JP2014049875A - Image encoder, image decoder, image encoding program, and image decoding program - Google Patents
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Description
本発明は、画像の画面間予測を行う画像符号化装置、画像復号装置、画像符号化プログラム及び画像復号プログラムに関する。 The present invention relates to an image encoding device, an image decoding device, an image encoding program, and an image decoding program that perform inter-screen prediction of images.
MPEG(Moving Picture Experts Group)−2、H.264/AVC(Advanced Video Coding)、又は規格化作業中のHEVC(High Efficiency Video Coding)などの圧縮符号化方式では、映像信号の各フレームをブロックと呼ばれる矩形領域に分割する。 MPEG (Moving Picture Experts Group) -2, H.M. In a compression encoding method such as H.264 / AVC (Advanced Video Coding) or HEVC (High Efficiency Video Coding) under standardization, each frame of a video signal is divided into rectangular areas called blocks.
これらの圧縮符号化方式では、ブロックを単位として画像信号を周波数領域の信号に変換する変換符号化が採用されている。変換された周波数領域の信号は、量子化により代表値に置き換えられ、この代表値の置き換えの程度により映像情報の圧縮の度合いを制御する。 In these compression coding systems, transform coding is used in which an image signal is converted into a frequency domain signal in units of blocks. The converted signal in the frequency domain is replaced with a representative value by quantization, and the degree of compression of video information is controlled by the degree of replacement of the representative value.
量子化は、入力信号をある数値で除算することで実現する。除算する数値は量子化パラメータ(Qp)によって制御する。量子化パラメータは、ブロック単位で変化、制御されることにより、全体の圧縮率と画質を定める。 Quantization is realized by dividing the input signal by a certain numerical value. The numerical value to be divided is controlled by the quantization parameter (Qp). The quantization parameter is changed and controlled in units of blocks, thereby determining the overall compression rate and image quality.
MPEG−2やH.264/AVC規格では、マクロブロックと呼ばれる16×16画素サイズのブロックを単位に処理がなされ、量子化パラメータはマクロブロックごとに変換させることが可能な仕組みになっている。 MPEG-2 and H.264 In the H.264 / AVC standard, processing is performed in units of 16 × 16 pixel size blocks called macroblocks, and the quantization parameter can be converted for each macroblock.
一方、HEVC規格では、CU(Coding Unit)と呼ばれる可変サイズブロックが導入されており、このCUを階層的に分割した小さなTU(Transformation Unit)を単位として周波数変換や量子化が行われる。HEVC規格における量子化パラメータは、CUを単位として制御する仕組みで現在検討されている。 On the other hand, in the HEVC standard, a variable size block called a CU (Coding Unit) is introduced, and frequency conversion and quantization are performed in units of small TUs (Transformation Units) obtained by hierarchically dividing the CU. The quantization parameter in the HEVC standard is currently being studied with a mechanism for controlling in units of CUs.
マクロブロックやCUの単位で変化する量子化パラメータの値は、復号側で必要な情報であるため、符号化して復号側に送信する。各マクロブロックや各CUの量子化パラメータをそのまま符号化すると情報量が膨大になるため、符号化済みのマクロブロックやCUの量子化パラメータとの差分(delta Qp)が算出され、この差分値が符号化される。 Since the value of the quantization parameter that changes in units of macroblocks or CUs is necessary information on the decoding side, it is encoded and transmitted to the decoding side. If the quantization parameter of each macroblock or each CU is encoded as it is, the amount of information becomes enormous. Therefore, a difference (delta Qp) from the coded macroblock or CU quantization parameter is calculated, and this difference value is calculated. Encoded.
HEVC規格で検討中の差分算出の参照先として、同一フレーム内での近傍CUの他に、画面間符号化されたフレームに関しては、動きベクトルを用いて参照先の先頭ブロックを利用する方法がある(非特許文献1) As a reference destination of difference calculation under consideration in the HEVC standard, there is a method of using a head block of a reference destination using a motion vector for a frame that is inter-screen encoded in addition to a neighboring CU in the same frame. (Non-Patent Document 1)
従来技術では、処理対象ブロックの動きベクトルの参照先フレームを利用する際、フレーム全体の量子化パラメータとして、参照先フレームの量子化パラメータは参照フレームの先頭ブロックに位置が固定され、処理対象フレームの左上ブロックとの量子化パラメータの差分値が用いられる。 In the prior art, when using the reference frame of the motion vector of the processing target block, the position of the quantization parameter of the reference frame is fixed to the first block of the reference frame as the quantization parameter of the entire frame. The difference value of the quantization parameter from the upper left block is used.
しかしながら、所定の固定位置にあるブロック同士の量子化パラメータを用いても、このフレーム間には動きがあることが予想される。従来技術では、フレーム全体の量子化パラメータ差分値の計算にこの動きを利用していないため、利用する2つのブロックは必ずしも類似するとは限らない。よって、従来技術では、量子化パラメータの予測値の精度は高いとは言えなかった。 However, even if the quantization parameter between blocks at a predetermined fixed position is used, it is expected that there is motion between the frames. In the prior art, since this motion is not used for calculating the quantization parameter difference value of the entire frame, the two blocks to be used are not necessarily similar. Therefore, in the prior art, it cannot be said that the accuracy of the predicted value of the quantization parameter is high.
そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、量子化パラメータの予測値の精度を向上させることができる画像符号化装置、画像復号装置及びプログラムを提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an image encoding device, an image decoding device, and a program that can improve the accuracy of a prediction value of a quantization parameter.
本発明の一態様における画像符号化装置は、画像が分割されたブロック毎に周波数変換し、量子化パラメータを用いて量子化を行う画像符号化装置であって、画面間予測が行われた処理対象ブロックを含む画像内の符号化済みブロックと、前記処理対象ブロックの動きベクトルが参照する参照画像内で、前記符号化済みブロックに類似する類似ブロックとを前記符号化済みブロックの動きを考慮して選択する選択部と、前記処理対象ブロックの動きベクトルが参照するブロックの量子化パラメータに、前記選択部により選択された符号化済みブロック及び前記類似ブロックの量子化パラメータの差分値を加算した値を、前記処理対象ブロックの量子化パラメータの予測値にする予測部と、を備える。 An image encoding apparatus according to an aspect of the present invention is an image encoding apparatus that performs frequency conversion for each block into which an image is divided and performs quantization using a quantization parameter, and performs processing in which inter-screen prediction is performed Considering the motion of the encoded block, the encoded block in the image including the target block and the similar block similar to the encoded block in the reference image referred to by the motion vector of the processing target block are considered. A value obtained by adding a difference value between the quantization parameter of the encoded block selected by the selection unit and the similar block to the quantization parameter of the selection unit selected by the selection unit and the block referred to by the motion vector of the processing target block Is a prediction unit that sets the prediction value of the quantization parameter of the processing target block.
また、前記選択部は、前記符号化済みブロックを順に探索し、該符号化済みブロックの動きベクトルが前記参照画像内のブロックを参照する場合、該ブロックを前記類似ブロックとしてもよい。 The selection unit may sequentially search for the encoded block, and when the motion vector of the encoded block refers to a block in the reference image, the block may be the similar block.
また、前記選択部は、前記類似ブロックを前記参照画像の左上ブロックとし、前記左上ブロックから、前記動きベクトルの逆方向ベクトルが参照する位置にある符号化済みブロックを選択してもよい。 The selection unit may use the similar block as an upper left block of the reference image, and select an encoded block at a position referred to by a backward vector of the motion vector from the upper left block.
また、前記選択部は、前記処理対象ブロックと同じ動きベクトルを有する符号化済みブロックと、該符号化済みブロックの動きベクトルが参照する前記参照画像内の類似ブロックとを選択してもよい。 The selection unit may select an encoded block having the same motion vector as that of the processing target block and a similar block in the reference image referred to by the motion vector of the encoded block.
また、本発明の他の態様における画像復号装置は、前記画像符号化装置により符号化されたストリームを復号する画像復号装置であって、前記ストリームをエントロピー復号する復号部と、復号された量子化パラメータの差分値と、生成された量子化パラメータの予測値とを用いて逆量子化処理を行う逆量子化部と、を備える。 An image decoding apparatus according to another aspect of the present invention is an image decoding apparatus that decodes a stream encoded by the image encoding apparatus, a decoding unit that performs entropy decoding on the stream, and a decoded quantization An inverse quantization unit that performs an inverse quantization process using the difference value of the parameter and the predicted value of the generated quantization parameter.
また、本発明の他の態様における画像符号化プログラムは、画像が分割されたブロック毎に周波数変換し、量子化パラメータを用いて量子化を行うために、コンピュータに、画面間予測が行われた処理対象ブロックを含む画像内の符号化済みブロックと、前記処理対象ブロックの動きベクトルが参照する参照画像内で、前記符号化済みブロックに類似する類似ブロックとを前記符号化済みブロックの動きを考慮して選択する選択ステップと、前記処理対象ブロックの動きベクトルが参照するブロックの量子化パラメータに、前記選択された符号化済みブロック及び類似ブロックの量子化パラメータの差分値を加算した値を、前記処理対象ブロックの量子化パラメータの予測値にする予測ステップと、を実行させる。 In addition, the image coding program according to another aspect of the present invention performs inter-screen prediction on a computer in order to perform frequency conversion for each block into which an image is divided and perform quantization using a quantization parameter. Considering the motion of the coded block, the coded block in the image including the processing target block and the similar block similar to the coded block in the reference image referred to by the motion vector of the processing target block are considered. A value obtained by adding the difference value of the quantization parameter of the selected encoded block and the similar block to the quantization parameter of the block referred to by the motion vector of the processing target block; And a prediction step for setting a prediction value of the quantization parameter of the processing target block.
また、本発明の他の態様における画像復号プログラムは、前記画像符号化装置により符号化されたストリームを復号するために、コンピュータに、前記ストリームをエントロピー復号する復号ステップと、復号された量子化パラメータの差分値と、生成された量子化パラメータの予測値とを用いて逆量子化処理を行う逆量子化ステップと、を実行させる。 Further, an image decoding program according to another aspect of the present invention includes a decoding step for entropy decoding the stream and a decoded quantization parameter for decoding a stream encoded by the image encoding device. And an inverse quantization step for performing an inverse quantization process using the generated difference value and the predicted value of the generated quantization parameter.
本発明によれば、量子化パラメータの予測値の精度を向上させることができる。 According to the present invention, it is possible to improve the accuracy of the predicted value of the quantization parameter.
以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[実施例1]
<構成>
図1は、実施例1における画像符号化装置10の概略構成の一例を示すブロック図である。図1に示す例では、画像符号化装置10は、前処理部100、予測誤差信号生成部101、直交変換部102、量子化部103、エントロピー符号化部104、逆量子化部105、逆直交変換部106、復号画像生成部107、デブロッキングフィルタ部108、ループフィルタ部109、復号画像記憶部110、イントラ予測部111、インター予測部112、動きベクトル計算部113、及び予測画像選択部115を有する。各部についての概略を以下に説明する。
[Example 1]
<Configuration>
FIG. 1 is a block diagram illustrating an example of a schematic configuration of an
前処理部100は、ピクチャタイプに合わせてピクチャを並べ替え、ピクチャタイプ及びフレームごとのフレーム画像等を順次出力する。また、前処理部100は、符号化のためのブロック分割なども行う。
The preprocessing
予測誤差信号生成部101は、入力された動画像データの符号化対象画像が、例えば32×32、16×16、8×8画素などのブロック(CU)に分割されたブロックデータを取得する。
The prediction error
予測誤差信号生成部101は、そのブロックデータと、予測画像選択部115から出力される予測画像のブロックデータとにより、予測誤差信号を生成する。予測誤差信号生成部101は、生成された予測誤差信号を直交変換部102に出力する。
The prediction error
直交変換部102は、入力された予測誤差信号を変換単位(TU)で直交変換処理する。直交変換部102は、直交変換処理によって水平及び垂直方向の周波数成分に分離された信号を量子化部103に出力する。
The
量子化部103は、直交変換部102からの出力信号を量子化する。量子化部103は、量子化することによって出力信号の符号量を低減し、この出力信号をエントロピー符号化部104及び逆量子化部105に出力する。
The
また、量子化部103は、復号済み画像内の量子化パラメータを用いて量子化パラメータの予測値を生成する。量子化パラメータの予測値の生成処理については後述する。量子化部103は、量子化に用いた量子化パラメータをエントロピー符号化部104に出力する。
Further, the
エントロピー符号化部104は、量子化部103からの出力信号や動きベクトル計算部113から出力された動きベクトル情報やループフィルタ部109からのフィルタ係数などをエントロピー符号化して出力する。
The
また、エントロピー符号化部104は、量子化パラメータを符号化する。このとき、エントロピー符号化部104は、復号画像記憶部110に記憶された参照画像内のブロックを用いて量子化パラメータを符号化する。量子化パラメータの符号化処理については、後述する。エントロピー符号化とは、シンボルの出現頻度に応じて可変長の符号を割り当てる方式をいう。
The
逆量子化部105は、量子化部103からの出力信号を逆量子化してから逆直交変換部106に出力する。逆直交変換部106は、逆量子化部105からの出力信号を逆直交変換処理してから復号画像生成部107に出力する。これら逆量子化部105及び逆直交変換部106によって復号処理が行われることにより、符号化前の予測誤差信号と同程度の信号が得られる。
The
復号画像生成部107は、インター予測部112で動き補償された画像のブロックデータと、逆量子化部105及び逆直交変換部106により復号処理された予測誤差信号とを加算する。復号画像生成部107は、加算して生成した復号画像のブロックデータを、デブロッキングフィルタ部108に出力する。
The decoded
デブロッキングフィルタ部108は、復号画像生成部107から出力された復号画像に対し、ブロック歪を低減するためのフィルタをかけ、ループフィルタ部109に出力する。
The
ループフィルタ部109は、例えばALF(Adaptive Loop Filter)であり、デブロッキングフィルタ処理された復号画像と、入力画像とを用いてフィルタ処理を行う。フィルタ処理は、例えばウィナーフィルタ(Wiener Filter)が用いられるが、その他のフィルタでも良い。
The
また、ループフィルタ部109は、入力画像を所定サイズ毎のグループに分け、グループ毎に適切なフィルタ係数を生成する。ループフィルタ部109は、デブロッキングフィルタ処理された復号画像を、所定サイズ毎にグループ分けし、生成したフィルタ係数を用いてグループ毎にフィルタ処理を行う。ループフィルタ部109は、フィルタ処理結果を復号画像記憶部110に出力し、参照画像として蓄積させる。所定サイズは、例えば、直交変換サイズである。
In addition, the
復号画像記憶部110は、入力した復号画像のブロックデータを新たな参照画像のデータとして記憶し、イントラ予測部111、インター予測部112及び動きベクトル計算部113に出力する。
The decoded
イントラ予測部111は、符号化対象画像の処理対象ブロックに対して、すでに符号化された参照画素から予測画像のブロックデータを生成する。
The
インター予測部112は、復号画像記憶部110から取得した参照画像のデータを動きベクトル計算部113から提供される動きベクトルで動き補償する。これにより、動き補償された参照画像としてのブロックデータが生成される。
The
動きベクトル計算部113は、符号化対象画像におけるブロックデータと、復号画像記憶部110から取得する参照画像とを用いて、動きベクトルを求める。動きベクトルとは、ブロック単位で参照画像内から処理対象ブロックに最も類似している位置を探索するブロックマッチング技術を用いて求められるブロック単位の空間的なずれを示す値である。
The motion
動きベクトル計算部113は、求めた動きベクトルをインター予測部112に出力し、動きベクトルや参照画像を示す情報を含む動きベクトル情報をエントロピー符号化部104に出力する。
The motion
イントラ予測部111とインター予測部112から出力されたブロックデータは、予測画像選択部115に入力される。
The block data output from the
予測画像選択部115は、イントラ予測部111とインター予測部112から取得したブロックデータのうち、どちらか一方のブロックデータを予測画像として選択する。選択された予測画像は、予測誤差信号生成部101に出力される。
The predicted image selection unit 115 selects one of the block data acquired from the
画像符号化装置10の上記構成はあくまでも一例であり、実装の仕方によって構成を変更してもよく、例えば複数の部をまとめて構成してもよい。
The above-described configuration of the
<量子化パラメータの予測>
次に、実施例1における量子化パラメータの予測について説明する。実施例1では、処理対象ブロックの動きベクトルの参照画像と、処理対象画像との量子化パラメータの変動を考慮した量子化パラメータの予測値を生成する。
<Prediction of quantization parameter>
Next, the prediction of the quantization parameter in the first embodiment will be described. In the first embodiment, a prediction value of a quantization parameter is generated in consideration of a variation in quantization parameter between a reference image of a motion vector of a processing target block and the processing target image.
《構成》
図2は、実施例1における量子化部103、エントロピー符号化部104の概略構成の一例を示すブロック図である。なお、エントロピー符号化部104では、量子化パラメータに関する構成を説明し、その他の一般的な構成については説明しない。
"Constitution"
FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a schematic configuration of the
図2に示す例では、量子化部103は、量子化制御部201、量子化パラメータ決定部203、及び量子化処理部205を有し、エントロピー符号化部104は、量子化パラメータ予測部207及びパラメータ符号化部209を有する。
In the example illustrated in FIG. 2, the
量子化制御部201は、直交変換部102から取得した係数信号に対し、例えば符号化単位で量子化制御情報を設定する。量子化制御情報は、量子化ステップとも呼ばれる。量子化制御部201は、例えば、変換単位の係数信号に基づいて、ビットレートや所望の画質に応じて符号化単位の量子化制御情報を設定する。
The
量子化制御部201は、例えば予め設定された情報量を、1つのCUへの割当量に換算した上で、係数信号の特性などに応じて量子化制御情報を設定する。量子化制御情報の設定については、この方法に限られるものではない。
The
量子化パラメータ決定部203は、量子化制御部201により設定された量子化制御情報に基づき、量子化制御を施すための量子化パラメータを決定する。例えば、量子化パラメータと量子化ステップの対数とは、比例する関係にある。
The quantization
量子化パラメータ決定部203は、この比例関係を用いて、量子化制御情報から量子化パラメータを決定する。量子化パラメータ決定部203は、決定した量子化パラメータを、量子化処理部205、及び量子化パラメータ予測部207に出力する。
The quantization
量子化処理部205は、量子化パラメータ決定部203から取得した量子化パラメータを用いて、係数信号を量子化する。量子化は、例えばH.264やHEVCなどの公知の技術を用いればよい。量子化処理部205は、量子化した係数信号をエントロピー符号化部104、逆量子化部105に出力する。
The
量子化パラメータ予測部207は、量子化パラメータ決定部203から量子化パラメータを取得すると、取得した量子化パラメータの処理対象ブロックを特定する。量子化パラメータ予測部207は、処理対象ブロックに対し、符号化済みブロックの量子化パラメータを用いて量子化パラメータの予測値を生成する。予測値の生成は、図3を用いて後述する。量子化パラメータ予測部207は、予測した予測値をパラメータ符号化部209に出力する。
When the quantization
パラメータ符号化部209は、量子化パラメータ予測部207から取得した量子化パラメータの予測値と、処理対象ブロックの量子化パラメータとの差分を算出し、その差分値を符号化する。符号化した差分値は、ストリームに含められる。
The
図3は、実施例1における量子化パラメータ予測部207の概略構成の一例を示すブロック図である。図3に示す量子化パラメータ予測部207は、ブロック選択部301及び予測部303を有する。
FIG. 3 is a block diagram illustrating an example of a schematic configuration of the quantization
ブロック選択部301は、処理対象ブロックの動きベクトルを動きベクトル計算部113から取得し、この動きベクトルが参照するブロックを特定する。「動きベクトルが参照するブロック(参照ブロックとも呼ぶ)」とは、動きベクトルが指し示す参照画像内のブロックをいう。
The
また、ブロック選択部301は、画面間予測が行われた処理対象ブロックを含む画像内の符号化済みブロックを選択し、処理対象ブロックの動きベクトルが参照する参照画像内で、符号化済みブロックに類似するブロック(類似ブロックとも呼ぶ)を符号化済みブロックの動きを考慮して選択する。
Further, the
これにより、類似するブロック間の量子化パラメータを用いることで、全体画像間の量子化パラメータの違いによる影響を小さくすることができる。 Thereby, the influence by the difference of the quantization parameter between whole images can be made small by using the quantization parameter between similar blocks.
ブロック選択部301は、参照画像内のブロックのデータを、復号画像記憶部110から取得する。ブロック選択部301は、処理対象ブロックの動きベクトルが参照するブロック、及び選択した符号化済みブロックと参照画像内の類似ブロックとを示す情報を予測部303に出力する。
The
予測部303は、ブロック選択部301からブロックの情報を取得する。予測部303は、処理対象ブロックの動きベクトルが参照するブロックの量子化パラメータに、ブロック選択部301により選択された符号化済みブロック及び類似ブロックの量子化パラメータの差分値を加算した値を、処理対象ブロックの量子化パラメータの予測値にする。
The
つまり、予測部303は、以下の式(1)により量子化パラメータの予測値を生成する。
予測値=Qp_r+Qp_cf−Qp_rf ・・・式(1)
Qp_r:処理対象ブロックの動きベクトルが参照するブロックの量子化パラメータ
Qp_cf:選択された符号化済みブロックの量子化パラメータ
Qp_rf:選択された類似ブロックの量子化パラメータ
予測部303は、各ブロックの量子化パラメータを、どの画像のどの位置にあるブロックの量子化パラメータであるかを記憶したバッファなどから取得する。予測部303は、処理対象ブロックに対する量子化パラメータの予測値をパラメータ符号化部209に出力する。
That is, the
Predicted value = Qp_r + Qp_cf−Qp_rf Equation (1)
Qp_r: quantization parameter of the block referenced by the motion vector of the block to be processed Qp_cf: quantization parameter of the selected encoded block Qp_rf: quantization parameter of the selected similar block The
<具体例>
次に、ブロック選択部301により選択されたブロックについて具定例を用いて説明する。
<Specific example>
Next, the block selected by the
図4は、ブロック選択例(その1)を示す図である。図4に示す例では、処理対象画像fr101内の処理対象ブロックbk101の動きベクトルが参照するブロックbk111を、参照画像fr110内から選択する。 FIG. 4 is a diagram illustrating a block selection example (part 1). In the example illustrated in FIG. 4, the block bk111 referred to by the motion vector of the processing target block bk101 in the processing target image fr101 is selected from the reference image fr110.
ブロック選択部301は、符号化済みブロックを左上から順に探索し、この符号化済みブロックの動きベクトルが参照画像内のブロックを参照する場合、このブロックを類似ブロックとする。
The
図4に示す例では、画像fr101のブロックbk102は、所定順で探索した場合に、画像fr110を参照する符号化済みブロックのうち、最初に見つかったブロックを表す。また、画像fr110のブロックbk110は、ブロックbk101と同位置にあるブロックを表し、ブロックbk111は、ブロックbk101の動きベクトルが参照し、ブロックbk101の参照ブロックを表す。 In the example illustrated in FIG. 4, the block bk102 of the image fr101 represents a block that is first found among the encoded blocks that refer to the image fr110 when searching in a predetermined order. A block bk110 of the image fr110 represents a block at the same position as the block bk101, and a block bk111 refers to a motion vector of the block bk101 and represents a reference block of the block bk101.
ブロックbk112は、ブロックbk102と同位置にあるブロックを表し、ブロックbk113は、ブロックbk102の動きベクトルが参照し、ブロックbk102の参照ブロックを表す。 The block bk112 represents a block located at the same position as the block bk102, and the block bk113 represents a reference block of the block bk102 with reference to the motion vector of the block bk102.
これにより、類似するブロック(ブロックbk102、ブロックbk113)間で、全体画像間の量子化パラメータの変動を算出することができ、この変動を量子化パラメータの予測値に反映させることができる。また、ブロック選択部301は、所定の順で符号化済みブロックを探索し、参照画像fr110を参照するブロックを見つけた場合に探索処理を終了することで、どのブロックを用いたかを示す情報を復号側に送信する必要がない。
Thereby, it is possible to calculate the variation of the quantization parameter between the entire images between the similar blocks (block bk102, block bk113), and reflect this variation in the predicted value of the quantization parameter. In addition, the
図5は、ブロック選択例(その2)を示す図である。図5に示す例では、ブロック選択部301は、画像fr110の左上ブロックbk210と、画像fr101の左上ブロックbk201から動きベクトルmv201だけ移動したブロックbk202とを選択する。動きベクトルmv201は、ブロックbk101の動きベクトルmv210の逆方向ベクトルである。
FIG. 5 is a diagram showing a block selection example (No. 2). In the example illustrated in FIG. 5, the
ブロック選択部301は、類似ブロックを参照画像の左上ブロックbk210とし、処理対象画像の左上ブロックbk201から、動きベクトルの逆方向ベクトルmv201が指す位置にある符号化済みブロックbk202を選択する。
The
これにより、類似すると推定されるブロック(ブロックbk202、ブロックbk210)間で、全体画像間の量子化パラメータの変動を算出することができ、この変動を量子化パラメータの予測値に反映させることができる。また、ブロック選択部301は、探索処理を行わなくてもよいので、処理負荷を軽減することができる。
As a result, it is possible to calculate the variation of the quantization parameter between the entire images between the blocks estimated to be similar (block bk202, block bk210), and to reflect this variation in the predicted value of the quantization parameter. . In addition, the
図6は、ブロック選択例(その3)を示す図である。図6に示す例では、ブロック選択部301は、処理対象ブロックbk101の動きベクトルと同じ動きベクトルを有する符号化済みブロックを探索する。図6に示す例では、ブロックbk301が、ブロックbk101と同じ動きベクトルを有する符号化済みブロックを表す。
FIG. 6 is a diagram showing a block selection example (No. 3). In the example illustrated in FIG. 6, the
図6に示すブロックbk310は、ブロックbk301と同位置にあるブロックを表す。ブロックbk311は、ブロックbk301の動きベクトルが参照し、ブロックbk301の参照ブロックを表す。 A block bk310 illustrated in FIG. 6 represents a block located at the same position as the block bk301. A block bk311 is referred to by a motion vector of the block bk301 and represents a reference block of the block bk301.
ブロック選択部301は、処理対象ブロックbk101と同じ動きベクトルを有する符号化済みブロックbk301と、符号化済みブロックbk301の動きベクトルが参照する参照画像内の類似ブロックbk311とを選択する。
The
これにより、類似するブロック(ブロックbk301、ブロックbk311)間で、全体画像間の量子化パラメータの変動を算出することができ、この変動を量子化パラメータの予測値に反映させることができる。 As a result, the variation of the quantization parameter between the entire images can be calculated between similar blocks (block bk301, block bk311), and this variation can be reflected in the predicted value of the quantization parameter.
なお、符号化済みブロックや、参照画像内の類似ブロックなどは、処理対象ブロックと同じサイズのブロックであればより好ましい。 Note that the encoded block, the similar block in the reference image, and the like are more preferably blocks having the same size as the processing target block.
また、ブロック選択部301は、図4に示す選択を基本的に行い、符号化済みブロックのうち、処理対象ブロックの参照画像と同じ画像を参照するブロックがない場合に、図5に示す選択を行うようにしてもよい。
The
また、図5に示す選択を行う場合、逆方向ベクトルが、必ずしも画面内に収まるとは限らない。このとき、ブロック選択部301は、ブロックbk201を用いればよい。
Further, when the selection shown in FIG. 5 is performed, the backward vector does not necessarily fit within the screen. At this time, the
<動作>
次に、実施例1における画像符号化装置10の動作について説明する。図7は、実施例1における量子化パラメータの予測値算出処理の一例を示すフローチャートである。図7に示す処理は、1つの処理対象ブロック(例えばCU)における予測値算出処理である。
<Operation>
Next, the operation of the
ステップS101で、量子化パラメータ予測部207は、処理対象ブロックがインター予測されたかを判定する。処理対象ブロックがインター予測であれば(ステップS101−YES)ステップS102に進み、処理対象ブロックがインター予測でなければ(ステップS101−NO)この予測値算出処理を終了する。
In step S101, the quantization
ステップS102で、量子化パラメータ予測部207は、処理対象ブロックの動きベクトルの参照先である参照ブロックのQp値(Qp_r)を求める。
In step S102, the quantization
ステップS103で、量子化パラメータ予測部207は、処理対象画像の符号化済みブロックのうち、処理対象ブロックの動きベクトルが参照する参照画像内のブロックを参照するブロックがあるかを判定する。参照画像内のブロックを参照するブロックがあれば(ステップS103−YES)ステップS104に進み、参照画像内のブロックを参照するブロックがなければ(ステップS103−NO)ステップS107に進む。
In step S103, the quantization
ステップS104で、量子化パラメータ予測部207は、参照画像を参照する符号化済みブロックのQp値(Qp_cf)を求める。
In step S104, the quantization
ステップS105で、量子化パラメータ予測部207は、符号化済みブロックが参照する参照画像内の類似ブロックのQp値(Qp_rf)を求める。
In step S105, the quantization
ステップS106で、量子化パラメータ予測部207は、式(1)を用いて量子化パラメータの予測値を算出する。
In step S106, the quantization
ステップS107で、量子化パラメータ予測部207は、参照画像の左上ブロックのQp値(Qp_rf)を求める。
In step S107, the quantization
ステップS108で、量子化パラメータ予測部207は、処理対象画像の左上ブロックから、処理対象画像の動きベクトルの逆方向ベクトルの終点が、画像内にあるかを判定する。終点が画像内にあれば(ステップS108−YES)ステップS109に進み、終点が画像内になければ(ステップS108−NO)ステップS110に進む。
In step S108, the quantization
ステップS109で、量子化パラメータ予測部207は、逆方向ベクトルが参照する符号化済みブロックのQp値(Qp_cf)を求める。
In step S109, the quantization
ステップS110で、量子化パラメータ予測部207は、処理対象画像における左上の符号化済みブロックのQp値(Qp_cf)を求める。
In step S110, the quantization
ステップS109、S110の後に、ステップS106で、処理対象ブロックの量子化パラメータの予測値が生成される。 After steps S109 and S110, a predicted value of the quantization parameter of the processing target block is generated in step S106.
以上、実施例1によれば、類似するブロック間で、全体画像間の量子化パラメータの変動を算出することができ、この変動を量子化パラメータの予測値に反映させることで、量子化パラメータの予測値の精度を向上させることができる。 As described above, according to the first embodiment, the variation of the quantization parameter between the entire images can be calculated between similar blocks, and by reflecting this variation on the predicted value of the quantization parameter, The accuracy of the predicted value can be improved.
[実施例2]
次に、実施例2における画像復号装置40について説明する。実施例2における画像復号装置40は、実施例1における画像符号化装置10で符号化されたビットストリームを復号する装置である。
[Example 2]
Next, the
<構成>
図8は、実施例2における画像復号装置40の概略構成の一例を示すブロック図である。図8に示すように、画像復号装置40は、エントロピー復号部401、逆量子化部402、逆直交変換部403、イントラ予測部404、復号情報記憶部405、インター予測部406、予測画像選択部407、復号画像生成部408、デブロッキングフィルタ部409、ループフィルタ部410、及びフレームメモリ411を有する。各部についての概略を以下に説明する。
<Configuration>
FIG. 8 is a block diagram illustrating an example of a schematic configuration of the
エントロピー復号部401は、ビットストリームが入力されると、画像符号化装置10のエントロピー符号化に対応するエントロピー復号を行う。エントロピー復号部401により復号された予測誤差信号などは逆量子化部402に出力される。また、復号したフィルタ係数や、インター予測されている場合の、復号された動きベクトルなどは復号情報記憶部405に出力される。
When a bit stream is input, the
また、エントロピー復号部401は、イントラ予測の場合、イントラ予測部404にその旨通知する。また、エントロピー復号部401は、復号対象画像がインター予測されているか、イントラ予測されているかを予測画像選択部407に通知する。
In the case of intra prediction, the
逆量子化部402は、エントロピー復号部401からの出力信号に対して逆量子化処理を行う。逆量子化部402は、実施例1と同様にして量子化パラメータの予測値を生成し、量子化パラメータを求める。逆量子化部402は、量子化パラメータの予測値を生成するため、処理対象ブロックや、処理対象画像内の復号済みブロックの動きベクトルを復号情報記憶部405から取得する。
The
逆量子化部402は、予測値生成に用いるデータを記憶するバッファを有する。このバッファには、参照画像の量子化パラメータなどが記憶される。逆量子化部402は、求めた量子化パラメータを用いて逆量子化を行う。逆量子化された出力信号は逆直交変換部403に出力される。
The
逆直交変換部403は、逆量子化部402からの出力信号の復号ブロックに対して逆直交変換処理を行い、残差信号を生成する。残差信号は、復号画像生成部408に出力される。
The inverse
イントラ予測部404は、フレームメモリ411から取得する復号対象画像のすでに復号化された周辺画素から、複数の予測方向を用いて予測画像を生成する。予測画像の生成に用いた予測方向や予測ブロックの情報を予測情報として逆直交変換部403に出力する。
The
復号情報記憶部405は、復号されたループフィルタのフィルタ係数や動きベクトルや分割モードなどの復号情報を記憶する。量子化パラメータの予測値生成に用いられる動きベクトルは、逆量子化部402により取得される。
The decoding
インター予測部406は、フレームメモリ411から取得した参照画像のデータを復号情報記憶部405から取得する動きベクトルや分割モードを用いて動き補償する。これにより、動き補償された参照画像としてのブロックデータが生成される。
The
予測画像選択部407は、イントラ予測画像、又はインター予測画像どちらか一方の予測画像を選択する。選択されたブロックデータは、復号画像生成部408に出力される。
The predicted
復号画像生成部408は、予測画像選択部407から出力される予測画像と、逆直交変換部403から出力される残差信号とを加算し、復号画像を生成する。生成された復号画像はデブロッキングフィルタ部409に出力される。
The decoded
デブロッキングフィルタ部409は、復号画像生成部408から出力された復号画像に対し、ブロック歪を低減するためのフィルタをかけ、ループフィルタ部410に出力する。
The deblocking filter unit 409 applies a filter for reducing block distortion to the decoded image output from the decoded
ループフィルタ部410は、復号情報記憶部405から取得したフィルタ係数を用いて、復号画像の所定サイズ毎にフィルタ処理を行う。所定サイズは、例えば逆直交変換サイズである。ループフィルタ処理後の復号画像をフレームメモリ411に出力する。なお、ループフィルタ後の復号画像は表示装置などに出力されてもよい。
The
フレームメモリ411は、参照画像となる復号画像などを記憶する。なお、復号情報記憶手段405とフレームメモリ411は、分けた構成にしているが、同じ記憶部であってもよい。
The frame memory 411 stores a decoded image that becomes a reference image. The decoded
画像復号装置40の上記構成はあくまでも一例であり、実装の仕方によって構成を変更してもよく、例えば複数の部をまとめて構成してもよい。
The above-described configuration of the
これにより、実施例2では、実施例1による画像符号化装置10で符号化されたビットストリームを、適切に復号することができる。
Accordingly, in the second embodiment, the bitstream encoded by the
[実施例3]
次に、実施例3における画像処理装置について説明する。画像処理装置は、画像符号化装置及び画像復号装置をまとめて画像処理装置と呼ぶ。実施例3では、上述した実施例の各処理をソフトウェアで実装した場合について説明する。
[Example 3]
Next, an image processing apparatus according to the third embodiment will be described. The image processing apparatus collectively refers to the image encoding apparatus and the image decoding apparatus as an image processing apparatus. In the third embodiment, a case where each process of the above-described embodiment is implemented by software will be described.
<構成>
図9は、実施例3における画像処理装置50の概略構成の一例を示すブロック図である。図9に示す画像処理装置50は、制御部501と、主記憶部502と、補助記憶部503と、通信部504と、記録媒体I/F部505とを少なくとも有する。各部は、バスを介して相互にデータ送受信可能に接続されている。
<Configuration>
FIG. 9 is a block diagram illustrating an example of a schematic configuration of the
制御部501は、コンピュータの中で、各装置の制御やデータの演算、加工を行うCPU(Central Processing Unit)である。また、制御部501は、主記憶部502や補助記憶部503に記憶されたプログラムを実行する演算装置であり、通信部504や各記憶部からデータを受け取り、演算、加工した上で、出力部や各記憶部に出力する。
The
また、制御部501は、例えば補助記憶部503に記憶される上記実施例のいずれかの処理を行うプログラムを実行することで、上述した処理を実行することができる。
In addition, the
主記憶部502は、ROM(Read Only Memory)やRAM(Random Access Memory)などであり、制御部501が実行する基本ソフトウェアであるOSやアプリケーションソフトウェアなどのプログラムやデータを記憶又は一時保存する記憶装置である。
The
補助記憶部503は、HDD(Hard Disk Drive)などであり、アプリケーションソフトウェアなどに関連するデータを記憶する記憶装置である。また、補助記憶部503は、記録媒体506などから取得されたプログラムを記憶しておいてもよい。
The
通信部504は、有線又は無線で通信を行う。通信部504は、例えばサーバなどから送信されたプログラムを補助記憶部503に記憶するようにしてもよい。
The
記録媒体I/F(インターフェース)部505は、USB(Universal Serial Bus)などのデータ伝送路を介して接続された記録媒体506(例えば、フラッシュメモリなど)と画像処理装置50とのインターフェースである。
A recording medium I / F (interface)
また、記録媒体506に、所定のプログラムを格納し、この記録媒体506に格納されたプログラムは記録媒体I/F部505を介して画像処理装置50にインストールされる。インストールされた所定のプログラムは、画像処理装置50により実行可能となる。
A predetermined program is stored in the
例えば、図1に示す復号画像記憶部110、図8に示す復号情報記憶部405、及びフレームメモリ411は、例えば、主記憶部502又は補助記憶部503などにより実現されうる。図1や図8に示す各記憶部以外の各部は、例えば制御部501及びワーキングメモリとしての主記憶部502により実現されうる。
For example, the decoded
また、このプログラムを記録媒体506に記録し、このプログラムが記録された記録媒体506をコンピュータや携帯端末に読み取らせて、前述した処理を実現させることも可能である。
It is also possible to record the program on the
なお、記録媒体506は、CD−ROM、フレキシブルディスク、光磁気ディスク等の様に情報を光学的,電気的或いは磁気的に記録する記録媒体、ROM、フラッシュメモリ等の様に情報を電気的に記録する半導体メモリ等、様々なタイプの記録媒体を用いることができる。また、上述した各実施例で説明した処理は、1つ又は複数の集積回路に実装してもよい。
The
以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、上記変形例以外にも種々の変形及び変更が可能である。 Each embodiment has been described in detail above. However, the present invention is not limited to the specific embodiment, and various modifications and changes other than the above-described modification are possible within the scope described in the claims. .
10 画像符号化装置
40 画像復号装置
50 画像処理装置
103 量子化部
104 エントロピー符号化部
201 量子化制御部
203 量子化パラメータ決定部
204 量子化処理部
207 量子化パラメータ予測部
209 パラメータ符号化部
301 ブロック選択部
303 予測部
402 逆量子化部
501 制御部
502 主記憶部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
画面間予測が行われた処理対象ブロックを含む画像内の符号化済みブロックと、前記処理対象ブロックの動きベクトルが参照する参照画像内で、前記符号化済みブロックに類似する類似ブロックとを前記符号化済みブロックの動きを考慮して選択する選択部と、
前記処理対象ブロックの動きベクトルが参照するブロックの量子化パラメータに、前記選択部により選択された符号化済みブロック及び前記類似ブロックの量子化パラメータの差分値を加算した値を、前記処理対象ブロックの量子化パラメータの予測値にする予測部と、
を備える画像符号化装置。 An image encoding device that performs frequency conversion for each block into which an image is divided and performs quantization using a quantization parameter,
An encoded block in an image including a processing target block for which inter-screen prediction has been performed, and a similar block similar to the encoded block in a reference image referred to by a motion vector of the processing target block are encoded A selection unit for selecting in consideration of the movement of the converted block;
A value obtained by adding the difference value of the quantization parameter of the encoded block selected by the selection unit and the similar block to the quantization parameter of the block referred to by the motion vector of the processing target block is the value of the processing target block. A predictor for predicting the quantization parameter;
An image encoding device comprising:
前記符号化済みブロックを順に探索し、該符号化済みブロックの動きベクトルが前記参照画像内のブロックを参照する場合、該ブロックを前記類似ブロックとする請求項1記載の画像符号化装置。 The selection unit includes:
The image encoding device according to claim 1, wherein the encoded block is searched in order, and when the motion vector of the encoded block refers to a block in the reference image, the block is set as the similar block.
前記類似ブロックを前記参照画像の左上ブロックとし、前記左上ブロックから、前記動きベクトルの逆方向ベクトルが参照する位置にある符号化済みブロックを選択する請求項1記載の画像符号化装置。 The selection unit includes:
The image coding apparatus according to claim 1, wherein the similar block is an upper left block of the reference image, and an encoded block at a position referred to by a backward vector of the motion vector is selected from the upper left block.
前記処理対象ブロックと同じ動きベクトルを有する符号化済みブロックと、該符号化済みブロックの動きベクトルが参照する前記参照画像内の類似ブロックとを選択する請求項1記載の画像符号化装置。 The selection unit includes:
The image encoding device according to claim 1, wherein an encoded block having the same motion vector as that of the processing target block and a similar block in the reference image to which a motion vector of the encoded block refers are selected.
前記ストリームをエントロピー復号する復号部と、
復号された量子化パラメータの差分値と、生成された量子化パラメータの予測値とを用いて逆量子化処理を行う逆量子化部と、
を備える画像復号装置。 An image decoding device for decoding a stream encoded by the image encoding device according to any one of claims 1 to 4,
A decoding unit for entropy decoding the stream;
An inverse quantization unit that performs an inverse quantization process using the difference value of the decoded quantization parameter and the predicted value of the generated quantization parameter;
An image decoding apparatus comprising:
画面間予測が行われた処理対象ブロックを含む画像内の符号化済みブロックと、前記処理対象ブロックの動きベクトルが参照する参照画像内で、前記符号化済みブロックに類似する類似ブロックとを前記符号化済みブロックの動きを考慮して選択する選択ステップと、
前記処理対象ブロックの動きベクトルが参照するブロックの量子化パラメータに、前記選択された符号化済みブロック及び類似ブロックの量子化パラメータの差分値を加算した値を、前記処理対象ブロックの量子化パラメータの予測値にする予測ステップと
を実行させるための画像符号化プログラム。 In order to perform frequency conversion for each block into which an image is divided and perform quantization using quantization parameters,
An encoded block in an image including a processing target block for which inter-screen prediction has been performed, and a similar block similar to the encoded block in a reference image referred to by a motion vector of the processing target block are encoded A selection step for selecting in consideration of the movement of the converted block;
A value obtained by adding the difference value of the quantization parameter of the selected coded block and the similar block to the quantization parameter of the block referred to by the motion vector of the processing target block is the quantization parameter of the processing target block. An image encoding program for executing a prediction step to obtain a prediction value.
前記ストリームをエントロピー復号する復号ステップと、
復号された量子化パラメータの差分値と、生成された量子化パラメータの予測値とを用いて逆量子化処理を行う逆量子化ステップと、
を実行させるための画像復号プログラム。 In order to decode the stream encoded by the image encoding device according to any one of claims 1 to 4,
A decoding step for entropy decoding the stream;
An inverse quantization step for performing an inverse quantization process using a difference value of the decoded quantization parameter and a predicted value of the generated quantization parameter;
An image decoding program for executing
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