-2, 3] + 2) >> 2
pred4x4[x, y] = ROUND(Ref1 + (Ref2 - Ref1) * (x+1) / 4)
・zHD = 1, 3, 5の場合
Ref1 = (p[-1, y-(x>>1)-2] + 2*p[-1, y-(x>>1)-1] + p[-1, y-(x>>1)] + 2)
>> 2
Ref2 = (p[3, -1] + p[3, -2] + p[-1, 3] + p[-2, 3] + 2) >> 2
pred4x4[x, y] = ROUND(Ref1 + (Ref2 - Ref1) * (x+1) / 4)
・zHD = -1の場合
Ref1 = (p[-1, 0] + 2*p[-1, -1] + p[0, -1] + 2) >> 2
Ref2 = (p[3, -1] + p[3, -2] + p[-1, 3] + p[-2, 3] + 2) >> 2
pred4x4[x, y] = ROUND(Ref1 + (Ref2 - Ref1) * (x+1) / 4)
・それ以外(zHD = -2, -3の場合)
Ref1 = (p[x-1, -1] + 2*p[x-2, -1] + p[x-3, -1] + 2) >> 2
Ref2 = (p[3, -1] + p[3, -2] + p[-1, 3] + p[-2, 3] + 2) >> 2
pred4x4[x, y] = ROUND(Ref1 + (Ref2 - Ref1) * (x+1) / 4)
予測方向7(Vertical Left)(1609)の場合、以下の数式7によって予測を行う。
(数7)
・左側および上側に隣接するブロックが利用できる場合
・y = 0, 2の場合
Ref1 = (p[x+(y>>1), -1] + p[x+(y>>1)+1, -1] + 1) >> 1
Ref2 = (p[-1, 3] + p[-2, 3] + p[-3, 3] + p[-4, 3] + 2) >> 2
pred4x4[x, y] = ROUND(Ref1 + (Ref2 - Ref1) * (y+1) / (x+y+2))
・それ以外(y = 1, 3の場合)
Ref1 = (p[x+(y>>1), -1] + 2 * p[x+(y>>1)+1, -1] + p[x+(y>>1)+2, -1]+ 2)
>> 2
Ref2 = (p[-1, 3] + p[-2, 3] + p[-3, 3] + p[-4, 3] + 2) >> 2
pred4x4[x, y] = ROUND(Ref1 + (Ref2 - Ref1) * (y+1) / (x+y+2))
・上側に隣接するブロックが利用でき、左側に隣接するブロックが利用できない場合
・y = 0, 2の場合
Ref1 = (p[x+(y>>1), -1] + p[x+(y>>1)+1, -1] + 1) >> 1
Ref2 = 2 * p[x, -1] - p[x, -4]
pred4x4[x, y] = ROUND(Ref1 + (Ref2 - Ref1) * (y+1) / (x+y+2))
・それ以外(y = 1, 3の場合)
Ref1 = (p[x+(y>>1), -1] + 2 * p[x+(y>>1)+1, -1] + p[x+(y>>1)+2, -1]+ 2)
>> 2
Ref2 = 2 * p[x, -1] - p[x, -4]
pred4x4[x, y] = ROUND(Ref1 + (Ref2 - Ref1) * (y+1) / (x+y+2))
予測方向8(Horizontal Up)(1610)の場合、以下の数式8によって予測を行う。
(数8)
zHU = x + 2 * y としたとき、
・左側および上側に隣接するブロックが利用できる場合
・zHU = 0, 2, 4の場合
Ref1 = (p[-1, y+(x>>1)] + p[-1, y+(x>>1)+1] + 1) >> 1
Ref2 = (p[3, -1] + p[3, -2] + p[-1, 3] + p[-2, 3] + 2) >> 2
pred4x4[x, y] = ROUND(Ref1 + (Ref2 - Ref1) * (x+1) / 4)
・zHU = 1, 3の場合
Ref1 = (p[-1, y+(x>>1)] + 2*p[-1, y+(x>>1)+1] + p[-1, y+(x>>1)+2] + 2)
>> 2
Ref2 = (p[3, -1] + p[3, -2] + p[-1, 3] + p[-2, 3] + 2) >> 2
pred4x4[x, y] = ROUND(Ref1 + (Ref2 - Ref1) * (x+1) / 4)
・zHU = 5の場合
Ref1 = (p[-1, 2] + 3*p[-1, 3] + 2) >> 2
Ref2 = (p[3, -1] + p[3, -2] + p[-1, 3] + p[-2, 3] + 2) >> 2
pred4x4[x, y] = ROUND(Ref1 + (Ref2 - Ref1) * (x+1) / 4)
・それ以外(zHU > 5の場合)
Ref1 = p[-1, 3]
Ref2 = (p[3, -1] + p[3, -2] + p[-1, 3] + p[-2, 3] + 2) >> 2
pred4x4[x, y] = ROUND(Ref1 + (Ref2 - Ref1) * (x+1) / 4)
・左側に隣接するブロックが利用でき、上側に隣接するブロックが利用できない場合
・zHU = 0, 2, 4の場合
Ref1 = (p[-1, y+(x>>1)] + p[-1, y+(x>>1)+1] + 1) >> 1
Ref2 = 2 * p[-1, y] - p[-4, y]
pred4x4[x, y] = ROUND(Ref1 + (Ref2 - Ref1) * (x+1) / 4)
・zHU = 1, 3の場合
Ref1 = (p[-1, y+(x>>1)] + 2*p[-1, y+(x>>1)+1] + p[-1, y+(x>>1)+2] + 2)
>> 2
Ref2 = 2 * p[-1, y] - p[-4, y]
pred4x4[x, y] = ROUND(Ref1 + (Ref2 - Ref1) * (x+1) / 4)
・zHU = 5の場合
Ref1 = (p[-1, 2] + 3*p[-1, 3] + 2) >> 2
Ref2 = 2 * p[-1, y] - p[-4, y]
pred4x4[x, y] = ROUND(Ref1 + (Ref2 - Ref1) * (x+1) / 4)
・それ以外(zHU > 5の場合)
Ref1 = p[-1, 3]
Ref2 = 2 * p[-1, y] - p[-4, y]
pred4x4[x, y] = ROUND(Ref1 + (Ref2 - Ref1) * (x+1) / 4)
上記の実施例では、2つの参照画素のうち符号化済み(復号化済み)の画素から選択できないものの予測(例えば図4のステップ1における境界画素E、F、G、Hの予測)を、主に符号化済み隣接ブロックの同じ行(もしくは列)に属する画素の平均値によって行っているが、特に平均値でなくても、例えば最小値や最大値、あるいは中間値などを用いても良いし、これらの画素を用いた外挿予測や内挿予測など、どんな計算式を用いても良い。特に内挿予測を行う場合には線形補間、非線形補間などどのような方法を用いても良いし、外挿予測を行う場合には、例えば最小二乗法を用いた直線・放物線近似、ニュートン補間、ラグランジュ補間など、どのようなモデルを利用して予測を行っても構わない。
(数9)
pred4x4[x, y] = a * Ref1 + b * Ref2
ここで、a、bはそれぞれ実数の定数を表し、これらの値はあらかじめ一定の値に定めておいても良いし、ブロック単位で指定しても良い。また、図5(図8)に示す画面端に対する画面内予測符号化方式(復号化方式)は、特に画面端のブロックでなくても適用可能である。すなわち、この方式を画面端以外のブロックに適用しても構わない。
Claims (1)
- ラスタスキャン順にブロック単位で画面内予測を行い、予測差分を用いて復号化画像を取得する画面内予測復号化方法において、
復号化対象ブロックに隣接する復号化済みブロックの第1画素の画素値を用いた予測により、復号化対象ブロックの第2画素の画素値を生成する第1予測ステップと、
前記第1予測ステップで生成された第2画素の画素値と前記復号化対象ブロックに隣接する前記復号化済みブロックの第3画素の画素値とから、前記復号化対象ブロック内の第4画素の画素値を生成する第2予測ステップとを備えることを特徴とする画像復号化方法。
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