JP5194039B2 - Intra prediction apparatus, encoder, decoder, and program - Google Patents

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Description

本発明は、復号済みの画素値から符号化対象の画素値を外挿により予測する装置及びプログラムに関し、特に画像の交流成分の連続性を損なわない予測が可能なイントラ予測装置、符号化器、復号器、及びプログラムに関する。   The present invention relates to an apparatus and a program for predicting a pixel value to be encoded from decoded pixel values by extrapolation, and more particularly to an intra prediction apparatus, an encoder, and an intra prediction apparatus that can perform prediction without impairing the continuity of alternating current components of an image. The present invention relates to a decoder and a program.

MPEG−4 AVC/H.264方式(ISO/IEC 14496−10/ITU−T Rec.H.264)では、インター予測(画面間予測)のほか、符号化対象の画像ブロックに対して、符号化済み隣接ブロックの画素値から予測画像を生成し、その予測画像との差分を符号化するイントラ予測符号化(画面内予測符号化)が採用されている。   MPEG-4 AVC / H. In the H.264 system (ISO / IEC 14496-10 / ITU-T Rec. H.264), in addition to inter prediction (inter-screen prediction), the pixel value of an adjacent block that has been encoded is determined for an image block to be encoded. Intra-prediction coding (intra-screen prediction coding) that generates a prediction image and encodes a difference from the prediction image is employed.

図9に、従来のMPEG−4 AVC/H.264方式における符号化器4のブロック図を示す。符号化器4は、並べ替え部31と、減算部32と、直交変換部33と、量子化部34と、可変長符号化部35と、逆量子化部36と、逆直交変換部37と、切替えスイッチ38と、イントラ予測部39と、フレームメモリ40と、動き補償予測部41と、加算部42とを備える。   FIG. 9 shows a conventional MPEG-4 AVC / H. The block diagram of the encoder 4 in a H.264 system is shown. The encoder 4 includes a rearrangement unit 31, a subtraction unit 32, an orthogonal transformation unit 33, a quantization unit 34, a variable length coding unit 35, an inverse quantization unit 36, and an inverse orthogonal transformation unit 37. , A changeover switch 38, an intra prediction unit 39, a frame memory 40, a motion compensation prediction unit 41, and an addition unit 42.

並べ替え部31は、入力された映像信号を一時的に蓄積し、フレーム画像の順番を並べ替え、符号化処理に必要なフレーム画像を減算部32及び動き補償予測部41に出力する。   The rearrangement unit 31 temporarily stores the input video signal, rearranges the order of the frame images, and outputs the frame image necessary for the encoding process to the subtraction unit 32 and the motion compensation prediction unit 41.

動き補償予測部41は、並べ替え部31から供給される入力画像に対して、フレームメモリ40から取得する参照画像を用いて動きベクトル検出を行い、得られた動きベクトルを用いて動き補償を行い、その結果得られた予測画像を、切替えスイッチ38を介して減算部32及び加算部42に出力する。動きベクトルの情報は、可変長符号化部35に出力する。   The motion compensation prediction unit 41 performs motion vector detection on the input image supplied from the rearrangement unit 31 using a reference image acquired from the frame memory 40, and performs motion compensation using the obtained motion vector. The predicted image obtained as a result is output to the subtraction unit 32 and the addition unit 42 via the changeover switch 38. The motion vector information is output to the variable length encoding unit 35.

減算部32は、並べ替え部31からの入力画像と、動き補償予測部41又はイントラ予測部39からの予測画像との差分画像を生成して直交変換部33に出力する。   The subtraction unit 32 generates a difference image between the input image from the rearrangement unit 31 and the prediction image from the motion compensation prediction unit 41 or the intra prediction unit 39 and outputs the difference image to the orthogonal transformation unit 33.

直交変換部33は、減算部32から供給される差分画像に対して小領域の画素ブロックごとに直交変換(例えば、DCT;Discrete Cosine Transform)を施し、直交変換係数を量子化部34に出力する。   The orthogonal transform unit 33 performs orthogonal transform (for example, DCT; Discrete Cosine Transform) on the difference image supplied from the subtraction unit 32 and outputs the orthogonal transform coefficient to the quantization unit 34. .

量子化部34は、直交変換部33から入力される直交変換係数に対して量子化テーブルを選択して量子化処理を行い、可変長符号化部35及び逆量子化部36に出力する。   The quantization unit 34 selects a quantization table for the orthogonal transform coefficient input from the orthogonal transform unit 33, performs a quantization process, and outputs the quantization table 35 and the inverse quantization unit 36.

可変長符号化部35は、量子化部34から入力される量子化された直交変換係数についてスキャンを行って可変長符号化処理を施しビットストリームを生成するとともに、動き補償予測部41から入力される動きベクトルの情報も可変長符号化を施して出力する。   The variable length encoding unit 35 scans the quantized orthogonal transform coefficient input from the quantization unit 34 to perform variable length encoding processing to generate a bit stream, and also receives the input from the motion compensation prediction unit 41. The motion vector information is also subjected to variable length coding and output.

逆量子化部36は、量子化部34から入力される量子化された直交変換係数について逆量子化処理を行って逆直交変換部37に出力する。   The inverse quantization unit 36 performs an inverse quantization process on the quantized orthogonal transform coefficient input from the quantization unit 34 and outputs the result to the inverse orthogonal transform unit 37.

逆直交変換部37は、逆量子化部36から入力された直交変換係数に対して逆直交変換(例えば、IDCT;Inverse Discrete Cosine Transform)を施し、加算部42に出力する。   The inverse orthogonal transform unit 37 performs inverse orthogonal transform (for example, IDCT; Inverse Discrete Cosine Transform) on the orthogonal transform coefficient input from the inverse quantization unit 36 and outputs the result to the addition unit 42.

加算部42は、逆直交変換部37から得られる逆直交変換した画像と、動き補償予測部41又はイントラ予測部39から得られる予測画像とを加算処理して復号画像を生成し、イントラ予測部39及びフレームメモリ40に出力する。   The adding unit 42 adds the image obtained by the inverse orthogonal transform obtained from the inverse orthogonal transform unit 37 and the prediction image obtained from the motion compensation prediction unit 41 or the intra prediction unit 39 to generate a decoded image, and generates an intra prediction unit. 39 and the frame memory 40.

切替えスイッチ38は、動き補償予測とイントラ予測とを切替える。   The changeover switch 38 switches between motion compensation prediction and intra prediction.

イントラ予測部39は、既符号化ブロックを復号した画像(加算部42の出力画像)からイントラ予測した予測画像を生成して減算部32及び加算部42に出力する。ここで、減算部32では、この予測画像と原画像との差分画像を直交変換部33に出力し、量子化部34及び可変長符号化部35を経て符号化する。   The intra prediction unit 39 generates a prediction image predicted intra from the image obtained by decoding the already-encoded block (the output image of the addition unit 42), and outputs the prediction image to the subtraction unit 32 and the addition unit 42. Here, the subtraction unit 32 outputs the difference image between the predicted image and the original image to the orthogonal transformation unit 33 and encodes it via the quantization unit 34 and the variable length coding unit 35.

イントラ予測は、4画素×4ライン単位、8画素×8ライン単位、又は16画素×16ライン単位で行われ、複数種類の予測モード(予測方向)(例えば、4画素×4ライン単位の予測については9種類)の中から最適な予測方向を選択する。図10は、4画素×4ライン単位で予測する場合の予測モードを示す図である。図中の斜線付の丸は復号済みの画素を示し、白丸は予測対象の画素を示し、矢印は予測方向を示している。(a)の予測モード0では垂直方向予測、(b)の予測モード1では水平方向予測、(c)の予測モード2ではDC予測、(d)の予測モード3では対角左下方向予測、(e)の予測モード4では対角右下方向予測、(f)の予測モード5では垂直右方向予測、(g)の予測モード6では水平下方向予測、(h)の予測モード7では垂直左方向予測、(i)の予測モード8では水平上方向予測を行う。以上が、MPEG−4 AVC/H.264方式におけるイントラ予測の技法である。   Intra prediction is performed in units of 4 pixels × 4 lines, 8 pixels × 8 lines, or 16 pixels × 16 lines, and a plurality of types of prediction modes (prediction directions) (for example, prediction in units of 4 pixels × 4 lines). Selects the optimum prediction direction from among nine types. FIG. 10 is a diagram illustrating a prediction mode when prediction is performed in units of 4 pixels × 4 lines. In the figure, hatched circles indicate decoded pixels, white circles indicate pixels to be predicted, and arrows indicate prediction directions. (A) Prediction mode 0 is vertical direction prediction, (b) Prediction mode 1 is horizontal direction prediction, (c) Prediction mode 2 is DC prediction, (d) Prediction mode 3 is diagonal lower left direction prediction, ( e) Prediction mode 4 in diagonal lower right direction prediction, (f) prediction mode 5 in vertical right direction prediction, (g) prediction mode 6 in horizontal down direction prediction, and (h) prediction mode 7 in vertical left direction. In the prediction mode 8 of (i), horizontal upward prediction is performed. The above is MPEG-4 AVC / H. This is a technique of intra prediction in the H.264 system.

また、イントラ予測の精度を上げるために、空間的に離れた画素を参照するのではなく、常に隣接する画素を参照して隣接画素間の差分値を符号化する技法や(例えば、特許文献1参照)、予測ブロックに隣接する画素の値と該予測ブロックから1画素以上間をおいた画素の値とに基づいてイントラ予測を行う技法が知られている(例えば、特許文献2参照)。また、画素値が一定の変化傾向を持つ絵柄の映像に対する予測性能を向上させるために、イントラ符号化における予測値として、隣接する復号画像の周波数特性を考慮した値を生成する技法が知られている(例えば、特許文献3参照)。また、任意形状画像の符号化のために、矩形ブロックの一部にだけ定義された画素群に対して直交変換係数を求める技法も知られている(例えば、特許文献4参照)。   In addition, in order to increase the accuracy of intra prediction, a technique of encoding a difference value between adjacent pixels by always referring to adjacent pixels instead of referring to spatially separated pixels (for example, Patent Document 1). And a technique for performing intra prediction based on the value of a pixel adjacent to a prediction block and the value of a pixel between the prediction block and one or more pixels is known (see, for example, Patent Document 2). Also known is a technique for generating a value that takes into account the frequency characteristics of adjacent decoded images as a prediction value in intra coding in order to improve the prediction performance for a picture image whose pixel value has a certain change tendency. (For example, see Patent Document 3). In addition, a technique for obtaining an orthogonal transform coefficient for a pixel group defined only in a part of a rectangular block for encoding an arbitrarily shaped image is also known (see, for example, Patent Document 4).

特開2009−049969号公報JP 2009-049969 A 特開2008−271371号公報JP 2008-271371 A 特開2008−245088号公報JP 2008-245088 A 特許3907724号公報Japanese Patent No. 3907724

しかし、従来の方向性を持ったイントラ予測方法は、復号済みの隣接画素の値と予測対象画素の値が直流的な意味で連続であることを仮定しており、交流的な意味での連続性は仮定していなかった。また、特許文献3に記載の技法は交流成分も含んだ予測を行うものではあるが、参照画素と予測画素との間に交流的(位相的)な連続性はない。そのため、参照画像が周期性のあるパターンの一部であるような場合には、交流成分を考慮した高度な予測を行うことができなかった。また、復号済みの画像に含まれる符号化歪みや原画像に含まれる雑音成分が、予測値にそのまま影響を及ぼしてしまうという問題があった。また、特許文献4は、定義された画素値の直交変換係数を求めるのを目的とするものであり、未定義の画素値を推定することを目的とするものではない。   However, the conventional intra prediction method with directionality assumes that the value of the decoded adjacent pixel and the value of the prediction target pixel are continuous in a DC sense, and is continuous in an AC sense. Sex was not assumed. Further, although the technique described in Patent Document 3 performs prediction including an AC component, there is no AC (phase) continuity between the reference pixel and the prediction pixel. For this reason, when the reference image is a part of a periodic pattern, it has not been possible to perform advanced prediction considering the AC component. In addition, there is a problem that the coding distortion included in the decoded image and the noise component included in the original image directly affect the predicted value. Patent Document 4 is intended to obtain an orthogonal transform coefficient of a defined pixel value, and is not intended to estimate an undefined pixel value.

本発明の目的は、上記問題を解決するため、参照画素と予測画素との間で交流成分の連続性を損なわない予測を行うとともに、雑音成分の影響の少ない予測を行うイントラ予測装置、符号化器、復号器、及びプログラムを提供することにある。   In order to solve the above-described problem, an object of the present invention is to provide an intra-prediction device that performs prediction that does not impair the continuity of the AC component between the reference pixel and the prediction pixel, and performs prediction with less influence of the noise component, and encoding. A decoder, a decoder, and a program.

上記課題を解決するため、本発明に係るイントラ予測装置は、参照ブロックと予測ブロックからなる処理ブロックを生成する処理ブロック生成手段と、前記処理ブロックの全領域に対応した直交変換基底ベクトルを前記参照ブロックの形状に合わせて抽出した第1の変換基底ベクトル(主変換基底)と、該直交変換基底ベクトルを前記予測ブロックの形状に合わせて抽出した第2の変換基底ベクトル(副変換基底)とを生成する変換基底生成手段と、前記第1の変換基底ベクトルのうちの所定次数分の変換基底ベクトルに対し、該所定次数分の変換基底ベクトルに対応した変換係数列を重みとする重み付け線形和演算を行うことにより、前記参照画像をベクトルで近似する参照画像近似手段と、前記第2の変換基底ベクトルのうちの所定次数分の変換基底ベクトルに対し、前記近似に用いた変換係数列を重みとする重み付け線形和演算を行うことにより、予測画像を生成する予測画像生成手段と、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, an intra prediction apparatus according to the present invention includes a processing block generation unit that generates a processing block including a reference block and a prediction block, and the orthogonal transform basis vector corresponding to the entire region of the processing block. A first transformation basis vector (main transformation basis) extracted according to the shape of the block, and a second transformation basis vector (sub transformation basis) obtained by extracting the orthogonal transformation basis vector according to the shape of the prediction block. A transform basis generation means for generating, and a weighted linear sum operation using a transform coefficient sequence corresponding to the transform basis vector corresponding to the predetermined order as a weight for the transform basis vector corresponding to the predetermined order in the first transform basis vector A reference image approximation means for approximating the reference image with a vector, and a predetermined order of the second transformed basis vectors To transform basis vector, by performing a weighted linear sum operation to weight the transform coefficient sequence used in the approximation, characterized in that it comprises a prediction image generation unit that generates a predicted image.

また、本発明に係るイントラ予測装置において、前記参照画像近似手段は、前記第1の変換基底ベクトル(主変換基底)に対してノルムを補正した第3の変換基底ベクトル(補正主変換基底)を用いて前記変換係数列を求めることを特徴とする。   In the intra prediction apparatus according to the present invention, the reference image approximating unit calculates a third transformed basis vector (corrected main transformation basis) obtained by correcting a norm with respect to the first transformed basis vector (main transformation basis). The conversion coefficient sequence is obtained using the method.

また、本発明に係るイントラ予測装置において、前記第3の変換基底ベクトルは、前記第1の変換基底ベクトルに対して、該ベクトルのノルムの二乗で除算してノルムを補正したベクトルであることを特徴とする。   In the intra prediction apparatus according to the present invention, the third transformed basis vector is a vector obtained by dividing the first transformed basis vector by the square of the norm of the vector and correcting the norm. Features.

また、本発明に係るイントラ予測装置において前記参照画像近似手段は、前記第3の変換基底ベクトルのうち低い次数の変換基底ベクトルから順に、該変換基底ベクトルと参照画像のベクトルとの内積演算を行うことにより該変換基底ベクトルに対する変換係数を求めるとともに、該変換係数と前記第1の変換基底ベクトルのうち該次数の変換基底ベクトルとを乗算したベクトルを該参照画像のベクトルから減じたベクトルを新たな参照画像のベクトルとして次の次数の変換係数を求め、該変換係数を求める処理を所定回数繰り返すことにより、前記変換係数列を決定することを特徴とする。   In the intra prediction apparatus according to the present invention, the reference image approximating unit performs an inner product operation of the transform base vector and the vector of the reference image in order from the transform base vector of the lower order among the third transform base vectors. Thus, a conversion coefficient for the conversion base vector is obtained, and a vector obtained by subtracting a vector obtained by multiplying the conversion coefficient by the conversion base vector of the order from the first conversion base vector from the vector of the reference image is newly added. A transform coefficient of the next order is obtained as a reference image vector, and the transform coefficient sequence is determined by repeating the process of obtaining the transform coefficient a predetermined number of times.

また、本発明に係るイントラ予測装置において、前記参照ブロック及び前記予測ブロックの構成情報と、前記所定次数情報とからなるパラメータを予め複数用意し、該複数のパラメータを用いて複数の予測画像を生成し、該複数の予測画像から1つの予測画像を選択し、選択した予測画像の生成に用いたパラメータを伝送するパラメータ伝送手段を更に備えることを特徴とする。   In the intra prediction apparatus according to the present invention, a plurality of parameters including the reference block and the configuration information of the prediction block and the predetermined order information are prepared in advance, and a plurality of prediction images are generated using the plurality of parameters. And a parameter transmission unit that selects one prediction image from the plurality of prediction images and transmits a parameter used to generate the selected prediction image.

さらに、本発明に係る符号化器は、上述したイントラ予測装置を備えることを特徴とする。   Furthermore, an encoder according to the present invention includes the intra prediction device described above.

さらに、本発明に係る復号器は、上述したイントラ予測装置を備えることを特徴とする。   Furthermore, a decoder according to the present invention includes the intra prediction apparatus described above.

さらに、本発明は、予測ブロックに隣接する復号済みの参照ブロックの画像から、予測ブロックの予測画像を生成するイントラ予測装置として機能するコンピュータに、(a)参照ブロックと予測ブロックからなる処理ブロックを生成するステップと、(b)前記処理ブロックの全領域に対応した直交変換基底ベクトルを前記参照ブロックの形状に合わせて抽出した第1の変換基底ベクトルと、該直交変換基底ベクトルを前記予測ブロックの形状に合わせて抽出した第2の変換基底ベクトルとを生成するステップと、(c)前記第1の変換基底ベクトルのうちの所定次数分の変換基底ベクトルに対し、該所定次数分の変換基底ベクトルに対応した変換係数列を重みとする重み付け線形和演算を行うことにより、前記参照画像をベクトルで近似するステップと、(d)前記第2の変換基底ベクトルのうちの所定次数分の変換基底ベクトルに対し、前記近似に用いた変換係数列を重みとする重み付け線形和演算を行うことにより、予測画像を生成するステップと、を実行させるためのプログラムとしても特徴付けられる。   Furthermore, the present invention provides (a) a processing block comprising a reference block and a prediction block to a computer that functions as an intra prediction device that generates a prediction image of a prediction block from an image of a decoded reference block adjacent to the prediction block. (B) a first transformed basis vector obtained by extracting an orthogonal transformation basis vector corresponding to the entire area of the processing block in accordance with the shape of the reference block; and the orthogonal transformation basis vector of the prediction block. A step of generating a second conversion basis vector extracted in accordance with the shape; and (c) a conversion basis vector corresponding to the predetermined order with respect to the conversion basis vector corresponding to the predetermined order of the first conversion basis vectors. The reference image is approximated by a vector by performing a weighted linear sum operation with the transformation coefficient sequence corresponding to And (d) performing a weighted linear sum operation using the transformation coefficient sequence used for the approximation as a weight on the transformation basis vectors of a predetermined order among the second transformation basis vectors, And a step for generating the program.

本発明によれば、参照画素と予測画素との間で交流成分の連続性が損なわれない予測を行うことが可能となる。また、復号済みの画像に含まれる符号化歪みや原画像に含まれる雑音成分の影響の少ない予測を行うことが可能となる。   According to the present invention, it is possible to perform prediction that does not impair the continuity of the AC component between the reference pixel and the prediction pixel. In addition, it is possible to perform prediction with less influence of coding distortion included in a decoded image and noise components included in an original image.

本発明によるイントラ予測方式の概念を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the concept of the intra prediction system by this invention. 本発明によるイントラ予測方式の非直交の変換基底を用いた変換係数の導出を説明する図である。It is a figure explaining derivation | leading-out of the transformation coefficient using the non-orthogonal transformation base of the intra prediction system by this invention. 本発明による一実施例のイントラ予測装置の処理ブロックを例示する図である。It is a figure which illustrates the processing block of the intra prediction apparatus of one Example by this invention. 本発明による一実施例の符号化側のイントラ予測装置の構成図である。It is a block diagram of the intra prediction apparatus by the side of the encoding of one Example by this invention. 本発明による一実施例の復号側のイントラ予測装置の処理の構成図である。It is a block diagram of a process of the intra prediction apparatus by the side of the decoding of one Example by this invention. 本発明による一実施例のイントラ予測装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the intra prediction apparatus of one Example by this invention. 本発明による一実施例のイントラ予測装置を備える符号化器の構成図である。It is a block diagram of an encoder provided with the intra prediction apparatus of one Example by this invention. 本発明による一実施例のイントラ予測装置を備える復号器の構成図である。It is a block diagram of a decoder provided with the intra prediction apparatus of one Example by this invention. 従来のMPEG4 AVC/H.264方式における符号化器の構成図である。Conventional MPEG4 AVC / H. 2 is a configuration diagram of an encoder in the H.264 scheme. 従来のMPEG4 AVC/H.264方式における4画素×4ライン単位で予測する場合の予測モードを示す図である。Conventional MPEG4 AVC / H. It is a figure which shows the prediction mode in the case of estimating by 4 pixel x4 line unit in a H.264 system.

まず、本発明によるイントラ予測方式の概念について、図1乃至図3を参照して説明する。   First, the concept of the intra prediction method according to the present invention will be described with reference to FIGS.

[イントラ予測方式の概念]
本発明によるイントラ予測装置は、交流成分も含め、復号済み画像との連続性を損なわないで、雑音成分の影響の少ない予測を行う。そのために、隣接画素だけでなく、一定の領域に含まれる復号済み画素を活用し、DCTやFFT(Fast Fourier Transform)などの直交変換を用いる。そして、復号済み画像の変換係数の推定値を導出することにより予測画像を生成する。多数の参照画素を用い、かつ低周波成分を重視した予測を行うため、雑音の影響を軽減することができる。
[Intra prediction method concept]
The intra prediction apparatus according to the present invention performs prediction with little influence of noise components without impairing continuity with decoded images including AC components. For this purpose, not only adjacent pixels but also decoded pixels included in a certain region are used, and orthogonal transform such as DCT or FFT (Fast Fourier Transform) is used. Then, a predicted image is generated by deriving an estimated value of the transform coefficient of the decoded image. Since prediction is performed using a large number of reference pixels and emphasizing low frequency components, the influence of noise can be reduced.

復号済み画像の変換係数の推定値を導出することにより予測画像を生成する方式について、図1及び図2を参照して説明する。図1は、本発明によるイントラ予測方式の概念を説明するための図である。簡単のために1次元の領域を考え、5画素の復号済み画像から3画素の予測画像を生成する場合について、図1を参照して説明する。   A method for generating a predicted image by deriving an estimated value of a transform coefficient of a decoded image will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a diagram for explaining the concept of an intra prediction method according to the present invention. Considering a one-dimensional region for simplicity, a case of generating a predicted image of 3 pixels from a decoded image of 5 pixels will be described with reference to FIG.

8画素の1次元の画像にDCTなどの直交変換を行うと、8つの画素に対応した8つの直交変換係数が一意に求まり、これに逆直交変換を行うと、元の画像が復元される。3画素の予測画像を予測するということは、5つの復号済みである参照画素から8つの直交変換係数を推定することと等価である。   When orthogonal transformation such as DCT is performed on a one-dimensional image of eight pixels, eight orthogonal transformation coefficients corresponding to the eight pixels are uniquely obtained, and when inverse orthogonal transformation is performed on this, the original image is restored. Predicting a predicted image of 3 pixels is equivalent to estimating 8 orthogonal transform coefficients from 5 decoded reference pixels.

直交変換とは、信号列に含まれる各直交変換基底の成分列である直交変換係数を求める処理であり、直交変換基底による信号分析ということもできる。ここで、5つの画素値を表現するのに8つの直交変換基底は冗長である。5画素の参照画像を再現する直交変換係数組は無数に存在する。高周波成分は信号に比べて雑音が相対的に大きいため、低周波成分に対応する変換基底を用いて元の画像を可能な限り再現する変換係数組を求めるのが好適である。このような推定の結果、低周波成分について交流的連続性のある予測画像を生成することができる。   The orthogonal transformation is a process for obtaining an orthogonal transformation coefficient that is a component sequence of each orthogonal transformation base included in the signal sequence, and can also be referred to as signal analysis using the orthogonal transformation base. Here, the eight orthogonal transform bases are redundant to represent five pixel values. There are an infinite number of orthogonal transform coefficient sets that reproduce a five-pixel reference image. Since the high-frequency component has a relatively large noise compared to the signal, it is preferable to obtain a transform coefficient set that reproduces the original image as much as possible using the transform base corresponding to the low-frequency component. As a result of such estimation, a prediction image having alternating continuity can be generated for the low-frequency component.

なお、後述するように、本発明による係数の推定には、互いに直交していない変換基底を用いる。そのため、非直交の変換基底を直交変換基底と区別して変換基底といい、変換基底を用いて導出した係数を直交変換係数と区別して変換係数ということとする。なお、直交変換基底及び変換基底は演算の便宜のためにベクトル表記で表すものとする。   As will be described later, transform bases that are not orthogonal to each other are used for coefficient estimation according to the present invention. Therefore, non-orthogonal transform bases are distinguished from orthogonal transform bases and referred to as transform bases, and coefficients derived using transform bases are referred to as transform coefficients and distinguished from orthogonal transform coefficients. Note that the orthogonal transform base and the transform base are represented by vector notation for convenience of calculation.

直交変換においては、画像ベクトルと直交変換基底ベクトルとの内積を演算することにより、直交変換基底に対応する直交変換係数を求めることができる。

Figure 0005194039
ここで、特許文献4に記載した技法を応用して分析を行う。
Figure 0005194039
In the orthogonal transform, an orthogonal transform coefficient corresponding to the orthogonal transform base can be obtained by calculating the inner product of the image vector and the orthogonal transform base vector.
Figure 0005194039
Here, analysis is performed by applying the technique described in Patent Document 4.
Figure 0005194039

Figure 0005194039
Figure 0005194039

Figure 0005194039
Figure 0005194039

Figure 0005194039
図2は、非直交の変換基底を用いた変換係数の導出を説明する図である。
Figure 0005194039
このように、変換基底が直交していない場合には、変換係数は同時に求めるのではなく、連続近似によって順次求める必要がある。
Figure 0005194039
ただし、非直交の変換基底を用いているため、c1以上の係数を導出した後、再び低次の成分が出る場合もある。
Figure 0005194039
FIG. 2 is a diagram illustrating the derivation of transform coefficients using non-orthogonal transform bases.
Figure 0005194039
As described above, when the transform bases are not orthogonal, transform coefficients need not be obtained simultaneously but sequentially obtained by continuous approximation.
Figure 0005194039
However, since a non-orthogonal transform basis is used, a low-order component may be output again after deriving a coefficient of c 1 or more.

次に、画像領域が2次元の場合について説明するが、考え方は1次元の場合と同じである。図3は、イントラ予測装置1で行う処理単位となる画像ブロックを例示する図である。画像ブロックD,B,Aは、符号化された後に復号された画像ブロックであり、予測ブロックの画素値を予測するために参照される画像ブロック(以下、「参照ブロック」という)である。また、参照ブロック内の画像を参照画像といい、予測ブロック内の画像を予測画像という。参照ブロックD,B,A、及び予測ブロックXのブロックサイズは任意であり、ここでは、参照ブロックDのサイズをk画素×mライン、参照ブロックBのサイズをl画素×mライン、参照ブロックAのサイズをk画素×nライン、予測ブロックXのサイズをl画素×nラインとする。また、以下の説明において、参照ブロックD,B,A、及び予測ブロックXからなる、(k+l)画素×(m+n)ラインの画像ブロックを「処理ブロック」という。   Next, the case where the image area is two-dimensional will be described, but the idea is the same as that in the case of one-dimensional. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of an image block serving as a processing unit performed by the intra prediction apparatus 1. The image blocks D, B, and A are image blocks that have been encoded and then decoded, and are image blocks that are referred to in order to predict pixel values of the prediction block (hereinafter referred to as “reference blocks”). An image in the reference block is referred to as a reference image, and an image in the prediction block is referred to as a predicted image. The block sizes of the reference blocks D, B, A and the prediction block X are arbitrary. Here, the size of the reference block D is k pixels × m lines, the size of the reference block B is l pixels × m lines, and the reference block A Is the size of k pixels × n lines, and the size of the prediction block X is 1 pixel × n lines. Further, in the following description, an image block of (k + 1) pixels × (m + n) lines made up of the reference blocks D, B, A and the prediction block X is referred to as a “processing block”.

Figure 0005194039
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Figure 0005194039
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この演算を所定の次数(h次)まで繰り返し、c0,c1,・・・,cを得る。c1以上の係数を導出した後、再び低次の成分が出ることがあるが、上記手順では、再出現した低次の成分を拾うことはできない。従って、上記の手順は数次程度で行い、高周波成分の変換係数を求める前に近似を終えるのが好適である。また、残差参照画像ベクトルの大きさが所定の値より小さくなった時点で近似を終えることもできる。あるいはまた、再度現れた低次の成分を拾うために、上記演算を所定の次数まで繰り返した後、得られた残差参照画像ベクトルについて再び最低次数の変換係数から順に変換係数を導出することもできる。このような手順は、予め定めておくことで送受で同一動作を行うようにすることもできるし、パラメータとして伝送することもできる。
Figure 0005194039
Repeat this operation until a predetermined degree (h following) to obtain c 0, c 1, · · ·, a c h. After deriving a coefficient of c 1 or higher, low-order components may come out again, but the above procedure cannot pick up low-order components that reappear. Therefore, it is preferable to perform the above procedure in several orders and finish the approximation before obtaining the conversion coefficient of the high frequency component. The approximation can also be finished when the size of the residual reference image vector becomes smaller than a predetermined value. Alternatively, in order to pick up low-order components that reappear, the above calculation is repeated to a predetermined order, and then the transform coefficients are derived in order from the transform coefficient of the lowest order again for the obtained residual reference image vector. it can. Such a procedure can be determined in advance so that the same operation is performed by transmission and reception, or can be transmitted as a parameter.

Figure 0005194039
Figure 0005194039
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図4は、本発明による実施例1の符号化側のイントラ予測装置1の構成図である。イントラ予測装置1は、処理ブロック生成部11と、参照画像保持部12と、直交変換基底提供部13と、直交変換基底分解部14と、副変換基底保持部15と、主変換基底保持部16と、主変換基底補正部17と、補正主変換基底保持部18と、内積演算部19と、予測画像生成部20と、参照画像補正部21と、繰り返し設定部22と、パラメータ伝送部23とを備える。   FIG. 4 is a block diagram of the intra prediction apparatus 1 on the encoding side according to the first embodiment of the present invention. The intra prediction apparatus 1 includes a processing block generation unit 11, a reference image holding unit 12, an orthogonal transform base providing unit 13, an orthogonal transform base decomposition unit 14, a sub-transform base holding unit 15, and a main transform base holding unit 16. A main conversion base correction unit 17, a correction main conversion base holding unit 18, an inner product calculation unit 19, a predicted image generation unit 20, a reference image correction unit 21, a repetition setting unit 22, a parameter transmission unit 23, Is provided.

処理ブロック生成部11は、参照ブロックD,B,Aと、予測ブロックXとからなる処理ブロックを生成し、参照画像保持部12に出力する。また、参照ブロックD,B,Aと予測ブロックXの構成(ブロックサイズ)の情報をパラメータとしてパラメータ伝送部23に出力する。   The processing block generation unit 11 generates a processing block including the reference blocks D, B, and A and the prediction block X and outputs the processing block to the reference image holding unit 12. In addition, information on the configuration (block size) of the reference blocks D, B, A and the prediction block X is output to the parameter transmission unit 23 as a parameter.

Figure 0005194039
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繰り返し設定部22は、内積演算部19、予測画像生成部20、及び参照画像補正部21における演算処理の繰り返し回数を、内積演算部19、予測画像生成部20、及び参照画像補正部21に対して設定するとともに、繰り返し回数情報をパラメータとしてパラメータ伝送部23に出力する。繰り返し回数情報とは、例えば、演算を所定回数繰り返してで近似を終える場合にはその所定回数であり、残差参照画像ベクトルの大きさが所定値より小さくなった時点で近似を終える場合にはそのベクトルの大きさであり、演算を第1所定回数繰り返した後に得られた残差参照画像ベクトルについて再び最低次数の変換係数から演算を第2所定回数繰り返す場合には、その第1所定回数及び第2所定回数である。   The repetition setting unit 22 sets the number of repetitions of the arithmetic processing in the inner product calculation unit 19, the predicted image generation unit 20, and the reference image correction unit 21 to the inner product calculation unit 19, the predicted image generation unit 20, and the reference image correction unit 21. And the repetition count information is output to the parameter transmission unit 23 as a parameter. The repetition number information is, for example, a predetermined number of times when the calculation is repeated a predetermined number of times and the approximation is completed, and when the approximation is finished when the size of the residual reference image vector becomes smaller than a predetermined value. When the calculation is repeated for the second predetermined number of times from the transform coefficient of the lowest order with respect to the residual reference image vector obtained after repeating the calculation for the first predetermined number of times, the first predetermined number of times and The second predetermined number of times.

次に、内積演算部19、予測画像生成部20、及び参照画像補正部21における2回目の処理を説明する。

Figure 0005194039
Next, the second process in the inner product calculation unit 19, the predicted image generation unit 20, and the reference image correction unit 21 will be described.
Figure 0005194039

内積演算部19、予測画像生成部20、及び参照画像補正部21では、上記手順を低周波変換基底から高周波変換基底に向かい、繰り返し設定部22により設定された回数だけ繰り返す。そして、予測画像生成部20は、それまでに加算されてきた予測画像を出力する。

Figure 0005194039
In the inner product calculation unit 19, the predicted image generation unit 20, and the reference image correction unit 21, the above procedure is repeated from the low-frequency conversion base to the high-frequency conversion base and the number of times set by the repetition setting unit 22. Then, the predicted image generation unit 20 outputs the predicted image that has been added so far.
Figure 0005194039

Figure 0005194039
なお、n=hのとき、式(8)の演算結果は式(6)の演算結果と等しくなる。
Figure 0005194039
When n = h, the calculation result of Expression (8) is equal to the calculation result of Expression (6).

Figure 0005194039
Figure 0005194039

Figure 0005194039
Figure 0005194039

パラメータ伝送部23は、処理ブロック生成部11から入力されるパラメータである参照ブロックD,B,Aと予測ブロックXの構成(ブロックサイズ)の情報、及び繰り返し設定部22から入力されるパラメータである繰り返し回数の情報を符号化し、外部に伝送する。これらのパラメータは予め特定しておき、送受で共有することもでき、この場合にはパラメータ伝送部23を備える必要はない。また、これらのパラメータを符号化側で複数種類試行して複数の予測画像を生成し、予測符号化の性能の点で最適な予測画像を選択し、選択した予測画像の生成に用いたパラメータを伝送することもできる。   The parameter transmission unit 23 is the parameters input from the processing block generation unit 11, the information about the configuration (block size) of the reference blocks D, B, A and the prediction block X, and the parameters input from the repetition setting unit 22. The information on the number of repetitions is encoded and transmitted to the outside. These parameters can be specified in advance and shared by transmission and reception. In this case, the parameter transmission unit 23 is not required. In addition, a plurality of types of these parameters are tried on the encoding side to generate a plurality of prediction images, an optimum prediction image is selected in terms of prediction encoding performance, and the parameters used for generation of the selected prediction image are set. It can also be transmitted.

図5は、本発明による実施例1の復号側のイントラ予測装置1の構成図である。符号化側のイントラ予測装置1でパラメータ伝送部23を用いてパラメータを伝送する場合には、パラメータ受信部24を備える。パラメータ受信部24は、符号化側のイントラ予測装置1のパラメータ伝送部23からパラメータを受信し、受信したパラメータを処理ブロック生成部11と繰り返し設定部22に出力する。処理ブロック生成部11は、パラメータ受信部24から入力されるパラメータに基づいて処理ブロックを生成し、繰り返し設定部22は、パラメータ受信部24から入力されるパラメータを、内積演算部19、予測画像生成部20、及び参照画像補正部21に設定する。その他の処理は、符号化側のイントラ装置1と同様であるため、説明を省略する。   FIG. 5 is a configuration diagram of the decoding-side intra prediction device 1 according to the first embodiment of the present invention. In the case of transmitting parameters using the parameter transmission unit 23 in the encoding-side intra prediction device 1, the parameter reception unit 24 is provided. The parameter reception unit 24 receives parameters from the parameter transmission unit 23 of the encoding-side intra prediction device 1 and outputs the received parameters to the processing block generation unit 11 and the repetition setting unit 22. The processing block generation unit 11 generates a processing block based on the parameters input from the parameter reception unit 24, and the repetition setting unit 22 converts the parameters input from the parameter reception unit 24 into the inner product calculation unit 19 and the predicted image generation. To the unit 20 and the reference image correction unit 21. The other processes are the same as those of the encoding-side intra apparatus 1, and thus the description thereof is omitted.

[イントラ予測装置の動作]
図6は、本発明によるイントラ予測装置1の動作を示すフローチャートである。まず、ステップS101にて、処理ブロック生成部11により、処理ブロックを生成する。
[Operation of intra prediction device]
FIG. 6 is a flowchart showing the operation of the intra prediction apparatus 1 according to the present invention. First, in step S101, the processing block generation unit 11 generates a processing block.

Figure 0005194039
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Figure 0005194039
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ステップS106にて、繰り返し設定部22により、内積演算部19、予測画像生成部20、及び参照画像補正部21に演算処理の繰り返し回数を設定する。   In step S <b> 106, the repetition setting unit 22 sets the number of repetitions of the calculation process in the inner product calculation unit 19, the predicted image generation unit 20, and the reference image correction unit 21.

Figure 0005194039
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ステップS108にて、内積演算部19、予測画像生成部20、及び参照画像補正部21は、それぞれステップS109、ステップS110、及びステップS111における演算処理を行うために、変数nに1を代入する。   In step S108, the inner product calculation unit 19, the predicted image generation unit 20, and the reference image correction unit 21 assign 1 to the variable n in order to perform the calculation processing in step S109, step S110, and step S111, respectively.

ステップS109にて、内積演算部19により、式(7)に基づいて変換係数cn-1を導出する。 In step S109, the inner product calculation unit 19 derives a conversion coefficient cn -1 based on the equation (7).

Figure 0005194039
Figure 0005194039

Figure 0005194039
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ステップS112にて、内積演算部19、予測画像生成部20、及び参照画像補正部21は、変数nが繰り返し設定部22により設定された繰り返し回数に達しているかを判定する。変数nが繰り返し回数に達していない場合には処理をステップS113に進め、変数nが繰り返し回数に達している場合には処理を終了する。   In step S112, the inner product calculation unit 19, the predicted image generation unit 20, and the reference image correction unit 21 determine whether the variable n has reached the number of repetitions set by the repetition setting unit 22. If the variable n has not reached the number of repetitions, the process proceeds to step S113, and if the variable n has reached the number of repetitions, the process ends.

ステップS113にて、内積演算部19、予測画像生成部20、及び参照画像補正部21は、変数nにn+1を代入し、繰り返し設定部22により設定された回数だけステップS109、ステップS110及びステップS111の処理を繰り返し行う。   In step S113, the inner product calculation unit 19, the predicted image generation unit 20, and the reference image correction unit 21 substitute n + 1 for the variable n, and perform steps S109, S110, and S111 for the number of times set by the repetition setting unit 22. Repeat the process.

[符号化器及び復号器]
図7は、本発明による実施例1のイントラ予測装置を備える符号化器2の構成図である。符号器2は、従来のMPEG4 AVC/H.264方式の符号器(図9参照)におけるイントラ予測部に代えて、本発明による実施例1のイントラ予測装置1を備える。イントラ予測装置1は、逆量子化部36及び逆直交変換部37を経て既符号化ブロックを復号した画像を参照画像保持部12に入力し、生成した予測画像を、切替えスイッチ38を介して減算部32及び加算部42に出力する。パラメータ伝送部23は、設定したパラメータを可変長符号化部35に出力する。なお、上述したように、固定のパラメータを使用する場合には、イントラ予測装置1にてパラメータ伝送部23を備える必要はない。
[Encoder and decoder]
FIG. 7 is a configuration diagram of the encoder 2 including the intra prediction apparatus according to the first embodiment of the present invention. The encoder 2 is a conventional MPEG4 AVC / H. Instead of the intra prediction unit in the H.264 encoder (see FIG. 9), the intra prediction apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention is provided. The intra prediction apparatus 1 inputs an image obtained by decoding an already-encoded block through the inverse quantization unit 36 and the inverse orthogonal transform unit 37 to the reference image holding unit 12 and subtracts the generated prediction image via the changeover switch 38. To the unit 32 and the adder 42. The parameter transmission unit 23 outputs the set parameters to the variable length coding unit 35. As described above, when a fixed parameter is used, it is not necessary to provide the parameter transmission unit 23 in the intra prediction apparatus 1.

図8は、本発明による実施例1のイントラ予測装置を備える復号器3の構成図である。復号器3は、可変長復号部51と、逆量子化部52と、逆直交変換部53と、加算部54と、イントラ予測装置1と、フレームメモリ55と、動き補償予測部56と、切替えスイッチ57と、並べ替え部58とを備える。復号器3は、従来のMPEG4 AVC/H.264方式の復号器のイントラ予測部に代えて、本発明によるイントラ予測装置1を備える。   FIG. 8 is a configuration diagram of the decoder 3 including the intra prediction apparatus according to the first embodiment of the present invention. The decoder 3 switches between a variable length decoding unit 51, an inverse quantization unit 52, an inverse orthogonal transform unit 53, an addition unit 54, an intra prediction device 1, a frame memory 55, and a motion compensation prediction unit 56. A switch 57 and a rearrangement unit 58 are provided. The decoder 3 is a conventional MPEG4 AVC / H. An intra prediction device 1 according to the present invention is provided instead of the intra prediction unit of the H.264 decoder.

可変長復号部51は、フレーム間予測で符号化されたビットストリームを入力して、可変長復号処理を施し逆量子化部52に出力するとともに、動きベクトルの情報を復号して動き補償予測部56に出力する。さらに、符号化器側からパラメータ情報が伝送された場合には、パラメータ情報を復号してパラメータ受信部24に出力する。   The variable length decoding unit 51 receives a bit stream encoded by inter-frame prediction, performs variable length decoding processing, outputs the bit stream to the inverse quantization unit 52, and decodes motion vector information to perform motion compensation prediction unit To 56. Further, when parameter information is transmitted from the encoder side, the parameter information is decoded and output to the parameter receiving unit 24.

逆量子化部52は、可変長復号部51から入力される量子化された直交変換係数に対して逆量子化処理を施して、動き補償した差分画像の直交変換係数を取得し、逆直交変換部53に出力する。   The inverse quantization unit 52 performs an inverse quantization process on the quantized orthogonal transform coefficient input from the variable length decoding unit 51 to obtain an orthogonal transform coefficient of the motion compensated difference image, and performs an inverse orthogonal transform To the unit 53.

逆直交変換部53は、逆量子化部52から入力される差分画像の直交変換係数に対して、逆直交変換(例えば、IDCT)を施し、得られる当該差分画像を加算部54に出力する。   The inverse orthogonal transform unit 53 performs inverse orthogonal transform (for example, IDCT) on the orthogonal transform coefficient of the difference image input from the inverse quantization unit 52, and outputs the obtained difference image to the addition unit 54.

加算部54は、逆直交変換部53から得られる当該差分画像と、動き補償予測部56から入力される予測画像又はイントラ予測装置1から入力される予測画像とを加算して画像を復元し、並べ替え部58、イントラ予測装置1、及びフレームメモリ55に出力する。   The addition unit 54 adds the difference image obtained from the inverse orthogonal transform unit 53 and the prediction image input from the motion compensation prediction unit 56 or the prediction image input from the intra prediction device 1 to restore the image, The data is output to the rearrangement unit 58, the intra prediction apparatus 1, and the frame memory 55.

動き補償予測部56は、フレームメモリ55から得られる参照画像と可変長復号部51から得られる動きベクトルとを用いて予測画像を生成し、切替えスイッチ57を介して加算部54に出力する。   The motion compensation prediction unit 56 generates a prediction image using the reference image obtained from the frame memory 55 and the motion vector obtained from the variable length decoding unit 51, and outputs the prediction image to the addition unit 54 via the changeover switch 57.

並べ替え部58は、加算部54から入力される復元された復号画像の各フレームを表示フレーム順に並べ替て出力する。   The rearrangement unit 58 rearranges the frames of the restored decoded image input from the addition unit 54 in the order of display frames and outputs the rearranged frames.

イントラ予測装置1は、逆量子化部52及び逆直交変換部53を経て復号した画像を入力し、生成した予測画像を切替えスイッチ57を介して加算部54に出力する。   The intra prediction apparatus 1 inputs the image decoded through the inverse quantization unit 52 and the inverse orthogonal transform unit 53, and outputs the generated predicted image to the addition unit 54 via the changeover switch 57.

ここで、イントラ予測装置1として機能させるために、コンピュータを好適に用いることができ、そのようなコンピュータは、処理ブロック生成部11と、参照画像保持部12と、直交変換基底提供部13と、直交変換基底分解部14と、副変換基底保持部15と、主変換基底保持部16と、主変換基底補正部17と、補正主変換基底保持部18と、内積演算部19と、予測画像生成部20と、参照画像補正部21と、繰り返し設定21と、パラメータ伝送部23又はパラメータ受信部24とを機能させるための制御部をCPU(中央演算処理装置)と、少なくとも1つのメモリで構成される記憶部とで実現できる。   Here, in order to function as the intra prediction apparatus 1, a computer can be preferably used. Such a computer includes a processing block generation unit 11, a reference image holding unit 12, an orthogonal transform base providing unit 13, and the like. Orthogonal transform base decomposition unit 14, sub-transform base holding unit 15, main transform base holding unit 16, main transform base correcting unit 17, corrected main transform base holding unit 18, inner product calculating unit 19, and prediction image generation The control unit for causing the unit 20, the reference image correction unit 21, the repetition setting 21, and the parameter transmission unit 23 or the parameter reception unit 24 to function is configured by a CPU (Central Processing Unit) and at least one memory. This can be realized with a storage unit.

また、そのようなコンピュータに、CPUによって所定のプログラムを実行させることにより、処理ブロック生成部11と、参照画像保持部12と、直交変換基底提供部13と、直交変換基底分解部14と、副変換基底保持部15と、主変換基底保持部16と、主変換基底補正部17と、補正主変換基底保持部18と、内積演算部19と、予測画像生成部20と、参照画像補正部21と、繰り返し設定21と、パラメータ伝送部23又はパラメータ受信部24の有する機能を実現させることができる。   Further, by causing such a computer to execute a predetermined program by the CPU, a processing block generation unit 11, a reference image holding unit 12, an orthogonal transformation base providing unit 13, an orthogonal transformation base decomposition unit 14, A conversion base holding unit 15, a main conversion base holding unit 16, a main conversion base correction unit 17, a corrected main conversion base holding unit 18, an inner product calculation unit 19, a predicted image generation unit 20, and a reference image correction unit 21 And the function which the repeat setting 21 and the parameter transmission part 23 or the parameter receiving part 24 have can be implement | achieved.

同様に、符号化器2として機能させるために、コンピュータを好適に用いることができ、そのようなコンピュータは、イントラ予装置1と、並べ替え部31と、減算部32と、直交変換部33と、量子化部34と、可変長符号化部35と、逆量子化部36と、逆直交変換部37と、切替えスイッチ38とフレームメモリ40と、動き補償予測部41と、加算部42とを機能させるための制御部をCPUと、少なくとも1つのメモリで構成される記憶部とで実現できる。また、そのようなコンピュータに、CPUによって所定のプログラムを実行させることにより、イントラ予装置1と、並べ替え部31と、減算部32と、直交変換部33と、量子化部34と、可変長符号化部35と、逆量子化部36と、逆直交変換部37と、切替えスイッチ38とフレームメモリ40と、動き補償予測部41と、加算部42の有する機能を実現させることができる。   Similarly, in order to function as the encoder 2, a computer can be suitably used. Such a computer includes an intra prediction device 1, a rearrangement unit 31, a subtraction unit 32, and an orthogonal transformation unit 33. A quantization unit 34, a variable length coding unit 35, an inverse quantization unit 36, an inverse orthogonal transform unit 37, a changeover switch 38, a frame memory 40, a motion compensation prediction unit 41, and an addition unit 42. A control unit for functioning can be realized by a CPU and a storage unit including at least one memory. Further, by causing such a computer to execute a predetermined program by the CPU, the intra prediction device 1, the rearrangement unit 31, the subtraction unit 32, the orthogonal transformation unit 33, the quantization unit 34, the variable length The functions of the encoding unit 35, the inverse quantization unit 36, the inverse orthogonal transform unit 37, the changeover switch 38, the frame memory 40, the motion compensation prediction unit 41, and the addition unit 42 can be realized.

同様に、復号器3として機能させるために、コンピュータを好適に用いることができ、そのようなコンピュータは、イントラ予測装置1と、可変長復号部51と、逆量子化部52と、逆直交変換部53と、加算部54と、フレームメモリ55と、動き補償予測部56と、切替えスイッチ57と、並べ替え部58とを機能させるための制御部をCPUと、少なくとも1つのメモリで構成される記憶部とで実現できる。また、そのようなコンピュータに、CPUによって所定のプログラムを実行させることにより、イントラ予測装置1と、可変長復号部51と、逆量子化部52と、逆直交変換部53と、加算部54と、フレームメモリ55と、動き補償予測部56と、切替えスイッチ57と、並べ替え部58の有する各機能を実現させることができる。   Similarly, in order to function as the decoder 3, a computer can be preferably used. Such a computer includes an intra prediction device 1, a variable length decoding unit 51, an inverse quantization unit 52, and an inverse orthogonal transform. The control unit for causing the unit 53, the addition unit 54, the frame memory 55, the motion compensation prediction unit 56, the changeover switch 57, and the rearrangement unit 58 to function is configured by a CPU and at least one memory. This can be realized with a storage unit. In addition, by causing such a computer to execute a predetermined program by the CPU, the intra prediction device 1, the variable length decoding unit 51, the inverse quantization unit 52, the inverse orthogonal transform unit 53, and the addition unit 54 The functions of the frame memory 55, the motion compensation prediction unit 56, the changeover switch 57, and the rearrangement unit 58 can be realized.

上述の実施例は、代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。従って、本発明は、上述の実施例によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、イントラ予測を行う際に、画像に応じて上述した方式による予測と従来のMPEG−4 AVC/H.264方式による予測とを切替える、又は両方式による予測画像を生成して符号化効率の良い予測画像を判定して出力するようにしてもよい。   Although the above embodiments have been described as representative examples, it will be apparent to those skilled in the art that many changes and substitutions can be made within the spirit and scope of the invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited by the above-described embodiments, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the claims. For example, when performing intra prediction, prediction based on the above-described method and conventional MPEG-4 AVC / H. The prediction by the H.264 system may be switched, or a prediction image by both methods may be generated to determine and output a prediction image with good coding efficiency.

このように、本発明によれば、様々な画像に対して適したイントラ予測が可能となるので、画像を符号化又は復号する任意の用途に有用である。   As described above, according to the present invention, it is possible to perform intra prediction suitable for various images, which is useful for any application for encoding or decoding an image.

1 イントラ予測装置
11 処理ブロック生成部
12 参照画像保持部
13 直交変換基底提供部
14 直交変換基底分解部
15 副変換基底保持部
16 主変換基底保持部
17 主変換基底補正部
18 補正主変換基底保持部
19 内積演算部
20 予測画像生成部
21 参照画像補正部
22 繰り返し設定部
23 パラメータ伝送部
24 パラメータ受信部
2 符号化器
3 復号器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Intra prediction apparatus 11 Processing block production | generation part 12 Reference image holding | maintenance part 13 Orthogonal transformation base provision part 14 Orthogonal transformation base decomposition | disassembly part 15 Subtransformation base holding part 16 Main conversion base holding part 17 Main conversion base correction | amendment part 18 Correction | amendment main conversion base holding Unit 19 inner product calculation unit 20 prediction image generation unit 21 reference image correction unit 22 repetition setting unit 23 parameter transmission unit 24 parameter reception unit 2 encoder 3 decoder

Claims (8)

予測ブロックに隣接する復号済みの参照ブロックの参照画像から、予測ブロックの予測画像を生成するイントラ予測装置であって、
参照ブロックと予測ブロックからなる処理ブロックを生成する処理ブロック生成手段と、
前記処理ブロックの全領域に対応した直交変換基底ベクトルを前記参照ブロックの形状に合わせて抽出した第1の変換基底ベクトルと、該直交変換基底ベクトルを前記予測ブロックの形状に合わせて抽出した第2の変換基底ベクトルとを生成する変換基底生成手段と、
前記第1の変換基底ベクトルのうちの所定次数分の変換基底ベクトルに対し、該所定次数分の変換基底ベクトルに対応した変換係数列を重みとする重み付け線形和演算を行うことにより、前記参照画像をベクトルで近似する参照画像近似手段と、
前記第2の変換基底ベクトルのうちの所定次数分の変換基底ベクトルに対し、前記近似に用いた変換係数列を重みとする重み付け線形和演算を行うことにより、予測画像を生成する予測画像生成手段と、
を備えることを特徴とするイントラ予測装置。
An intra prediction device that generates a prediction image of a prediction block from a reference image of a decoded reference block adjacent to the prediction block,
Processing block generating means for generating a processing block including a reference block and a prediction block;
A first transformed basis vector obtained by extracting an orthogonal transformation basis vector corresponding to the entire area of the processing block according to the shape of the reference block, and a second obtained by extracting the orthogonal transformation basis vector according to the shape of the prediction block. Conversion basis generation means for generating a conversion basis vector of
The reference image is obtained by performing a weighted linear sum operation using a transform coefficient sequence corresponding to the transform basis vector corresponding to the predetermined order as a weight for the transform basis vector corresponding to the predetermined order in the first transform basis vector. A reference image approximation means for approximating a vector with a vector,
Predicted image generating means for generating a predicted image by performing a weighted linear sum operation using the conversion coefficient sequence used in the approximation as a weight for the conversion base vectors of a predetermined order among the second conversion base vectors. When,
An intra prediction apparatus comprising:
前記参照画像近似手段は、前記第1の変換基底ベクトルに対してノルムを補正した第3の変換基底ベクトルを用いて前記変換係数列を求めることを特徴とする、請求項1に記載のイントラ予測装置。   2. The intra prediction according to claim 1, wherein the reference image approximation unit obtains the transform coefficient sequence using a third transform basis vector obtained by correcting a norm with respect to the first transform basis vector. apparatus. 前記第3の変換基底ベクトルは、前記第1の変換基底ベクトルに対して、該ベクトルのノルムの二乗で除算してノルムを補正したベクトルであることを特徴とする、請求項2に記載のイントラ予測装置。   3. The intra of claim 2, wherein the third transformed basis vector is a vector obtained by dividing the first transformed basis vector by the square of the norm of the vector and correcting the norm. Prediction device. 前記参照画像近似手段は、前記第3の変換基底ベクトルのうち低い次数の変換基底ベクトルから順に、該変換基底ベクトルと参照画像のベクトルとの内積演算を行うことにより該変換基底ベクトルに対する変換係数を求めるとともに、
該変換係数と前記第1の変換基底ベクトルのうち該次数の変換基底ベクトルとを乗算したベクトルを該参照画像のベクトルから減じたベクトルを新たな参照画像のベクトルとして次の次数の変換係数を求め、
該変換係数を求める処理を所定回数繰り返すことにより、前記変換係数列を決定することを特徴とする、請求項2又は3のいずれか一項に記載のイントラ予測装置。
The reference image approximating means calculates a conversion coefficient for the conversion base vector by performing an inner product operation of the conversion base vector and the vector of the reference image in order from a low-order conversion base vector of the third conversion base vectors. Asking
A conversion coefficient of the next order is obtained by using a vector obtained by subtracting a vector obtained by multiplying the conversion base vector of the first conversion base vector and the conversion base vector of the order from the vector of the reference image as a new reference image vector. ,
4. The intra prediction apparatus according to claim 2, wherein the transform coefficient sequence is determined by repeating the process of obtaining the transform coefficient a predetermined number of times. 5.
前記参照ブロック及び前記予測ブロックの構成の情報と、前記所定次数の情報とからなるパラメータを予め複数用意し、該複数のパラメータを用いて複数の予測画像を生成し、該複数の予測画像から1つの予測画像を選択し、選択した予測画像の生成に用いたパラメータを伝送するパラメータ伝送手段を更に備えることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載のイントラ予測装置。   A plurality of parameters including the configuration information of the reference block and the prediction block and the information of the predetermined order are prepared in advance, a plurality of prediction images are generated using the plurality of parameters, and 1 is generated from the plurality of prediction images. 5. The intra prediction apparatus according to claim 1, further comprising a parameter transmission unit that selects one prediction image and transmits a parameter used to generate the selected prediction image. 6. 請求項1から5のいずれか一項に記載のイントラ予測装置を備えることを特徴とする符号化器。   An encoder comprising the intra prediction apparatus according to any one of claims 1 to 5. 請求項1から4のいずれか一項に記載のイントラ予測装置を備えることを特徴とする復号器。   A decoder comprising the intra prediction device according to any one of claims 1 to 4. 予測ブロックに隣接する復号済みの参照ブロックの画像から、予測ブロックの予測画像を生成するイントラ予測装置として機能するコンピュータに、
(a)参照ブロックと予測ブロックからなる処理ブロックを生成するステップと、
(b)前記処理ブロックの全領域に対応した直交変換基底ベクトルを前記参照ブロックの形状に合わせて抽出した第1の変換基底ベクトルと、該直交変換基底ベクトルを前記予測ブロックの形状に合わせて抽出した第2の変換基底ベクトルとを生成するステップと、
(c)前記第1の変換基底ベクトルのうちの所定次数分の変換基底ベクトルに対し、該所定次数分の変換基底ベクトルに対応した変換係数列を重みとする重み付け線形和演算を行うことにより、前記参照画像をベクトルで近似するステップと、
(d)前記第2の変換基底ベクトルのうちの所定次数分の変換基底ベクトルに対し、前記近似に用いた変換係数列を重みとする重み付け線形和演算を行うことにより、予測画像を生成するステップと、
を実行させるためのプログラム。
A computer functioning as an intra prediction device that generates a predicted image of a prediction block from an image of a decoded reference block adjacent to the prediction block,
(A) generating a processing block comprising a reference block and a prediction block;
(B) A first transformed basis vector obtained by extracting an orthogonal transformation basis vector corresponding to the entire area of the processing block according to the shape of the reference block, and an orthogonal transformation basis vector extracted according to the shape of the prediction block. Generating a second transformed basis vector,
(C) performing a weighted linear sum operation on the conversion basis vectors of a predetermined order among the first conversion basis vectors, with a weighting of a conversion coefficient sequence corresponding to the conversion basis vector of the predetermined order, Approximating the reference image with a vector;
(D) A step of generating a prediction image by performing a weighted linear sum operation using the transform coefficient sequence used for the approximation as a weight for the transform basis vectors of a predetermined order among the second transform basis vectors. When,
A program for running
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