JP2015065644A - 画像推定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】復号化器において、まず、符号化された副情報画像からコーディングモードを検索し抽出することによって所望の画像が推定される。符号化された副情報画像内のビットプレーンごとに、シンドロームビット又はパリティビットを復号化して、所望の画像の量子化された変換係数の推定ビットプレーンを取得する。コーディングモードを用いて取得された予測残差に量子化及び変換を適用する。復号化は、符号化された副情報画像の量子化された変換係数を用いる。所望の画像の量子化された変換係数の推定ビットプレーンを結合して、結合されたビットプレーンを生成する。次に、結合されたビットプレーンに、コーディングモードに基づいて逆量子化、逆変換及び予測を適用して、所望の画像の推定値を復元する。
【選択図】図1
Description
図1は、本発明の実施形態による、符号化された副情報画像103から検索し抽出(索出(retrieve))された(110)イントラ予測コーディングモード及びインター予測コーディングモード102を用いて入力画像から所望の画像101の推定値を復元する分散ソースコーディング(DSC)方法の流れ図である。この方法は復号化器100において動作することができる。復号化器は、部分的に、バスによって接続されたメモリ及び入/出力インターフェースに接続されたプロセッサを用いて実施することができる。
復元方法は、画像、ビデオ、又は他の多次元データを含む様々なデータタイプに適用可能である。1つの実施形態において、2つの相関画像、例えば入力画像及び統計的に相関する副情報画像を検討する。
図3は、本発明の実施形態とともに用いることができる通常の符号化器/復号化器(コーデック)300を示している。符号化器への入力は、元の副情報画像301、又はビデオ、指紋等のような任意の他のタイプのマルチメディアデータ若しくは生体データである。出力は、符号化画像315である。符号化画像は、復号化器320によって後に処理するように記憶することもできるし、ビットストリームとして送信することもできる。
1.入力画像の2次元CUごとに、副情報画像のイントラコーディング中に用いられるモードを用いて入力画像に対しイントラ予測が実行される。HEVC符号化器が入力画像CUのイントラコーディングのイントラ予測モードを決定した場合、一般に、モードは、副情報画像におけるCUのイントラコーディングに用いられるモードと異なる。したがって、符号化器は、副情報画像に用いられるイントラ予測モードを用いるように強制される。上記で説明したように、これは、入力画像に用いられるイントラ予測モードをシグナリングするのに余分な帯域幅が用いられないという利点を有する。このステップの出力はCUにおける予測残差信号であり、これはCU内に元々存在するピクセル数と同じ数のエントリーを有する2次元信号である。
2.各CU内の変換ユニットごとに、2Dブロックに基づくHEVC変換が行われる。入力画像の変換係数と副情報画像の変換係数との相関を最大にするために、変換行列要素及び変換ブロックサイズは、副情報画像の対応する部分の符号化中に用いられるものと同じである。このステップの出力は、各CUにおける変換コーディングされた予測残差信号である。
3.次に、変換コーディングされた予測残差信号の均一な量子化が、規定された量子化パラメーターを用いて行われる。好ましい実施形態において、量子化パラメーター(QP:quantization parameter)は副情報画像において用いられるものと同じである。しかしながら、これは絶対要件ではない。入力画像のピクセル値の動的範囲及び確率分布に依拠して、入力画像を量子化するのに異なるQP値を用いることが可能である。このステップの出力は、各CU内の各変換ユニットにおける各変換領域予測残差値の量子化インデックスである。例えば、変換ユニット(TU:transform unit)サイズが32×32である場合、各TU内に(それぞれ残差値に対応する)1024個の量子化インデックスが存在する。
4.各量子化インデックスは符号絶対値表現(sign-magnitude representation)を用いてビットプレーンに変換される。用いられるビットプレーン数は、前のステップから生成される最大の絶対値の変換係数に従って求められる。例えば、最大の変換係数が値212を有する場合、量子化インデックスは最大で1+ceiling(log2(212))=9個のビットプレーン、すなわち1つの符号ビットプレーン及び8個の絶対値ビットプレーンに変換されることになる。
5.各ビットプレーンのシンドロームコーディングは、独立して実行される。このため、1024個の変換係数、及び変換係数あたり8個のビットプレーンが存在する場合、シンドロームコーディングは8192回実行される。実際には、シンドロームコーディング動作数は、8192よりも大幅に小さい。なぜなら、比較的小さい数の低周波数係数のみが幾つかのビットプレーンを必要とするのに十分大きいためである。高周波数係数は小さいか又はゼロ値であり、このためシンドロームコーディング動作をほとんど必要としないか又は一切必要としない。符号化システムの複雑度及び記憶要件に依拠して、任意の数のチャネル符号をシンドロームコーディングに用いることができる。好ましい実施形態はLDPC符号を用いる。しかしながら、ターボ符号、IRA符号、ラプター符号、畳み込み符号等も用いることができる。
6.生成された全てのシンドロームは、最終的に入力画像の復号化器430によって受信される。
例示的な実施形態において、副情報画像はHEVCイントラ復号化を用いて復号化される(320)。
復号化器100は、入力画像のシンドロームを受信し(120)、また、復号化された副情報画像(又は副情報画像の部分的に復号化されたビットストリーム)を取得して(140)、図4に示すような以下のステップを用いて所望の復号化された画像101を形成する。
1.HEVCビットストリームが復号化され、量子化され変換された予測残差が得られる。この予測残差が副情報を構成する。副情報は各変換係数の量子化インデックスのベクトルの形態をとる。このため、TUサイズが32×32ピクセルに固定される場合、TUごとに量子化インデックスの1024個のベクトルがこのステップの終了時に得られる。
2.変換係数ごとに、量子化インデックスのベクトルがビットプレーンに分解される。ビットプレーンは、入力画像又は副情報画像内の全てのTU内の同じロケーションにおいて量子化された変換係数から取得される特定のビットから構成される。このため32×32のTUサイズを有する1600×1600のピクセル画像について、DC係数の最上位ビットに対応するビットプレーンは、長さ(1600×1600)/(32×32)=2500となる。同様に、AC1係数の第2下位ビット(second least significant bit)に対応するビットプレーンも長さ2500となる。変換係数あたりのビットプレーンの総数は、特定の変換係数の量子化インデックスのベクトルにおける最大量子化インデックスの絶対値の対数よりも1大きい。変換係数ごとに、これらのビットプレーンは、入力画像から受信された対応するシンドロームビットプレーンの復号化のための副情報としての役割を果たす。
1.復号化器を初期化するために、LDPC復号化器のシンドロームベクトルは、検討中のシンドロームビットプレーンに従って求められる。LDPC復号化器の変数ノードは、ステップAにおいて副情報画像から取得された対応する変換係数の対応するビットプレーンに従って求められる。
2.変数ノード内のビット及びチャネルモデルを用いてLDPCコーダーの各変数ノードの対数尤度比(LLR:Log-Likelihood Ratio)を求める。チャネルモデルは、副情報チャネルを通過した後に変数ノード内のビットが値を変える確率を指定する。換言すれば、副情報画像の特定の変換係数の量子化インデックスのビット値が、確率pで逆になるように、入力画像内の対応するビットと相関すると仮定した場合、そのビットのLLRは1−2*(副情報ビット値)*log((1−p)/p)によって与えられる。LLRの大きな正値は、その位置において復号化されている入力ビットが、ゼロである可能性が非常に高いことを示す。逆に、LLRの大きな負値は、その位置において復号化されている入力ビットが、値1である可能性が非常に高いという確信を示す。
1.上述の入力画像の符号化に関するセクションにおいて、入力画像のシンドロームを生成する手順について説明した。これらのシンドロームは、以下で説明される確率伝搬アルゴリズムの入力として受信され用いられる。上記で説明されるように、各量子化された変換係数のビットプレーンごとに受信されるシンドローム数は、その特定のビットプレーン及び変換係数について選択されるLDPC符号(又は包括してチャネル符号)のレートに依拠する。確率伝搬アルゴリズムの目標は、これらのシンドロームを復号化して、入力画像の量子化された変換係数のビットプレーンを復元することである。
1.各変換係数のビットプレーンごとに、上記の初期化を実行した後、確率伝搬復号化を実行する。安定し、反復ごとに変化しないLLRの推定値を取得した後、又は予め指定された反復数にわたって確率伝搬を実行した後、変数ノード内のLLR値を読取り、その値を、負のLLR値が復号化されたビット値1を意味し、正のLLRが復号化されたビット値0を意味するという規則に従って閾値処理する。
1.各量子化された変換係数のビットプレーンを取得した後、入力画像の各変換係数に対応する量子化インデックスベクトルが再編成される。
2.量子化インデックスはブロックに再配列され、量子化動作180及び変換動作190が逆に行われ、入力画像の再構成されたピクセルが得られる。
本発明による方法は、HEVC符号化された副情報ビットストリームからのコーディングされたブロックパターン(CBP)及び入力画像のためのCBPを活用することによって符号化効率を改善する方法も提供する。CBPは、全ての量子化インデックスがゼロであるCUに対応する。これは、副情報画像のHEVCビットストリームにおいてCBPフラグをセットすることによってシグナリングされる。CBPフラグがセットされている場合、対応する量子化インデックスは副情報画像のHEVCビットストリームにおいて送信されない。
1.上記で説明したように入力画像のCBPを取得する。
2.変換係数の量子化インデックスのビットプレーンの復号化中に、検討中のコーディングユニット、すなわち検討中のコーディングユニット内の特定の量子化インデックスについて、CBPフラグがセットされているか否かを検査する。yesの場合、これらの量子化インデックスの絶対値ビット及び符号ビットの全てのLLRを無限大にセットする(又は実際には非常に大きな値にセットする)。これによって、ビットがゼロとして復号化されることが強制される。
Claims (10)
- 所望の画像を推定する画像推定方法であって、
符号化された副情報画像からコーディングモードを検索し抽出するステップと、
前記符号化された副情報画像内のビットプレーンごとに、シンドロームビット又はパリティビットを復号化して、前記所望の画像の量子化された変換係数の推定ビットプレーンを取得するステップであって、前記コーディングモードを用いて取得された予測残差に量子化及び変換が適用され、前記復号化することは、前記符号化された副情報画像の前記量子化された変換係数を用いる、ステップと、
前記所望の画像の前記量子化された変換係数の前記推定ビットプレーンを結合して、結合されたビットプレーンを生成するステップと、
前記結合されたビットプレーンに、前記コーディングモードに基づいて、逆量子化、逆変換及び予測を適用して、前記所望の画像の推定値を復元するステップと
を含み、
各前記ステップは復号化器が実行する、画像推定方法。 - 前記ビットプレーンは前記量子化された変換係数の符号絶対値表現を用いる、請求項1に記載の方法。
- 前記復号化することは対数尤度比を推定することを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記対数尤度比はコーディングされたブロックパターンに基づき、該コーディングされたブロックパターンは、前記所望の画像の変換ブロックの全ての量子化され変換された予測残差がゼロである場合に値ゼロを有し、そうでない場合に値1を有する、請求項3に記載の方法。
- 前記推定することは、
前記値ゼロを有する前記コーディングされたブロックパターンに対応する前記ビットプレーン内のビットを位置特定することと、
前記ビットの前記対数尤度比を無限大又は非常に大きな値に固定することであって、それによって前記ビットの復号化値をゼロに固定することと、
を更に含む、請求項4に記載の方法。 - 前記シンドロームビット又は前記パリティビットを復号化して、前記所望の画像のコーディングされたブロックパターン値の推定ビットプレーンを取得するステップをさらに含み、該復号化することは、前記副情報画像の前記コーディングされたブロックパターン値を用いる、請求項1に記載の方法。
- 前記コーディングモードはイントラ予測モード又はインター予測モードを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記コーディングモードは予測ブロック分割情報を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記コーディングモードは変換ブロック分割情報を含む、請求項1に記載の方法。
- 前記コーディングモードは変換タイプ情報を含む、請求項1に記載の方法。
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