JPWO2011048904A1 - 画像符号化装置、画像復号装置、および、符号化データのデータ構造 - Google Patents
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Abstract
本発明の画像符号化装置は、予測画像を予測単位毎に生成するＴＭ予測部（１０５）を備えている。このＴＭ予測部（１０５）は、対象予測単位の長辺に対向する復号画像上の長方形領域をテンプレートとし、上記テンプレートの上記対象予測単位に対向する側と反対側の長辺に対向する長方形領域を長辺方向に平行移動して得られる復号画像上の領域のうち、上記テンプレートとの相関が最も高い領域を探索することによって、上記対象予測単位上の予測画像を生成する。これにより、符号化の対象となる画像が曲率の変化するエッジなどにより構成される場合であっても、符号化効率の高い画像符号化装置を実現する。
Description
本発明は、画像を符号化することによって、符号化データを生成する画像符号化装置および画像符号化方法に関する。また、そのような画像符号化装置を用いて生成された符号化データを復号することによって、画像を生成する画像復号装置および画像復号方法に関する。
動画像を効率的に伝送または記録するために、動画像符号化装置が用いられている。動画像符号化装置における動画像の符号化方式としては、例えば、非特許文献１に示されたＨ．２６４／ＡＶＣが挙げられる。
上記の符号化方式では、符号化の対象となる画像を複数のブロックに分割した上で符号化を行う。また、符号化効率を高めるため、対象ブロックと同じフレーム内にある復号済みの領域を参照して予測画像を生成し、当該予測画像と上記対象ブロックとの差分画像を符号化する技術が採用されている。
特許文献１には、予測対象領域に隣接する逆Ｌ文字型の対象隣接領域と、探索領域とを設定し、当該探索領域の中で、上記対象隣接領域に対し絶対誤差値の和が最も小さくなる領域である予測隣接領域を探索し、当該予測隣接領域に隣接している領域を上記予測対象領域に対するテキスチャー信号とすることによって、当該予測対象領域に対する予測信号を生成することを特徴とする画像予測符号化装置が開示されている。
ＩＴＵ−Ｔ Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄａｔｉｏｎ Ｈ．２６４（１１／０７）（２００７年１１月公開）
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、逆Ｌ文字型の対象隣接領域に類似する領域の探索を、探索領域を２次元的に走査することにより行うものであるため、探索を行う際の計算量が多く、予測画像を生成する速度が低下するという問題を有している。
また、特許文献１に記載の技術は、予測対象領域を正方形に設定している。したがって、例えば、符号化対象の画像が曲率の変化するエッジを含んでいるような場合には、適切な予測隣接領域を探索することができないため、符号化効率が低下するという問題を有している。
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、探索を行う際の計算量を削減しつつ、符号化対象の画像が曲率の変化するエッジを含んでいるような場合であっても、符号化効率の高い画像符号化装置を実現することにある。
上記の課題を解決するために、本発明に係る画像符号化装置は、複数のブロックに分割された対象画像をブロック毎に符号化する画像符号化装置において、長辺同士が互いに隣接する複数の長方形領域に分割された対象ブロック上の対象画像から予測画像を減算して得られる予測残差を、上記複数の長方形領域から選択された１以上の長方形領域からなる量子化単位毎に量子化する量子化手段と、上記対象ブロック上の復号画像を上記量子化単位毎に生成する逆量子化手段であって、上記量子化手段にて生成された量子化値を逆量子化して得られる予測残差を上記予測画像に加算することによって、対象量子化単位上の復号画像を生成する逆量子化手段と、上記対象ブロック上の予測画像を上記長方形領域毎に生成する予測画像生成手段であって、対象長方形領域の長辺に対向する復号画像上の長方形領域をテンプレートとし、上記テンプレートの上記対象長方形領域に対向する側と反対側の長辺に対向する長方形領域を長辺方向に平行移動して得られる復号画像上の領域のうち、上記テンプレートとの相関が最も高い領域を探索することによって、対象長方形領域上の予測画像を生成する予測画像生成手段と、を備えている、ことを特徴としている。
本発明に係る上記の画像符号化装置によれば、対象長方形領域の長辺に対向する復号画像上の長方形領域をテンプレートとし、上記テンプレートの上記対象長方形領域に対向する側と反対側の長辺に対向する長方形領域を長辺方向に平行移動して得られる復号画像上の領域のうち、上記テンプレートとの相関が最も高い領域を探索することによって、上記対象長方形領域上の予測画像を生成することができる。
すなわち、上記の画像符号化装置によれば、上記テンプレートとの相関が最も高い領域を、上記長方形領域を長辺方向に平行移動して得られる復号画像上の領域を１次元的に走査することにより探索する。したがって、上記の画像符号化装置によれば、特許文献１に記載された技術のように２次元的な走査を行う場合に比べて、探索を行う際の計算量を削減することができるため、予測画像の生成を高速に行うことができるという効果を奏する。
また、上記の画像符号化装置は、上記長方形領域毎に探索を行うため、対象画像が曲率の変化するエッジを含んでいるような場合であっても、予測画像の生成を正確に行うことができる。すなわち、対象画像が曲率の変化するエッジを含んでいるような場合であっても、符号化効率が高いという効果を奏する。
上記の課題を解決するために、本発明に係る符号化データのデータ構造は、複数のブロックに分割された対象画像をブロック毎に符号化することによって得られた符号化データのデータ構造であって、長辺同士が互いに隣接する複数の長方形領域に分割された対象ブロック上の対象画像から予測画像を減算して得られる予測残差を、上記複数の長方形領域から選択された１以上の長方形領域からなる量子化単位毎に量子化することによって生成された符号化データを含み、上記対象ブロック上の予測画像は、上記長方形領域毎に生成されたものであり、各長方形領域上の予測画像は、当該長方形領域の長辺に対向する復号画像上の長方形領域をテンプレートとし、上記テンプレートの当該長方形領域に対向する側と反対側の長辺に対向する長方形領域を長辺方向に平行移動して得られる復号画像上の領域のうち、上記テンプレートとの相関が最も高い領域を探索することによって生成されたものである、ことを特徴としている。
本発明に係る上記符号化データのデータ構造によれば、復号装置において、各長方形領域の予測画像と各量子化単位の量子化された予測残差に基づいて復号処理を行うことができる。従って、上記の構成によれば、復号効率のよい符号化データのデータ構造を実現することができるという効果を奏する。
上記の課題を解決するために、本発明に係る画像復号装置は、複数のブロックに分割された復号画像をブロック毎に生成する画像復号装置において、長辺同士が互いに隣接する複数の長方形領域に分割された対象ブロック上の復号画像を、上記複数の長方形領域から選択された１以上の長方形領域からなる量子化単位毎に生成する逆量子化手段であって、量子化値を逆量子化して得られる予測残差を予測画像に加算することによって、対象量子化単位上の復号画像を生成する逆量子化手段と、上記予測画像を上記長方形領域毎に生成する予測画像生成手段であって、対象長方形領域の長辺に対向する復号画像上の長方形領域をテンプレートとし、上記テンプレートの上記対象長方形領域に対向する側と反対側の長辺に対向する長方形領域を長辺方向に平行移動して得られる復号画像上の領域のうち、上記テンプレートとの相関が最も高い領域を探索することによって、上記対象長方形領域上の予測画像を生成する予測画像生成手段と、を備えていることを特徴としている。
本発明に係る上記の画像復号装置によれば、対象長方形領域の長辺に対向する復号画像上の長方形領域をテンプレートとし、上記テンプレートの上記対象長方形領域に対向する側と反対側の長辺に対向する長方形領域を長辺方向に平行移動して得られる復号画像上の領域のうち、上記テンプレートとの相関が最も高い領域を探索することによって、上記対象長方形領域上の予測画像を生成することができる。
すなわち、上記の画像復号装置によれば、上記テンプレートとの相関が最も高い領域を、上記長方形領域を長辺方向に平行移動して得られる復号画像上の領域を１次元的に走査することにより探索する。したがって、上記の画像復号装置によれば、特許文献１に記載された技術のように２次元的な走査を行う場合に比べて、探索を行う際の計算量を削減することができるため、予測画像の生成を高速に行うことができるという効果を奏する。
また、上記の画像復号装置は、上記長方形領域毎に探索を行うため、対象画像が曲率の変化するエッジを含んでいるような場合であっても、予測画像の生成を正確に行うことができるという効果を奏する。
以上のように、本発明によれば、予測画像の生成を２次元的な探索により行う場合に比べて、予測画像の生成を高速に行うことができる。また、符号化対象画像が曲率の変化するエッジなどを含む場合であっても、符号化効率の高い符号化を行うことができる。
〔実施形態１〕
本発明に係る画像符号化装置および画像復号装置の第１の実施形態である画像符号化装置１００および画像復号装置１５０について図１〜図１０を参照しつつ説明する。なお、図面の説明において、同一機能を有する要素には同一符号を付与して説明を省略する。
本発明に係る画像符号化装置および画像復号装置の第１の実施形態である画像符号化装置１００および画像復号装置１５０について図１〜図１０を参照しつつ説明する。なお、図面の説明において、同一機能を有する要素には同一符号を付与して説明を省略する。
なお、以下の説明では、画像を複数のマクロブロック（以下、「ＭＢ」と呼ぶ）に分割し、ラスタスキャン順でＭＢ毎に符号化処理／復号処理を行う画像符号化装置／画像復号装置を仮定する。また、ＭＢは、複数の予測単位に分割され、予測画像は、予測単位毎に生成されるものとする。ある時点で処理対象となっている予測単位のことを予測対象領域と呼ぶ。
１．１ ＴＭ予測部１０５
まず始めに、画像符号化装置１００および画像復号装置１５０に共通の構成要素であるＴＭ予測部１０５について、図２〜図３に基いて説明する。
まず始めに、画像符号化装置１００および画像復号装置１５０に共通の構成要素であるＴＭ予測部１０５について、図２〜図３に基いて説明する。
図２はＴＭ予測部１０５の構成を示すブロック図である。ＴＭ予測部１０５は、探索領域設定部１０１、テンプレート設定部１０２、テンプレート比較部１０３、および予測画像生成部１０４より構成される。ＴＭ予測部１０５は、後述する予測単位情報＃１０６と、後述するフレームメモリ１０９に記録されている復号画像＃１０９とに基づいてテンプレートマッチングを実行し、テンプレートマッチングの結果に基づいて予測画像＃１０５を生成するためのものである。予測単位情報＃１０６は、後述するように、予測対象領域の形状と位置とを示す情報を含んでいる。
なお、以下のＴＭ予測部１０５の説明において、予測単位情報＃１０６は、予測対象領域の幅（ｗｉｄｔｈ）と高さ（ｈｅｉｇｈｔ）とに加え、予測対象領域の位置として、その予測対象領域の左上隅の画素の座標（入力画像の左上隅の画素を基準とする）を示すものとする。そして、予測対象領域の幅をｐｕｗ、予測対象領域の高さをｐｕｈ、予測対象領域の位置、すなわち、予測対象領域の左上隅の画素の座標を（ｐｕｘ、ｐｕｙ）と表記する。ｐｕｗ、ｐｕｈ、ｐｕｘ、およびｐｕｙの単位は、何れも「画素」である。なお、本実施形態における好ましい予測単位のサイズについては後述するが、ＴＭ予測部１０５の説明においては特に特定のサイズの予測単位を仮定する必要はない。
＜テンプレート設定部１０２＞
テンプレート設定部１０２は、入力される予測単位情報＃１０６に基づいて、予測対象領域に対応するテンプレートを設定し、当該テンプレートについての情報であるテンプレート情報＃１０２を出力する。
テンプレート設定部１０２は、入力される予測単位情報＃１０６に基づいて、予測対象領域に対応するテンプレートを設定し、当該テンプレートについての情報であるテンプレート情報＃１０２を出力する。
より具体的に言うと、テンプレート設定部１０２は、予測対象領域が横長の長方形である場合、予測対象領域の上辺に隣接する、幅が予測対象領域の幅と等しく、高さが１画素の領域をテンプレートに設定する。すなわち、ｐｕｗ≧ｐｕｈの場合に、（ｐｕｘ、ｐｕｙ−１）に位置するｐｕｗ×１画素のサイズの領域をテンプレートに設定する。一方、予測対象領域が縦長の長方形である場合、予測対象領域の左辺に隣接する、高さが予測対象領域の高さと等しく、幅が１画素の領域をテンプレートに設定する。すなわち、ｐｕｗ＜ｐｕｈの場合に、（ｐｕｘ−１、ｐｕｙ）に位置する１×ｐｕｈのサイズの領域をテンプレートに設定する。予測対象領域のサイズが４×１画素の場合のテンプレートを図３の（ａ）に示す。図３の（ａ）は、予測対象領域と、対応するテンプレートとを示す図である。なお、図３の（ａ）に示す探索領域については、後述する。
＜探索領域設定部１０１＞
探索領域設定部１０１は、入力される予測単位情報＃１０６、および、テンプレート情報＃１０２に基づいて、予測対象領域に対応する探索領域を設定し、当該探索領域についての情報である探索領域情報＃１０１を出力する。
探索領域設定部１０１は、入力される予測単位情報＃１０６、および、テンプレート情報＃１０２に基づいて、予測対象領域に対応する探索領域を設定し、当該探索領域についての情報である探索領域情報＃１０１を出力する。
より具体的に言うと、探索領域設定部１０１は、予測対象領域が横長の長方形である場合、予測対象領域を基準とする相対座標（画素単位）で（−α、−２）に位置し、幅が（予測対象領域の幅＋２α）画素、高さが１画素の領域を探索領域に設定する。言い換えると、ｐｕｗ≧ｐｕｈの場合に、（ｐｕｘ−α、ｐｕｙ−２）に位置する（ｐｕｗ＋２α）×１画素のサイズの領域を探索領域に設定する。ここで、値αは探索領域の広さを示す所定のパラメータ（０以上）であり、例えばα＝１を用いる。一方、予測対象領域が縦長の長方形である場合、予測対象領域を基準とする相対座標で（−２、−α）に位置し、高さが（予測対象領域の高さ＋２α）画素、幅が１画素の領域を探索領域に設定する。言い換えると、ｐｕｗ＜ｐｕｈの場合に、（ｐｕｘ−２、ｐｕｙ−α）に位置する１画素×（ｐｕｈ＋２α）画素のサイズの領域を探索領域に設定する。予測対象領域のサイズが４×１画素の場合の探索領域を図３の（ａ）に示す。
＜テンプレート比較部１０３＞
テンプレート比較部１０３は、テンプレート情報＃１０２、探索領域情報＃１０１、および、後述するフレームメモリ１０９に記録されている復号画像＃１０９に基づいてテンプレートマッチングを実行することにより、予測画像生成用パラメータ＃１０３を導出し、出力する。予測画像生成用パラメータ＃１０３は、予測対象領域を近似する領域の位置を表す情報である。例えば、探索領域内の部分領域のうちで、テンプレート上の復号画像を最も正確に近似する部分領域の位置（テンプレートに対する位置）を、予測画像生成用パラメータ＃１０３として用いることができる。その場合、予測画像生成用パラメータ＃１０３は次の手順Ｓ１〜Ｓ３によって導出することができる。
テンプレート比較部１０３は、テンプレート情報＃１０２、探索領域情報＃１０１、および、後述するフレームメモリ１０９に記録されている復号画像＃１０９に基づいてテンプレートマッチングを実行することにより、予測画像生成用パラメータ＃１０３を導出し、出力する。予測画像生成用パラメータ＃１０３は、予測対象領域を近似する領域の位置を表す情報である。例えば、探索領域内の部分領域のうちで、テンプレート上の復号画像を最も正確に近似する部分領域の位置（テンプレートに対する位置）を、予測画像生成用パラメータ＃１０３として用いることができる。その場合、予測画像生成用パラメータ＃１０３は次の手順Ｓ１〜Ｓ３によって導出することができる。
（手順Ｓ１）まず、テンプレート比較部１０３は、探索候補のリストを生成する。ここで、探索候補とは、テンプレートと合同な探索領域内の部分領域である。ここで、各探索候補は、その探索領域に割り振られた探索インデックスにより特定することができる。例えば、図３の（ｂ）に示すように、テンプレートのサイズが４×１画素、探索領域のサイズが８×１画素である場合には、探索領域の左端からのオフセット値ｓｐｏｓ（０、１、２、３、４）に応じて５種類の探索候補を設定する。この場合、オフセット値を探索インデックスとして利用できる。
（手順Ｓ２）続いて、テンプレート比較部１０３は、各探索候補について、テンプレート上の復号画像と探索候補上の復号画像の非類似度を示す評価値を計算する。ここで用いる評価値としては、例えば、ＳＡＤ（Sum of Absolute Difference）やＳＳＤ（Sum of Squared Difference）などが挙げられる。
（手順Ｓ３）続いて、テンプレート比較部１０３は、手順Ｓ２で計算した非類似度が最小となる探索候補（すなわちテンプレートを最も良く近似する探索候補）を特定する。そして、特定した探索候補のテンプレートに対する相対位置を算出し、算出した位置を示す予測画像生成用パラメータ＃１０３として出力する。
なお、探索候補のサイズや、ＭＢ内での予測単位の処理順によっては、探索候補の一部で復号画像が存在しない場合がある。その場合には、探索候補内で復号画像が存在しない各画素の代わりに、各画素に最も近い復号画像が存在する画素の複製を利用する。
＜探索候補の設定方法の他の例＞
上記の説明では、テンプレート比較部１０３における探索候補の設定方法の一例を示したが、別の方法で探索候補を設定しても良い。例えば、探索候補数を削減することにより、精度は落ちるが、より少ない処理量で予測画像生成用パラメータ＃１０３を導出できる。一方、探索候補の探索領域内における位置を１画素よりも小さい単位、例えば０．５画素単位や０．２５画素単位で設定することもできる。この場合は探索候補における復号画像の画素値として、整数位置の復号画像の画素値に補間フィルタを適用して得られる補間値を用いる。探索候補の位置を細かく調整できるようになり、より多くの探索候補に対しテンプレートマッチングを実行することができる。したがって、処理量は増加するが、テンプレート上の復号画像をより正確に近似する探索候補を検出できる可能性を高めることができる。
上記の説明では、テンプレート比較部１０３における探索候補の設定方法の一例を示したが、別の方法で探索候補を設定しても良い。例えば、探索候補数を削減することにより、精度は落ちるが、より少ない処理量で予測画像生成用パラメータ＃１０３を導出できる。一方、探索候補の探索領域内における位置を１画素よりも小さい単位、例えば０．５画素単位や０．２５画素単位で設定することもできる。この場合は探索候補における復号画像の画素値として、整数位置の復号画像の画素値に補間フィルタを適用して得られる補間値を用いる。探索候補の位置を細かく調整できるようになり、より多くの探索候補に対しテンプレートマッチングを実行することができる。したがって、処理量は増加するが、テンプレート上の復号画像をより正確に近似する探索候補を検出できる可能性を高めることができる。
＜予測画像生成部１０４＞
予測画像生成部１０４は、テンプレート比較部１０３で導出された予測画像生成用パラメータ＃１０３、および、フレームメモリ１０９に記録されている復号画像＃１０９に基づいて、予測対象領域に対応する予測画像＃１０５を生成し、出力する。
予測画像生成部１０４は、テンプレート比較部１０３で導出された予測画像生成用パラメータ＃１０３、および、フレームメモリ１０９に記録されている復号画像＃１０９に基づいて、予測対象領域に対応する予測画像＃１０５を生成し、出力する。
予測画像生成用パラメータ＃１０３に含まれる、テンプレートを近似する探索候補のテンプレートに対する相対位置を（ｓｘ、ｓｙ）とした場合、予測画像の各画素値Ｐ（ｐｕｘ＋ｉ、ｐｕｙ＋ｊ）（ただし、ｉ、ｊは０≦ｉ＜ｐｕｗ、０≦ｊ＜ｐｕｈを満たすものとする）は次式により導出される。
Ｐ（ｐｕｘ＋ｉ、ｐｕｙ＋ｊ）＝Ｉｒ（ｐｕｘ＋ｓｘ＋ｉ、ｐｕｙ＋ｓｙ＋ｊ）
ここでＩｒ（ｘ、ｙ）は、復号画像の画素（ｘ、ｙ）の画素値を表す。なお、ｘまたはｙが小数の場合には、近傍の復号画像の画素値に補間フィルタを適用することで生成される補間された画素値を用いる。
ここでＩｒ（ｘ、ｙ）は、復号画像の画素（ｘ、ｙ）の画素値を表す。なお、ｘまたはｙが小数の場合には、近傍の復号画像の画素値に補間フィルタを適用することで生成される補間された画素値を用いる。
以上説明した通り、ＴＭ予測部１０５では、入力される予測単位情報＃１０６と、フレームメモリ１０９に記録されている復号画像＃１０９とに基づいて、予測対象領域に対応する予測画像＃１０５が生成され、出力される。
１．２ ＭＢ符号化部１１０
次にＴＭ予測部１０５を構成要素として含むＭＢ符号化部１１０について図１、４〜６を参照して説明する。このＭＢ符号化部１１０は、各ＭＢに対応する入力画像を符号化して、そのＭＢに対応する符号化データを生成するためのものであり、後述するように画像符号化装置１００に利用される。
次にＴＭ予測部１０５を構成要素として含むＭＢ符号化部１１０について図１、４〜６を参照して説明する。このＭＢ符号化部１１０は、各ＭＢに対応する入力画像を符号化して、そのＭＢに対応する符号化データを生成するためのものであり、後述するように画像符号化装置１００に利用される。
図１はＭＢ符号化部１１０の構成を示すブロック図である。ＭＢ符号化部１１０は、ＴＭ予測部１０５、予測単位分割部１０６、予測残差符号化部１０７、復号画像生成部１０８、およびフレームメモリ１０９より構成される。
なお、以下では、ある時点でＭＢ符号化部１１０の処理対象となっているＭＢのことを処理対象ＭＢと呼ぶ。
＜予測単位分割部１０６＞
予測単位分割部１０６は、処理対象マクロブロックを予め定められた所定の単位（以下、「予測単位」と呼ぶ）に分割し、各予測単位についての情報である予測単位情報＃１０６を出力する。予測単位情報＃１０６は、各予測単位の位置およびサイズについての情報を含む。
予測単位分割部１０６は、処理対象マクロブロックを予め定められた所定の単位（以下、「予測単位」と呼ぶ）に分割し、各予測単位についての情報である予測単位情報＃１０６を出力する。予測単位情報＃１０６は、各予測単位の位置およびサイズについての情報を含む。
また、以下では、処理対象マクロブロックのサイズが１６画素×１６画素である場合を例にとって説明を行うが、本発明は、これに限定されるものではなく、一般のマクロブロックのサイズに対して適用することができる。
予測単位分割部１０６における予測単位への分割の例を、図４の（ａ）〜（ｄ）に示す。図４において、（ａ）は、予測単位のサイズが、１６画素×１画素の場合を示し、（ｂ）は、予測単位のサイズが、１画素×１６画素である場合を示し、（ｃ）は、予測単位のサイズが、４画素×１画素である場合を示し、（ｄ）は、予測単位のサイズが１画素×４画素である場合を示す。
図４の（ａ）に示すように、予測単位のサイズが１６画素×１画素である場合、予測単位分割部１０６は、処理対象マクロブロックを、横方向に伸びる分割線により、縦方向に並んだ１６個の予測単位に分割する。また図４の（ｂ）に示すように、予測単位のサイズが１画素×１６画素である場合、予測単位分割部１０６は、処理対象マクロブロックを、縦方向に伸びる分割線により、横方向に並んだ１６個の予測単位に分割する。また、図４の（ｃ）に示すように、予測単位のサイズが４画素×１画素である場合、予測単位分割部１０６は、処理対象マクロブロックを、縦方向に１６個、横方向に４個の合計６４個の予測単位に分割する。また、図４の（ｄ）に示すように、予測単位のサイズが１画素×４画素である場合、予測単位分割部１０６は、処理対象マクロブロックを、縦方向に４個、横方向に１６個の合計６４個の予測単位に分割する。
また、各予測単位には、予測単位インデックスが付与される。図４の（ａ）〜（ｄ）に示すように、予測単位インデックスは、０以上の整数であり、マクロブロック内におけるラスタスキャン順に昇順となるように付与するものとする。予測単位情報＃１０６は、予測単位インデックスの昇順に順次出力される。
＜予測残差符号化部１０７＞
予測残差符号化部１０７は、入力される各予測単位に対応する予測画像＃１０５、予測単位情報＃１０６、および入力画像＃１１３に基づいて、符号化データ＃１１０及び復号残差＃１０７を生成し、出力する。符号化データ＃１１０及び復号残差＃１０７は以下の手順Ｓ１１〜Ｓ１５により生成される。
予測残差符号化部１０７は、入力される各予測単位に対応する予測画像＃１０５、予測単位情報＃１０６、および入力画像＃１１３に基づいて、符号化データ＃１１０及び復号残差＃１０７を生成し、出力する。符号化データ＃１１０及び復号残差＃１０７は以下の手順Ｓ１１〜Ｓ１５により生成される。
（手順Ｓ１１）まず、予測残差符号化部１０７は、入力される予測単位情報＃１０６に基づいて予測対象領域を特定し、予測対象領域における入力画像＃１１３と予測画像＃１０５との差分画像、すなわち予測残差を生成する。
（手順Ｓ１２）続いて、予測残差符号化部１０７は、手順Ｓ１１にて生成された予測残差に対し、予測単位のサイズと同一サイズの周波数変換（例えば１６×１画素の予測単位に対して１６×１ＤＣＴ（Discrete Cosine Transform））を適用して、予測残差の変換係数を生成する。換言すれば、予測残差符号化部１０７は、予測単位と同じサイズの量子化単位ごとに周波数変換を行い、予測残差の変換係数を生成する。ここで、周波数変換とは、画像の空間領域表現を周波数領域表現に変換する直交変換のことを指す。
（手順Ｓ１３）続いて、予測残差符号化部１０７は、手順Ｓ１２にて生成された変換係数を量子化して量子化変換係数を生成する。
（手順Ｓ１４）続いて、予測残差符号化部１０７は、手順Ｓ１３にて生成された量子化変換係数にＣＡＢＡＣやＣＡＶＬＣ等の可変長符号化方法を適用して可変長符号を生成し、当該可変長符号を符号化データ＃１１０として出力する。
（手順Ｓ１５）また、予測残差符号化部１０７は、手順Ｓ１３にて生成された量子化変換係数に逆量子化を適用し、その後、手順Ｓ１２にて適用した周波数変換の逆変換（逆周波数変換）を適用することで、復号残差＃１０７を生成して出力する。
なお、本発明は、上記の手順によって限定されるものではない。例えば、手順Ｓ１２における周波数変換を省略し、手順１３において、予測残差を直接量子化するようにしてもよい。
＜復号画像生成部１０８＞
復号画像生成部１０８は、入力された復号残差＃１０７に予測画像＃１０５を加えることで復号画像＃１０８を生成し、出力する。
復号画像生成部１０８は、入力された復号残差＃１０７に予測画像＃１０５を加えることで復号画像＃１０８を生成し、出力する。
＜フレームメモリ１０９＞
フレームメモリ１０９には、入力された復号画像＃１０８が記録される。特定のＭＢを符号化する時点では、当該ＭＢよりもラスタスキャン順で先にある全てのＭＢに対応する復号画像がフレームメモリ１０９に記録されている。
フレームメモリ１０９には、入力された復号画像＃１０８が記録される。特定のＭＢを符号化する時点では、当該ＭＢよりもラスタスキャン順で先にある全てのＭＢに対応する復号画像がフレームメモリ１０９に記録されている。
＜ＭＢ符号化処理＞
以下では、上述したＭＢ符号化部１１０における符号化処理について図５を参照して説明する。図５は、ＭＢ符号化部１１０における、処理対象ＭＢに対応する入力画像＃１１３を符号化して符号化データ＃１１０を生成する手順を示すフローチャートである。
以下では、上述したＭＢ符号化部１１０における符号化処理について図５を参照して説明する。図５は、ＭＢ符号化部１１０における、処理対象ＭＢに対応する入力画像＃１１３を符号化して符号化データ＃１１０を生成する手順を示すフローチャートである。
（手順Ｓ２１）まず、ＭＢ符号化部１１０に入力された処理対象ＭＢに対応する入力画像＃１１３が、予測単位分割部１０６および予測残差符号化部１０７に入力される。予測単位分割部１０６では、入力画像＃１１３が所定のサイズのＮ個の予測単位に分割され、各予測単位に０以上Ｎ−１以下の範囲の整数値を取る予測単位インデックス（ｐｕｉｄ）が付与される。
（手順Ｓ２２）続いて、復号画像の生成が完了していない予測単位の中で、ｐｕｉｄが最小である予測単位が予測対象領域に設定される。予測対象領域に対応する予測単位情報＃１０６が、予測単位分割部１０６からＴＭ予測部１０５および予測残差符号化部１０７へ入力される。
（手順Ｓ２３）ＴＭ予測部１０５では、手順Ｓ２２にて入力された予測単位情報＃１０６に基づき、フレームメモリ１０９に記録された復号画像＃１０９上でテンプレートマッチングが行われる。そして、テンプレートマッチングの結果に基づいて予測対象領域に対応する予測画像＃１０５が生成され、予測残差符号化部１０７および復号画像生成部１０８に対して出力される。
（手順Ｓ２４）予測残差符号化部１０７では、手順Ｓ２３にて生成された予測画像＃１０５、手順Ｓ２２にて生成された予測単位情報＃１０６、および、入力画像＃１１３に基づいて、予測対象領域に対応する符号化データ＃１１０が生成され、出力される。
（手順Ｓ２５）また、予測残差符号化部１０７では、手順Ｓ２３にて生成された予測画像＃１０５、手順Ｓ２２にて生成された予測単位情報＃１０６、および、入力画像＃１１３に基づいて、予測対象領域に対応する復号残差＃１０７が生成され、復号画像生成部１０８に出力される。復号画像生成部１０８では、入力された復号残差＃１０７と手順Ｓ２３で入力された予測画像＃１０５とに基づいて、予測対象領域に対応する復号画像＃１０８が生成されフレームメモリ１０９へ記録される。
（手順Ｓ２６）処理対象ＭＢ内の全ての予測単位に対応する復号画像＃１０８の生成が完了していれば処理を終了し、そうでなければ、手順Ｓ２２の処理へ進む。
上記の手順Ｓ２１〜Ｓ２６により、ＭＢ符号化部１１０では、処理対象ＭＢに対応する入力画像＃１１３から、同じＭＢに対応する符号化データ＃１１０を生成して出力することができる。
＜ＭＢ符号化部１１０における符号化の効果＞
ＭＢ符号化部１１０において、ＭＢ単位の入力画像＃１１３を符号化した場合、曲線エッジや多様な方向の直線エッジが存在する領域に対する予測画像＃１０５を高い予測精度で生成することができる。以下では、その効果について、図６を参照しながら詳しく説明する。
ＭＢ符号化部１１０において、ＭＢ単位の入力画像＃１１３を符号化した場合、曲線エッジや多様な方向の直線エッジが存在する領域に対する予測画像＃１０５を高い予測精度で生成することができる。以下では、その効果について、図６を参照しながら詳しく説明する。
なお、以下の説明では、１６×１画素の予測単位を仮定して説明を行うが、幅または高さが１画素の予測単位（例えば、８×１画素、４×１画素、１×１６画素、１×８画素、１×４画素の予測単位）を用いる場合でも、同様の効果がある。また、幅に較べて高さが極端に小さい予測単位（例えば、８×２画素、１６×２画素の予測単位）や、高さに較べて幅が極端に小さい予測単位（例えば、２×８画素、２×１６画素の予測単位）についても、ほぼ同様の効果がある。
まず、図６の（ａ）に示したように、ＭＢ内に、ＭＢ上方から下方に向かう２本の曲線エッジが存在し、ＭＢ下方ほど曲線エッジの曲率が大きくなっている領域を考える。
そのような領域を、方向予測と呼ばれる予測方法により予測する場合には、図６の（ｂ）に示した破線の方向を仮定し、ＭＢ上辺に隣接する画素をその方向に外挿することによって予測画像を生成することができる。しかしながら、方向予測では、曲率の小さいＭＢ上方では曲線エッジを精度良く近似できるが、ＭＢ下方では精度が低下するという問題がある。
また、正方形の領域を予測単位としたイントラＴＭ予測を行う場合、図６の（ｃ）に示すように、ＭＢ下方の曲率の大きい曲線エッジに相当する領域を、復号画像の存在する領域から探索しても、曲率の一致する曲線エッジを検出できないという問題がある。
一方で、ＭＢ符号化部１１０を用いて符合化を行う場合は以下のようになる。図６の（ｄ）は、１６×１画素を予測単位として、ＭＢ符号化部１１０により符号化を行う場合の符号化処理を示す図である。
まず、ＭＢ内で最上段に位置する１６×１画素の予測単位を予測対象領域に設定し、その１画素上方に１６×１画素のテンプレートを設定し、さらにテンプレートの１画素上方に探索領域を設定する。この条件下でテンプレートマッチングを実行することにより、予測対象領域におけるエッジの位置と、予測対象領域の１画素上方におけるエッジの位置とのずれ（図２のテンプレート比較部１０３で導出される予測画像生成用パラメータ＃１０３に含まれる）を検出し、そのずれに基づいて予測対象領域の予測画像＃１０５を生成する。その後、上述したように、予測対象領域の復号画像＃１０８が生成されてフレームメモリ１０９に記録される。
次に、予測対象領域を１画素下の予測単位に移し、同様に予測画像＃１０５および復号画像＃１０８を生成する、以降、同様にして、予測対象領域を１画素ずつ下に移し、予測画像＃１０５および復号画像＃１０８の生成を繰り返す。
ここで、上記予測画像＃１０５の生成は、いずれの予測単位を予測対象領域に設定して予測画像を生成する場合であっても、常に予測対象領域におけるエッジの位置と、その１画素上方におけるエッジの位置のずれを検出することにより行われる。
従って、図６の（ａ）に示すような、ＭＢ内で曲率が変化する曲線エッジであっても、予測対象領域と、１画素上方の領域におけるエッジ位置のずれ、すなわち曲線エッジの曲率を検出して予測画像を生成することができる。
したがって、ＭＢ符号化部１１０を用いることにより、ＭＢ内で曲率が変化するような曲線エッジが存在する領域でも、精度の高い予測画像＃１０５を生成することができる。したがって、そのような領域を高い符号化効率で符号化することができる。同様に直線エッジについても、予測対象領域と、１画素上方の領域におけるエッジ位置のずれを検出することで、直線の傾きを検出して予測画像が生成できる。したがって、ＭＢ符号化部１１０を用いることにより、多様な傾きの直線エッジが存在する領域を高い符号化効率で符号化することができる。
＜予測単位情報＃１０６の出力順の他の例＞
上記の説明では、予測単位分割部１０６は、予測単位情報＃１０６を予測単位インデックスの昇順に順次出力するとして説明を行ったが、本発明はこれに限られない。すなわち、予測単位分割部１０６における予測単位情報＃１０６の出力順は、必ずしも予測単位インデックスの昇順でなくても良い。
上記の説明では、予測単位分割部１０６は、予測単位情報＃１０６を予測単位インデックスの昇順に順次出力するとして説明を行ったが、本発明はこれに限られない。すなわち、予測単位分割部１０６における予測単位情報＃１０６の出力順は、必ずしも予測単位インデックスの昇順でなくても良い。
例えば、予測単位が横長の長方形である場合は、ＭＢの上辺に近い予測単位ほど先に処理されるような順序であることが好ましい。そうすることで、ＴＭ予測部におけるＴＭ実行時にテンプレートおよび探索領域上の復号画像が存在するため、予測画像の精度を高めることができる。同様の理由により、予測単位が縦長の長方形である場合は、ＭＢの左辺に近い予測単位ほど先に処理されるような順序であることが好ましい。
１．３ 画像符号化装置１００
次に、ＭＢ符号化部１１０を構成要素として含む画像符号化装置１００について図７を参照して説明する。図７は、本発明に係る画像符号化装置１００の構成を示すブロック図である。
次に、ＭＢ符号化部１１０を構成要素として含む画像符号化装置１００について図７を参照して説明する。図７は、本発明に係る画像符号化装置１００の構成を示すブロック図である。
図７に示すように、画像符号化装置１００は、ＭＢ符号化部１１０、ヘッダ情報決定部１１１、ヘッダ情報符号化部１１２、ＭＢ設定部１１３、および、可変長符号多重化部１１４を備えている。
画像符号化装置１００には、入力画像＃１００が入力される。画像符号化装置１００は、入力画像＃１００の符号化処理を行い、符号化データ＃１８０を出力する。
ヘッダ情報決定部１１１は、入力画像＃１００に基づいて、ヘッダ情報を決定する。決定されたヘッダ情報はヘッダ情報＃１１１として出力される。ヘッダ情報＃１１１には、入力画像＃１００の画像サイズが含まれる。ヘッダ情報＃１１１は、ＭＢ設定部１１３に入力されると共に、ヘッダ情報符号化部１１２に入力される。
ヘッダ情報符号化部１１２は、ヘッダ情報＃１１１を符号化し、符号化済ヘッダ情報＃１１２を出力する。符号化済ヘッダ情報＃１１２は、可変長符号多重化部１１４に入力される。
ＭＢ設定部１１３は、入力画像＃１００とヘッダ情報＃１１１とに基づいて、入力画像＃１００を複数のマクロブロックに分割する。ＭＢ設定部１１３は、入力画像＃１００をマクロブロック毎にＭＢ符号化部１１０に入力する。
ＭＢ符号化部１１０は、順次入力される１マクロブロック分の入力画像＃１１３を符号化し、ＭＢ符号化データ＃１１０を生成する。生成されたＭＢ符号化データ＃１１０は、可変長符号多重化部１１４に入力される。
可変長符号多重化部１１４は、符号化済ヘッダ情報＃１１２と、ＭＢ符号化データ＃１１０とを多重化し、符号化データ＃１８０を生成し、出力する。
なお、符号化済ヘッダ情報＃１１２が多重化された符号化データ＃１８０と区別するために、ＭＢ符号化部１１０により生成される符号化データ＃１１０（すなわち、符号化済ヘッダ情報＃１１２が多重化される前の符号化データ＃１１０）のことを、ここでは、「ＭＢ符号化データ」と呼んだ。
１．４ ＭＢ復号部１５３
次に、ＭＢ符号化部１１０で生成されるＭＢ単位の符号化データ＃１１０を受け、ＭＢ単位の復号画像＃１９０を出力するＭＢ復号部１５３について図８〜９を参照して説明する。
次に、ＭＢ符号化部１１０で生成されるＭＢ単位の符号化データ＃１１０を受け、ＭＢ単位の復号画像＃１９０を出力するＭＢ復号部１５３について図８〜９を参照して説明する。
図８はＭＢ復号部１５３の構成を示すブロック図である。ＭＢ復号部１５３は、ＴＭ予測部１０５、復号画像生成部１０８、フレームメモリ１０９、予測単位設定部１５１、予測残差復号部１５２より構成される。
予測単位設定部１５１は、ＭＢ単位の符号化データ＃１１０が入力された時点で起動し、ＭＢ内の予測単位の位置やサイズを示す予測単位情報＃１５１を所定の順序で順次出力する。なお、ＭＢの予測単位への分割方法は、ＭＢ符号化部１１０内の予測単位分割部１０６（図１参照）において適用した分割方法と同じ方法を適用することができる。また、予測単位情報＃１５１を出力する順序も、予測単位分割部１０６で適用した順序と同じ順序を用いることができる。
予測残差復号部１５２は、入力されたＭＢ単位の符号化データ＃１１０に対し可変長符号復号を適用して、入力された予測単位情報＃１５１を示す予測単位に対応する変換係数を生成する。続いて、生成した変換係数に対し、予測単位情報＃１５１の示す予測単位のサイズと同一サイズの逆ＤＣＴ変換（ＤＣＴの逆変換）を適用することによって復号残差＃１５２を生成し、出力する。
＜ＭＢ復号部１５３における復号処理＞
以上説明したＭＢ復号部１５３において、特定のＭＢに対応する符号化データ＃１１０を復号して復号画像＃１９０を生成する処理の手順を、図９を参照して説明する。図９は、ＭＢ復号部１５３における復号処理の手順を示すフローチャートである。
以上説明したＭＢ復号部１５３において、特定のＭＢに対応する符号化データ＃１１０を復号して復号画像＃１９０を生成する処理の手順を、図９を参照して説明する。図９は、ＭＢ復号部１５３における復号処理の手順を示すフローチャートである。
（手順Ｓ３１）まず、ＭＢ復号部１５３に入力された処理対象ＭＢに対応する符号化データ＃１１０が、予測単位設定部１５１および予測残差復号部１５２に入力される。予測単位設定部１５１では、処理対象ＭＢが所定のサイズのＮ個の予測単位に分割され、各予測単位に１〜Ｎの範囲の整数値を取る予測単位インデックス（ｐｕｉｄ）が付与される。
（手順Ｓ３２）続いて、予測単位設定部１５１では、復号画像の生成が完了していない予測単位の中で、ｐｕｉｄが最小である予測単位を予測対象領域に設定する。予測対象領域に対応する予測単位情報＃１５１が、ＴＭ予測部１０５および予測残差復号部１５２へ入力される。
（手順Ｓ３３）続いて、ＴＭ予測部１０５では、手順Ｓ３２で生成された予測単位情報＃１５１に基づき、フレームメモリ１０９に記録された復号画像＃１０９上でテンプレートマッチングが行われる。そして、テンプレートマッチングの結果に基づいて予測対象領域に対応する予測画像＃１０５が生成され、復号画像生成部１０８に出力される。
（手順Ｓ３４）また、予測残差復号部１５２では、手順Ｓ３２で生成された予測単位情報＃１５１と符号化データ＃１１０とに基づき、予測対象領域に対応する復号残差＃１５２が生成されて、復号画像生成部１０８に出力される。
（手順Ｓ３５）復号画像生成部１０８では、手順Ｓ３３で入力された予測画像＃１０５と、手順Ｓ３４で生成された復号残差＃１５２とに基づいて、予測対象領域に対応する復号画像＃１９０が生成される。復号画像＃１９０はＭＢ復号部１５３の外部に出力されるとともに、フレームメモリ１０９へ記録される。
（手順Ｓ３６）処理対象ＭＢ内の全ての予測単位に対応する復号画像＃１９０の生成が完了していれば処理を終了し、そうでなければ、手順Ｓ３２の処理へ進む。
上記手順により、ＭＢ復号部１５３では、処理対象ＭＢに対応する符号化データ＃１１０から、同じＭＢに対応する復号画像＃１９０を生成できる。
１．５ 画像復号装置１５０
次に、前述のＭＢ復号部１５３を構成要素として含む画像復号装置１５０について図１０を参照して説明する。画像復号装置１５０は、前述の画像符号化装置１００の生成する符号化データ＃１８０を入力として、復号画像＃１９０を生成して出力する。
次に、前述のＭＢ復号部１５３を構成要素として含む画像復号装置１５０について図１０を参照して説明する。画像復号装置１５０は、前述の画像符号化装置１００の生成する符号化データ＃１８０を入力として、復号画像＃１９０を生成して出力する。
図１０は画像復号装置１５０の構成を示すブロック図である。図１０に示すように、画像復号装置１５０は、ＭＢ復号部１５３、可変長符号逆多重化部１５４、ヘッダ情報復号部１５５、およびＭＢ設定部１５６より構成される。
画像復号装置１５０に入力された符号化データ＃１８０は可変長符号逆多重化部１５４へ入力される。可変長符号逆多重化部１５４は、入力された符号化データ＃１８０を逆多重化してヘッダ情報に関する符号化データであるヘッダ符号化データ＃１５４ａと、マクロブロックに関する符号化データであるＭＢ符号化データ＃１５４ｂに分離し、ヘッダ符号化データ＃１５４ａをヘッダ情報復号部１５５に、ＭＢ符号化データ＃１５４ｂをＭＢ設定部１５６にそれぞれ出力する。
ヘッダ情報復号部１５５では、ヘッダ符号化データ＃１５４ａからヘッダ情報＃１５５を復号する。ここで、ヘッダ情報＃１５５は、入力画像のサイズを含む情報である。
ＭＢ設定部１５６では、入力されたヘッダ情報＃１５５に基づいて、ＭＢ符号化データ＃１５４ｂを個々のＭＢに対応する符号化データ＃１５６に分離し、ＭＢ復号部１５３に対し順次出力する。
ＭＢ復号部１５３は、入力された個々のＭＢに対応する符号化データ＃１５６を順次復号することにより、個々のＭＢに対応する復号画像＃１９０を生成し、出力する。画像内の全てのＭＢに対して、ＭＢ復号部１５３によるＭＢ単位の復号画像生成処理が終わった時点で、画像復号装置１５０に入力された符号化データに対応する復号画像＃１９０の生成処理が完了する。
１．６ まとめ
上記のように、本発明に係る画像符号化装置１００は、複数のブロックに分割された対象画像をブロック（ＭＢ）毎に符号化する画像符号化装置であって、長辺同士が互いに隣接する複数の長方形領域（予測単位）に分割された対象ブロック（対象ＭＢ）上の対象画像を、１以上の長方形領域（予測単位）からなる連続した量子化単位毎に量子化する量子化手段であって、対象量子化単位上の対象画像から予測画像を減算して得られた予測残差を量子化する量子化手段（予測残差符号化部１０７）と、上記対象ブロック（対象ＭＢ）上の復号画像を上記量子化単位毎に生成する逆量子化手段であって、上記量子化手段にて生成された量子化値を逆量子化して得られた予測残差を上記予測画像に加算することによって、上記対象量子化単位上の復号画像を生成する逆量子化手段（予測残差符号化部１０７）と、上記予測画像を上記長方形領域（予測単位）毎に生成する予測画像生成手段であって、対象長方形領域の長辺に対向する復号画像上の長方形領域をテンプレートとし、上記テンプレートの上記対象長方形領域に対向する側と反対側の長辺に対向する長方形領域を長辺方向に平行移動して得られる復号画像上の領域のうち、上記テンプレートとの相関が最も高い領域を探索することによって、上記対象長方形領域上の予測画像を生成する予測画像生成手段（ＴＭ予測部１０５）とを備えている。
上記のように、本発明に係る画像符号化装置１００は、複数のブロックに分割された対象画像をブロック（ＭＢ）毎に符号化する画像符号化装置であって、長辺同士が互いに隣接する複数の長方形領域（予測単位）に分割された対象ブロック（対象ＭＢ）上の対象画像を、１以上の長方形領域（予測単位）からなる連続した量子化単位毎に量子化する量子化手段であって、対象量子化単位上の対象画像から予測画像を減算して得られた予測残差を量子化する量子化手段（予測残差符号化部１０７）と、上記対象ブロック（対象ＭＢ）上の復号画像を上記量子化単位毎に生成する逆量子化手段であって、上記量子化手段にて生成された量子化値を逆量子化して得られた予測残差を上記予測画像に加算することによって、上記対象量子化単位上の復号画像を生成する逆量子化手段（予測残差符号化部１０７）と、上記予測画像を上記長方形領域（予測単位）毎に生成する予測画像生成手段であって、対象長方形領域の長辺に対向する復号画像上の長方形領域をテンプレートとし、上記テンプレートの上記対象長方形領域に対向する側と反対側の長辺に対向する長方形領域を長辺方向に平行移動して得られる復号画像上の領域のうち、上記テンプレートとの相関が最も高い領域を探索することによって、上記対象長方形領域上の予測画像を生成する予測画像生成手段（ＴＭ予測部１０５）とを備えている。
上記の画像符号化装置によれば、上記テンプレートとの相関が最も高い領域を、上記長方形領域を長辺方向に平行移動して得られる復号画像上の領域を１次元的に走査することにより探索する。したがって、上記の画像符号化装置によれば、特許文献１に記載された技術のように２次元的な走査を行う場合に比べて、探索を行う際の計算量を削減することができるため、予測画像の生成を高速に行うことができる。
また、上記の画像復号装置は、上記長方形領域毎に探索を行うため、特許文献１に記載された技術に比べて、対象画像が曲率の変化するエッジを含んでいるような場合であっても、予測画像の生成を正確に行うことができる。すなわち、対象画像が曲率の変化するエッジを含んでいるような場合であっても、符号化効率が高い。
また、上記のように、本発明に係る画像復号装置１５０は、複数のブロック（ＭＢ）に分割された復号画像をブロック毎に生成する画像復号装置であって、長辺同士が互いに隣接する複数の長方形領域に分割された対象ブロック（対象ＭＢ）上の復号画像を、１以上の長方形領域（予測単位）からなる連続した量子化単位毎に生成する逆量子化手段であって、量子化値を逆量子化して得られた予測残差を予測画像に加算することによって、対象量子化単位上の復号画像を生成する逆量子化手段（予測残差復号部１５２）と、上記予測画像を上記長方形領域毎に生成する予測画像生成手段であって、対象長方形領域の長辺に対向する復号画像上の長方形領域をテンプレートとし、上記テンプレートの上記対象長方形領域に対向する側と反対側の長辺に対向する長方形領域を長辺方向に平行移動して得られる復号画像上の領域のうち、上記テンプレートとの相関が最も高い領域を探索することによって、上記対象長方形領域上の予測画像を生成する予測画像生成手段（ＴＭ予測部１０５）とを備えている。
したがって、画像復号装置１５０によれば、予測画像の生成を高速に行うことができる。また、上記の画像復号装置は、上記長方形領域毎に探索を行うため、対象画像が曲率の変化するエッジを含んでいるような場合であっても、予測画像の生成を正確に行うことができるという効果を奏する。
〔実施形態２〕
以下では、本発明に係る画像符号化装置および画像復号装置の第２の実施形態である画像符号化装置３００、および、画像復号装置３５０について、図１１〜１５を参照して説明する。なお、すでに説明した構成と同じ部分については、同じ符号を付し、説明を省略する。
以下では、本発明に係る画像符号化装置および画像復号装置の第２の実施形態である画像符号化装置３００、および、画像復号装置３５０について、図１１〜１５を参照して説明する。なお、すでに説明した構成と同じ部分については、同じ符号を付し、説明を省略する。
２．１ 画像符号化装置３００
本実施形態に係る画像符号化装置３００について、図１１〜１３に基づいて説明すれば以下のとおりである。
本実施形態に係る画像符号化装置３００について、図１１〜１３に基づいて説明すれば以下のとおりである。
図１１は、本実施形態に係る画像符号化装置３００の構成を示すブロック図である。図１１に示すように、画像符号化装置３００は、ヘッダ情報決定部１１１、ヘッダ情報符号化部１１２、ＭＢ設定部１１３、可変長符号多重化部１１４、および、ＭＢ符号化部２０５を備えている。
ヘッダ情報決定部１１１、ヘッダ情報符号化部１１２、ＭＢ設定部１１３、および可変長符号多重化部１１４については既に説明したので、以下、ＭＢ符号化部２０５について説明する。
２．１．１ ＭＢ符号化部２０５
図１１に示した画像符号化装置３００が備えているＭＢ符号化部２０５について、図１２を参照して説明する。このＭＢ符号化部２０５は、ＭＢ設定部１１３から出力される、処理対象ＭＢに対応する入力画像＃１１３に基づいて、符号化データ＃２０５を生成し、出力するためのものである。
図１１に示した画像符号化装置３００が備えているＭＢ符号化部２０５について、図１２を参照して説明する。このＭＢ符号化部２０５は、ＭＢ設定部１１３から出力される、処理対象ＭＢに対応する入力画像＃１１３に基づいて、符号化データ＃２０５を生成し、出力するためのものである。
図１２は、ＭＢ符号化部２０５の構成を示すブロック図である。図１２に示すように、ＭＢ符号化部２０５は、予測単位構造比較部２０１、予測単位分割部２０２、ＴＭ予測部１０５、予測残差符号化部１０７、復号画像生成部１０８、フレームメモリ１０９、サイド情報符号化部２０３、およびＭＢ符号化データ多重化部２０４より構成される。
ＴＭ予測部１０５、予測残差符号化部１０７、復号画像生成部１０８、およびフレームメモリ１０９については既に説明したので、以下、予測単位構造比較部２０１、予測単位分割部２０２、サイド情報符号化部２０３、およびＭＢ符号化データ多重化部２０４について説明する。
＜予測単位構造比較部２０１＞
予測単位構造比較部２０１は、処理対象ＭＢに対応する入力画像＃１１３を解析し、予め定められた予測単位セットに含まれる予測単位の中から、当該ＭＢに適した予測単位を選択する。また、予測単位構造比較部２０１は、選択された予測単位の構造を示す情報である予測単位構造情報＃２０１を出力する。
予測単位構造比較部２０１は、処理対象ＭＢに対応する入力画像＃１１３を解析し、予め定められた予測単位セットに含まれる予測単位の中から、当該ＭＢに適した予測単位を選択する。また、予測単位構造比較部２０１は、選択された予測単位の構造を示す情報である予測単位構造情報＃２０１を出力する。
以下では、上記予め定められた予測単位セットに、１６×１画素の予測単位と１×１６画素の予測単位が含まれるような場合を例にとり説明を行うが、本発明はこれに限定されるものではなく、予測単位セットの組み合わせとしては他にも様々な組み合わせが考えられる。なお、上記予め定められた予測単位セットには、縦長長方形の予測単位と横長長方形の予測単位とが含まれていることが好ましい。
また、縦長長方形を予測単位とし、予測単位上方の画素を予測に用いることにより、鉛直方向の直線に近い方向性を持つエッジの予測を精度よく行うことができる。一方で、横長長方形を予測単位とし、予測単位左方の画素を予測に用いることにより、水平方向の直線に近い方向性を持つエッジの予測を精度よく行うことができる。
したがって、縦長長方形の予測単位、および、横長長方形の予測単位の双方を予測単位セットに含むことにより、入力画像＃１１３におけるエッジが鉛直と水平のいずれに近い場合であっても、精度の高い予測が可能となる。
また、予測単位構造比較部２０１は、予測単位セットに含まれる予測単位のうち、符号化効率の高い予測単位を選択する。
例えば、予測単位構造比較部２０１は、レート歪判定の結果に応じて予測単位を選択する。すなわち、予測単位構造比較部２０１は、上記予め定められた予測単位セットに含まれる各予測単位に対して、各予測単位を用いて処理対象ＭＢの入力画像＃１１３を符号化した際の符号量Ｒと、歪みＤ（処理対象上での入力画像と復号画像のＳＳＤ）とを計算して評価値ＲＤ＝Ｒ＋Ｄλを計算し、その結果に応じて、各予測単位のうち、何れか１つの予測単位を選択する。より具体的には、上記評価値ＲＤがより小さくなる予測単位を選択する。
また、選択された予測単位の構造を示す予測単位構造情報＃２０１は、予測単位分割部２０２、および、サイド情報符号化部２０３に対して出力される。
なお、予測単位構造比較部２０１は、エッジの方向性を解析することによって予測単位を選択してもよいし、その他の方法によって予測単位を選択してもよい。
＜予測単位分割部２０２＞
予測単位分割部２０２は、処理対象ＭＢに対応する入力画像＃１１３を、予測単位構造情報＃２０１によって定められた所定の予測単位に分割する。また、予測単位分割部１０６は、各予測単位についての情報である予測単位情報＃１０６を出力する。予測単位情報＃１０６は、上述のように、各予測単位の位置およびサイズについての情報を含む。
予測単位分割部２０２は、処理対象ＭＢに対応する入力画像＃１１３を、予測単位構造情報＃２０１によって定められた所定の予測単位に分割する。また、予測単位分割部１０６は、各予測単位についての情報である予測単位情報＃１０６を出力する。予測単位情報＃１０６は、上述のように、各予測単位の位置およびサイズについての情報を含む。
また、各予測単位には、図４の（ａ）〜（ｄ）を用いてすでに説明したように、予測単位インデックスが付与される。
＜サイド情報符号化部２０３＞
サイド情報符号化部２０３は、予測単位構造情報＃２０１に基づき、サイド情報＃２０３を生成する。生成されたサイド情報＃２０３は、ＭＢ符号化データ多重化部２０４に対して出力される。
サイド情報符号化部２０３は、予測単位構造情報＃２０１に基づき、サイド情報＃２０３を生成する。生成されたサイド情報＃２０３は、ＭＢ符号化データ多重化部２０４に対して出力される。
例えば、予測単位セットが、１６×１画素、および、１×１６画素の２つの予測単位によって構成されている場合には、サイド情報符号化部２０３は、予測単位構造情報＃２０１により示される予測単位が１６×１画素である場合にビット列０を生成し、予測単位構造情報＃２０１により示される予測単位が１×１６画素である場合にビット列１を生成する。
また、予測単位セットが、１６×１画素、１×１６画素、４×１画素、および、１×４画素の４つの予測単位によって構成されている場合には、サイド情報符号化部２０３は、予測単位構造情報＃２０１により示される予測単位が１６×１画素である場合に、サイド情報＃２０３として、ビット列００を生成し、予測単位構造情報＃２０１により示される予測単位が１×１６画素である場合に、ビット列１０を生成し、予測単位構造情報＃２０１により示される予測単位が８×１画素である場合に、ビット列０１を生成し、予測単位構造情報＃２０１により示される予測単位が１×８画素である場合に、ビット列１１を生成する。ここで、上記ビット列の上位桁は、予測単位の長辺方向を示す情報であり、上記ビット列の下位桁は、予測単位のサイズを示す情報である。このように、予測単位の方向に関する情報（方向情報）と、予測単位のサイズに関する情報（サイズ情報）とに分けて符号化を行うことにより、ビット列のうち、方向情報を示す桁に同一のシンボルが連続して発生しやすくなるので、より効率のよい符号化処理を行うことができる。例えば、方向情報を示す桁のビットを集めて新たなビット列を構成し、当該ビット列に対してハフマン符号化や算術符号化を適用することで、シンボルの発生確率の偏りを利用して、当該ビット列のビット数を削減できる。
＜ＭＢ符号化データ多重化部２０４＞
ＭＢ符号化データ多重化部２０４は、予測残差符号化部１０７から出力される符号化データ＃１１０と、サイド情報符号化部２０３から出力されるサイド情報＃２０３とに基づいて、符号化データ＃２０５を生成し、出力する。
ＭＢ符号化データ多重化部２０４は、予測残差符号化部１０７から出力される符号化データ＃１１０と、サイド情報符号化部２０３から出力されるサイド情報＃２０３とに基づいて、符号化データ＃２０５を生成し、出力する。
図１３は、符号化データ＃２０５のビットストリーム構造を示す図である。図１３に示すように、符号化データ＃２０５は、予測単位セットのうち、何れの予測単位が選択されたかを示すサイド情報＃２０３と、符号化データ＃１１０とを含んでいる。
＜ＭＢ符号化部２０５における符号化処理の効果＞
上述したＭＢ符号化部２０５を用いることによって、ＭＢ単位の入力画像＃１１３を符号化する際の符号化効率が向上する。
上述したＭＢ符号化部２０５を用いることによって、ＭＢ単位の入力画像＃１１３を符号化する際の符号化効率が向上する。
より具体的には、予測単位構造比較部２０１によって、予測単位セットに含まれる複数の予測単位の中から、入力画像＃１１３の局所的な特性に最も適した予測単位、すなわち、符号化効率の最も高い予測単位が選択され、当該予測単位を用いて入力画像＃１１３の符号化を行うことができるので、符号化効率が向上するという効果がある。
また、予測単位セットが、縦長の予測単位と横長の予測単位とを含むことにより、様々な特性の入力画像＃１１３の符号化を効率よく行うことができる。
以上のように、ＭＢ符号化部２０５を用いることによって、より符号化効率の高い符号化を行うことができる。
２．２ 画像復号装置３５０
続いて、本実施形態に係る画像復号装置３５０について、図１４および図１５を参照して説明する。画像復号装置３５０は符号化データ＃１８１を受け、復号画像＃２５４を生成し出力する。
続いて、本実施形態に係る画像復号装置３５０について、図１４および図１５を参照して説明する。画像復号装置３５０は符号化データ＃１８１を受け、復号画像＃２５４を生成し出力する。
図１４は、画像復号装置３５０の構成を示すブロック図である。図１４に示すように、画像復号装置３５０は、可変長符号逆多重化部１５４、ヘッダ情報復号部１５５、ＭＢ設定部１５６、および、ＭＢ復号部２５４を備えている。
可変長符号逆多重化部１５４、ヘッダ情報復号部１５５、およびＭＢ設定部１５６については既に説明したので、以下、ＭＢ復号部２５４について説明する。
２．２．１ ＭＢ復号部２５４
図１４に示した画像復号装置３５０が備えているＭＢ復号部２５４について、図１５を参照して説明する。このＭＢ復号部２５４は、ＭＢ設定部１５６から出力される、個々のＭＢに対応する符号化データ＃１５６を順次復号することにより、個々のＭＢに対応する復号画像＃２５４を生成し、出力するためのものである。
図１４に示した画像復号装置３５０が備えているＭＢ復号部２５４について、図１５を参照して説明する。このＭＢ復号部２５４は、ＭＢ設定部１５６から出力される、個々のＭＢに対応する符号化データ＃１５６を順次復号することにより、個々のＭＢに対応する復号画像＃２５４を生成し、出力するためのものである。
図１５は、ＭＢ復号部２５４の構成を示すブロック図である。図１５に示すように、ＭＢ復号部２５４は、ＭＢ符号化データ逆多重化部２５１、サイド情報復号部２５３、予測単位設定部２５２、予測残差復号部１５２、ＴＭ予測部１０５、復号画像生成部１０８、およびフレームメモリ１０９より構成される。
予測残差復号部１５２、ＴＭ予測部１０５、復号画像生成部１０８、およびフレームメモリ１０９については既に説明したので、以下、ＭＢ符号化データ逆多重化部２５１、サイド情報復号部２５３、および予測単位設定部２５２について説明する。
＜ＭＢ符号化データ逆多重化部２５１＞
ＭＢ符号化データ逆多重化部２５１は、符号化データ＃１５６を逆多重化することによって、サイド情報＃２５１ｂ、および、ＭＢ単位の符号化データ＃２５１ａに分離する。サイド情報＃２５１ｂは、サイド情報復号部２５３に対して出力され、ＭＢ単位の符号化データ＃２５１ａは、予測単位設定部２５２、および、予測残差復号部１５２に対して出力される。なお、サイド情報＃２５１ｂは、上述したサイド情報＃２０３に対応する情報である。
ＭＢ符号化データ逆多重化部２５１は、符号化データ＃１５６を逆多重化することによって、サイド情報＃２５１ｂ、および、ＭＢ単位の符号化データ＃２５１ａに分離する。サイド情報＃２５１ｂは、サイド情報復号部２５３に対して出力され、ＭＢ単位の符号化データ＃２５１ａは、予測単位設定部２５２、および、予測残差復号部１５２に対して出力される。なお、サイド情報＃２５１ｂは、上述したサイド情報＃２０３に対応する情報である。
＜サイド情報復号部２５３＞
サイド情報復号部２５３は、サイド情報＃２５１ｂを復号し、予測単位構造情報＃２５３を生成する。なお、予測単位構造情報＃２５３は、予測単位構造情報＃２０１に対応する情報である。
サイド情報復号部２５３は、サイド情報＃２５１ｂを復号し、予測単位構造情報＃２５３を生成する。なお、予測単位構造情報＃２５３は、予測単位構造情報＃２０１に対応する情報である。
＜予測単位設定部２５２＞
予測単位設定部２５２は、ＭＢ単位の符号化データ＃２５１ａ、および、予測単位構造情報＃２５３に基づいて、ＭＢ内の予測単位の位置やサイズを示す予測単位情報＃２５２を生成し、所定の順序で順次出力する。
予測単位設定部２５２は、ＭＢ単位の符号化データ＃２５１ａ、および、予測単位構造情報＃２５３に基づいて、ＭＢ内の予測単位の位置やサイズを示す予測単位情報＃２５２を生成し、所定の順序で順次出力する。
＜ＭＢ復号部２５４における復号の効果＞
以上のように構成されたＭＢ復号部２５４を用いることによって、サイド情報に含まれる、最適な予測単位、すなわち、符号化効率の最も高い予測単位を用いて復号処理を行うことができるので、復号効率が向上するという効果がある。
以上のように構成されたＭＢ復号部２５４を用いることによって、サイド情報に含まれる、最適な予測単位、すなわち、符号化効率の最も高い予測単位を用いて復号処理を行うことができるので、復号効率が向上するという効果がある。
上記のように、本実施形態に係る画像符号化装置３００は、実施形態１に係る画像符号化装置１００の構成に加えて、複数のブロック（ＭＢ）の各々を長辺同士が互いに隣接する複数の長方形領域（予測単位）に分割する分割手段であって、上記複数の長方形領域の長辺方向をブロック毎に切り替える分割手段（予測単位構造比較部２０１）を備えている。
また、上記のように、本実施形態に係る画像符号化装置３００は、上記複数のブロック（ＭＢ）の各々について、上記複数の長方形領域（予測単位）の長辺方向を示すフラグ（予測単位構造情報＃２０１）を符号化するフラグ符号化手段（サイド情報符号化部２０３）を更に備えている。
したがって、当該フラグを参照することによって復号装置にて復号可能な、符号化効率の高い符号化データを生成することができる。
〔実施形態３〕
以下では、本発明に係る画像符号化装置および画像復号装置の第３の実施形態について図１６〜図２０を参照して説明する。なお、すでに説明した構成と同じ部分については、同じ符号を付し、説明を省略する。
以下では、本発明に係る画像符号化装置および画像復号装置の第３の実施形態について図１６〜図２０を参照して説明する。なお、すでに説明した構成と同じ部分については、同じ符号を付し、説明を省略する。
３．１ ＭＢ符号化部３０９
本実施形態に係る画像符号化装置が備えているＭＢ符号化部３０９について、図１６を参照して説明する。本実施形態に係る画像符号化装置は、上述した画像符号化装置１００におけるＭＢ符号化部１１０に代えて、ＭＢ符号化部３０９を備えている。
本実施形態に係る画像符号化装置が備えているＭＢ符号化部３０９について、図１６を参照して説明する。本実施形態に係る画像符号化装置は、上述した画像符号化装置１００におけるＭＢ符号化部１１０に代えて、ＭＢ符号化部３０９を備えている。
図１６は、第３の実施形態に係る画像符号化装置が備えているＭＢ符号化部３０９の構成を示すブロック図である。図１６に示すように、ＭＢ符号化部３０９は、量子化単位分割部３０６、予測単位分割部１０６、ＴＭ予測部３０５、フレームメモリ１０９、予測残差符号化部３０７、および、復号画像生成部３０８を備えている。
ＭＢ符号化部３０９は、ＭＢ単位の入力画像＃１１３を受け、符号化データ＃３０９を出力する。
量子化単位分割部３０６は、入力画像＃１１３を複数の量子化単位に分割する。ここで、量子化単位のサイズは、予測単位のサイズよりも大きくとるものとする。また、各量子化単位のサイズについて情報は、量子化単位情報＃３０６として出力される。
ＴＭ予測部３０５は、量子化単位分割部３０６から出力された量子化単位情報＃３０６、および、予測単位分割部１０６から出力される予測単位情報＃１０６を受け、予測画像＃３０５を出力する。ＴＭ予測部３０５の詳細については、参照する図面を代えて後述する。
予測残差符号化部３０７は、予測画像＃３０５、量子化単位情報＃３０６、予測単位情報＃１０６、および入力画像＃１１３に基づいて、符号化データ＃３０９及び復号残差＃３０７を生成し、出力する。
復号画像生成部３０８は、入力された復号残差＃３０７に予測画像＃３０５を加えることで復号画像＃３０８を生成し、出力する。出力された復号画像＃３０８は、フレームメモリ１０９に記憶される。
３．１．１ ＴＭ予測部３０５
続いて、図１６に示したＭＢ符号化部３０９が備えているＴＭ予測部３０５について、図１７および図１９を参照しつつより詳しく説明する。
続いて、図１６に示したＭＢ符号化部３０９が備えているＴＭ予測部３０５について、図１７および図１９を参照しつつより詳しく説明する。
図１７は、ＴＭ予測部３０５の構成を示すブロック図である。図１７に示すように、ＴＭ予測部３０５は、探索領域設定部３０１、テンプレート設定部３０２、テンプレート比較部３０３、および、予測画像生成部３０４を備えている。
テンプレート設定部３０２は、量子化単位情報＃３０６、および、予測単位情報＃１０６に基づいて、予測対象領域に対応するテンプレートを設定し、当該テンプレートについての情報であるテンプレート情報＃３０２を出力する。
探索領域設定部３０１は、量子化単位情報＃３０６、および、予測単位情報＃１０６に基づいて、予測対象領域に対応する探索領域を設定し、当該探索領域についての情報である探索領域情報＃３０１を出力する。
図１９は、テンプレート設定部３０２、および、探索領域設定部３０１の動作を説明するための図である。図１９に示すように、上記テンプレートは、上記予測対象領域を含む量子化単位の外側に設定される。
また、図１９に示すように、上記テンプレートは、上記予測対象領域が含まれる変換領域外に存在する領域のうち、上記予測対象領域に最も近い領域から選択されることが好ましい。また、図１９に示すように、上記探索領域は、上記テンプレートから、上記予測対象領域と上記テンプレートとの間の距離と同じ距離だけ離れた領域に設定されることが好ましい。また、上記距離が大きい場合には、それに応じて、上記探索領域の範囲を広くとることが好ましい。
テンプレート比較部３０３は、テンプレート情報＃３０２、探索領域情報＃３０１、および、復号画像＃１０９に基づいてテンプレートマッチングを実行することにより、予測画像生成用パラメータ＃３０３を導出し、出力する。より具体的には、テンプレート比較部３０３は、テンプレート情報＃３０２によって示されたテンプレートを最も良く近似する探索候補を、探索領域情報＃３０１によって示される探索領域から求め、当該探索候補の当該テンプレートに対する相対位置（変位）を計算する。また、当該相対位置を示す情報である予測画像生成用パラメータ＃３０３として出力する。
予測画像生成部３０４は、テンプレート比較部３０３で導出された予測画像生成用パラメータ＃３０３、および、フレームメモリ１０９に記録されている復号画像＃１０９に基づいて、予測対象領域に対応する予測画像＃３０５を生成し、出力する。具体的には、予測画像生成部３０４は、予測対象領域の各画素に対して、予測画像生成用パラメータ＃３０３が示す変位分だけずれた位置にある復号画像の各画素を割り当てる。
３．２ ＭＢ復号部３５３
本実施形態に係る画像復号装置が備えているＭＢ復号部３５３について、図１８を参照して説明する。本実施形態に係る画像復号装置は、上述した画像復号装置１５０におけるＭＢ復号部１５３に代えて、ＭＢ復号部３５３を備えている。このＭＢ復号部３５３は、符号化データ＃１５６を受け、復号画像＃２５４を生成し出力するためのものである。
本実施形態に係る画像復号装置が備えているＭＢ復号部３５３について、図１８を参照して説明する。本実施形態に係る画像復号装置は、上述した画像復号装置１５０におけるＭＢ復号部１５３に代えて、ＭＢ復号部３５３を備えている。このＭＢ復号部３５３は、符号化データ＃１５６を受け、復号画像＃２５４を生成し出力するためのものである。
図１８は、ＭＢ復号部３５３の構成を示すブロック図である。ＭＢ復号部３５３は、ＴＭ予測部３０５、復号画像生成部３０８、フレームメモリ１０９、予測単位設定部１５１、量子化単位設定部３５１、および、予測残差復号部３５２より構成される。
量子化単位設定部３５１は、ＭＢ内の量子化単位の位置やサイズを示す量子化単位情報＃３５１を所定の順序で順次出力する。
予測残差復号部３５２は、入力された符号化データ＃１５６に対し可変長符号復号を適用して変換係数を生成する。続いて、生成した変換係数に対し、量子化単位情報＃３５１の示す量子化単位のサイズと同一サイズの逆ＤＣＴ変換（ＤＣＴの逆変換）を適用することによって復号残差＃３５２を生成し、出力する。
また、ＭＢ復号部３５３における復号画像生成部３０８は、入力された復号残差＃３５２に予測画像＃３０５を加えることによって、復号画像＃２５４を生成し、出力する。
３．３ ＭＢ符号化部３０９におけるＭＢ符号化処理
以下では、上述したＭＢ符号化部３０９における符号化処理について図２０を参照して説明する。図２０は、ＭＢ符号化部３０９における、処理対象ＭＢに対応する入力画像＃１１３を符号化して符号化データ＃１１０を生成する手順を示すフローチャートである。
以下では、上述したＭＢ符号化部３０９における符号化処理について図２０を参照して説明する。図２０は、ＭＢ符号化部３０９における、処理対象ＭＢに対応する入力画像＃１１３を符号化して符号化データ＃１１０を生成する手順を示すフローチャートである。
（手順Ｓ４１）まず、ＭＢ符号化部３０９に入力された処理対象ＭＢに対応する入力画像＃１１３が、量子化単位分割部３０６、予測単位分割部１０６、および、予測残差符号化部３０７に入力される。量子化単位分割部３０６では、入力画像＃１１３が所定のサイズのＭ個の量子化単位に分割され、各量子化単位に０以上Ｍ−１以下の範囲の整数値を取る量子化単位インデックス（ｔｕｉｄ）が付与される。
（手順Ｓ４２）続いて、予測単位分割部１０６では、入力画像＃１１３が所定のサイズのＮ個の予測単位に分割され、各予測単位に０以上Ｎ−１以下の範囲の整数値を取る予測単位インデックス（ｐｕｉｄ）が付与される。
（手順Ｓ４３）続いて、復号画像の生成が完了していない予測単位の中で、ｐｕｉｄが最小である予測単位が予測対象領域に設定される。また、当該予測対象領域を含む量子化単位が変換対象領域に設定される。また、予測対象領域に対応する予測単位情報＃１０６が、予測単位分割部１０６からＴＭ予測部３０５へ入力され、変換対象領域に対応する量子化単位情報＃３０６が、量子化単位分割部３０６からＴＭ予測部３０５へ入力される。
（手順Ｓ４４）続いて、ＴＭ予測部３０５では、予測単位情報＃１０６、および、量子化単位情報＃３０６に基づき、フレームメモリ１０９に記録された復号画像＃１０９上でテンプレートマッチングが行われる。また、その結果に基づいて、予測対象領域に対応する予測画像＃３０５が生成される。予測画像＃３０５は、予測残差符号化部３０７、および、復号画像生成部３０８に対して出力される。
（手順Ｓ４５）また、ＭＢ符号化部３０９は、変換対象領域内のすべての予測単位について予測画像＃３０５が生成されたか否かの判定を行う。
（手順Ｓ４６）変換対象領域内のすべての予測単位について予測画像＃３０５が生成された場合（手順Ｓ４５のＹｅｓ）には、予測残差符号化部３０７は、変換対象領域の復号残差＃３０７を生成する。
（手順Ｓ４７）手順Ｓ４６にて生成された復号残差＃３０７を受けた復号画像生成部３０８は、変換対象領域の復号画像＃３０８を生成する。
（手順Ｓ４８）変換対象領域に予測画像＃３５０が生成されていない予測単位が含まれている場合には（手順Ｓ４５のＮｏ）、または、手順Ｓ４７にて復号画像＃３０８が生成された場合には、ＭＢ符号化部３０９は、処理対象ＭＢ内のすべての予測単位が復号済みであるか否かの判定を行う。処理対象ＭＢ内のすべての予測単位が復号済みである場合には、当該処理対象ＭＢの符号化処理を終了し（手順Ｓ４８のＹｅｓ）、処理対象ＭＢ内に復号されていない予測単位が含まれている場合には（手順Ｓ４８のＮｏ）、手順Ｓ４３の処理を行う。
上記の手順Ｓ４１〜Ｓ４８により、ＭＢ符号化部３０９では、処理対象ＭＢに対応する入力画像＃１１３から、同じＭＢに対応する符号化データ＃３０９を生成して出力することができる。
なお、本実施形態においては、量子化単位のサイズは、予測単位のサイズと同一であるか、または、予測単位のサイズよりも大きい。すなわち、上記量子化単位の数Ｍは、上記予測単位の数Ｎ以上であるものとし、上記量子化単位は１または複数の上記予測単位を含むものとする。
３．４ ＭＢ符号化部３０９における符号化の効果
上述したＭＢ符号化部３０９を用いることによって、ＭＢ単位の入力画像＃１１３を符号化する符号化効率が向上する。また、ＭＢ符号化部３０９を用いることによって、符号化処理の処理時間が削減される。
上述したＭＢ符号化部３０９を用いることによって、ＭＢ単位の入力画像＃１１３を符号化する符号化効率が向上する。また、ＭＢ符号化部３０９を用いることによって、符号化処理の処理時間が削減される。
より具体的には、ＭＢ符号化部３０９を用いることにより、単一の予測単位を含む量子化単位ごとに周波数変換および量子化を行うことができるため、予測単位の短辺方向の相関が除去され、符号化効率が向上するという効果がある。
また、ＭＢ符号化部３０９を用いることにより、複数の予測単位を含む量子化単位ごとに周波数変換および量子化を行うこともできる。すなわち、同一の量子化単位に含まれる複数の予測単位についての予測画像＃３０５の生成を並列に実行することができるので、処理速度が上昇するという効果がある。また、そのように並列処理を行うことにより、処理負担が低減されるという効果がある。
３．５ まとめ
上記のように、本実施形態においては、上記量子化単位は、２以上の長方形領域（予測単位）からなり、上記予測画像生成手段（ＴＭ予測部３０５）は、対象長方形領域の長辺に対向する復号画像上の長方形領域のうち、上記対象長方形領域に最も近い長方形領域をテンプレートとし、上記テンプレートの上記対象長方形領域に対向する側と反対側の長辺に対向する長方形領域であって、上記テンプレートとの間隔が上記対象長方形領域と上記テンプレートとの間隔に等しい長方形領域を長辺方向に平行移動して得られる復号画像上の領域のうち、上記テンプレートとの相関が最も高い領域を探索する、ことを特徴としている。
上記のように、本実施形態においては、上記量子化単位は、２以上の長方形領域（予測単位）からなり、上記予測画像生成手段（ＴＭ予測部３０５）は、対象長方形領域の長辺に対向する復号画像上の長方形領域のうち、上記対象長方形領域に最も近い長方形領域をテンプレートとし、上記テンプレートの上記対象長方形領域に対向する側と反対側の長辺に対向する長方形領域であって、上記テンプレートとの間隔が上記対象長方形領域と上記テンプレートとの間隔に等しい長方形領域を長辺方向に平行移動して得られる復号画像上の領域のうち、上記テンプレートとの相関が最も高い領域を探索する、ことを特徴としている。
上記の構成によれば、上記量子化単位が、２以上の長方形領域、すなわち、２以上の予測単位から構成される。さらに、量子化単位に含まれる各予測単位の予測画像は、同じ量子化単位上の復号画像を参照することなく生成できる。すなわち、上記の構成によれば、各量子化単位に含まれる複数の予測単位を並列に処理することができる。したがって、上記の構成によれば、符号化処理の処理時間を削減することができる。
また、上記量子化単位は、長辺が互いに対向する２以上の長方形領域を含み、上記量子化手段（予測残差符号化部１０７）は、上記量子化単位で周波数変換を行い、上記逆量子化手段（予測残差符号化部１０７）は、上記量子化単位で上記周波数変換の逆変換である逆周波数変換を行い、上記予測画像生成手段（ＴＭ予測部３０５）は、対象長方形領域の長辺に対向する復号画像上の長方形領域のうち、上記対象長方形領域に最も近い長方形領域をテンプレートとし、上記テンプレートの上記対象長方形領域に対向する側と反対側の長辺に対向する長方形領域であって、上記テンプレートとの間隔が上記対象長方形領域と上記テンプレートとの間隔に等しい長方形領域を長辺方向に平行移動して得られる復号画像上の領域のうち、上記テンプレートとの相関が最も高い領域を探索する、ことが好ましい。
上記の構成によれば、上記量子化単位が、長辺が互いに対向する２以上の長方形領域、すなわち、長辺が互いに対向する２以上の予測単位を含んでいる。さらに、量子化単位に含まれる各予測単位の予測画像は、同じ量子化単位上の復号画像を参照することなく生成できる。それにより、量子化単位で周波数変換を適用することができるため、予測単位の短辺方向の相関が除去され、符号化効率がより一層向上する。
４．補足事項
＜補足事項１＞
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。
＜補足事項１＞
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。
例えば、実施形態１におけるＴＭ予測部１０５は、テンプレートのＤＣ値とテンプレートの上方に位置する探索候補のＤＣ値との差が小さければ、予測単位の１画素上方の領域であって、当該予測単位と同形状の領域のＤＣ値を、当該予測単位の各画素の予測値に設定してもよい（以下、「平坦予測と」呼ぶ）。
より具体的には、ＴＭ予測部１０５は、
（手順ＳＡ１）まず、テンプレート上の復号画像のＤＣ値と探索候補上の復号画像のＤＣ値の差分ΔＤＣを計算し、
（手順ＳＡ２）ΔＤＣを用いて、Ｅｖ＝ΔＤＣ×ΔＤＣ×（テンプレートの画素数）により、評価指標Ｅｖを算出し、
（手順ＳＡ３）評価指数Ｅｖが、テンプレート比較部１０３において計算された全ての非類似度（ＳＳＤ）よりも小さい場合には、平坦予測を選択する。
（手順ＳＡ１）まず、テンプレート上の復号画像のＤＣ値と探索候補上の復号画像のＤＣ値の差分ΔＤＣを計算し、
（手順ＳＡ２）ΔＤＣを用いて、Ｅｖ＝ΔＤＣ×ΔＤＣ×（テンプレートの画素数）により、評価指標Ｅｖを算出し、
（手順ＳＡ３）評価指数Ｅｖが、テンプレート比較部１０３において計算された全ての非類似度（ＳＳＤ）よりも小さい場合には、平坦予測を選択する。
（手順ＳＡ４）平坦予測が選択された場合には、予測対象領域の各画素の値をテンプレートのＤＣ値とする。
実施形態２および３についても、ほぼ同様である。
上記の平坦予測を用いることによって、高い符号化効率を維持しつつ、符号化処理の処理量を削減することができる。また、上記の平坦予測は、エッジ部分と平坦部分が混在するＭＢにおいて、特に、ＭＢの平坦部分に対する符号化において有効である。
＜補足事項２＞
また、本発明に係る画像符号化装置は、処理対象ＭＢを複数のサブブロックに分割し、サブブロックごとに、上述したテンプレートマッチングによる予測を用いるか、Ｈ．２６４／ＡＶＣにおけるイントラ予測などの方向予測を用いるか、を選択するようにしても良い。
また、本発明に係る画像符号化装置は、処理対象ＭＢを複数のサブブロックに分割し、サブブロックごとに、上述したテンプレートマッチングによる予測を用いるか、Ｈ．２６４／ＡＶＣにおけるイントラ予測などの方向予測を用いるか、を選択するようにしても良い。
上記のような選択を行うことによって、処理対象ＭＢの有する局所的な特性により適切な予測方式を用いて符号化を行うことができるため、符号化効率を高めることができる。
＜補足事項３＞
また、本発明に係る画像符号化装置は、量子化された変換係数を符号化する前に、予測単位の短辺方向に所定の長さで可逆変換を行ってもよい。
また、本発明に係る画像符号化装置は、量子化された変換係数を符号化する前に、予測単位の短辺方向に所定の長さで可逆変換を行ってもよい。
より具体的には、本発明に係る画像復号装置は、以下の手順によって符号化を行っても良い。
（手順ＳＡ２１）まず、全ての予測単位の量子化された変換係数を導出し、
（手順ＳＡ２２）次に、処理対象ＭＢ内の各予測単位における同一周波数成分に対応する量子化された変換係数から構成される変換係数群に対して、可逆変換を行う。
（手順ＳＡ２２）次に、処理対象ＭＢ内の各予測単位における同一周波数成分に対応する量子化された変換係数から構成される変換係数群に対して、可逆変換を行う。
（手順ＳＡ２３）次に、手順ＳＡ２２にて可逆変換された値を可変長符号化する。
上記のような符号化を行うことにより、予測残差における予測単位の短辺方向の相関を利用した符号化を行うことができるので、より効率のよい符号化を行うことができる。
＜補足事項４＞
また、本発明に係る画像復号装置は、テンプレート上の復号画像の特性に基づいて、予測単位、および、予測方法を切り替えるようにしても良い。
また、本発明に係る画像復号装置は、テンプレート上の復号画像の特性に基づいて、予測単位、および、予測方法を切り替えるようにしても良い。
例えば、本発明に係る画像復号装置は、テンプレート上の復号画像の各画素の画素値の分散などの指標を用いることによって、テンプレート上にエッジが存在するか否かを判定し、エッジが存在する場合には、４×１画素の予測単位を選択し当該サイズでＤＣＴを行い、エッジが存在しない場合には、１６×１画素の予測単位を選択し当該サイズでＤＣＴを行うようにしても良い。
一般に、エッジが存在しない場合には、広い範囲でＤＣＴを行うことにより符号化効率を向上させることができるので、上記のような構成をとることによって、サイド情報を増加させることなく、適切な予測単位を選択することができる。
また、本発明に係る画像復号装置は、テンプレート上の復号画像の各画素の画素値の分散が小さい場合には、上述の平坦予測を用いるようにしてもよい。
一般に、処理対象ＭＢにおけるエッジ部分と平坦部分のうち、平坦部分は、各画素の画素値の分散が小さい。また、平坦部分については、上述した平坦予測を用いることにより符号化処理の処理量を削減することができる。
したがって、上記のような構成をとることによって、高い符号化効率を維持しつつ、符号化に必要な処理量を削減することができる。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
（付記事項）
例えば、本発明は、以下のように表現することもできる。
例えば、本発明は、以下のように表現することもできる。
１.複数のブロックに分割された対象画像をブロック毎に符号化する画像符号化装置において、長辺同士が互いに隣接する複数の長方形領域に分割された対象ブロック上の対象画像から予測画像を減算して得られる予測残差を、１以上の長方形領域からなる連続した量子化単位毎に量子化する量子化手段と、上記対象ブロック上の復号画像を上記量子化単位毎に生成する逆量子化手段であって、上記量子化手段にて生成された量子化値を逆量子化して得られる予測残差を上記予測画像に加算することによって、対象量子化単位上の復号画像を生成する逆量子化手段と、上記対象ブロック上の予測画像を上記長方形領域毎に生成する予測画像生成手段であって、対象長方形領域の長辺に対向する復号画像上の長方形領域をテンプレートとし、上記テンプレートの上記対象長方形領域に対向する側と反対側の長辺に対向する長方形領域を長辺方向に平行移動して得られる復号画像上の領域のうち、上記テンプレートとの相関が最も高い領域を探索することによって、対象長方形領域上の予測画像を生成する予測画像生成手段と、を備えている、ことを特徴とする画像符号化装置。
２．上記量子化単位は、単一の長方形領域からなり、上記予測画像生成手段は、対象長方形領域の長辺に隣接する復号画像上の長方形領域をテンプレートとし、該テンプレートの長辺に隣接する長方形領域を長辺方向に平行移動して得られる復号画像上の領域のうち、上記テンプレートとの相関が最も高い領域を探索する、ことを特徴とする１．に記載の画像符号化装置。
３．上記量子化単位は、２以上の長方形領域からなり、上記予測画像生成手段は、対象長方形領域の長辺に対向する復号画像上の長方形領域のうち、上記対象長方形領域に最も近い長方形領域をテンプレートとし、上記テンプレートの上記対象長方形領域に対向する側と反対側の長辺に対向する長方形領域であって、上記テンプレートとの間隔が上記対象長方形領域と上記テンプレートとの間隔に等しい長方形領域を長辺方向に平行移動して得られる復号画像上の領域のうち、上記テンプレートとの相関が最も高い領域を探索する、ことを特徴とする１．に記載の画像符号化装置。
４．上記量子化手段は、上記２以上の長方形領域から得られた各々の予測残差を並列に量子化する、ことを特徴とする３．に記載の画像符号化装置。
５．上記複数の長方形領域の各々は、短辺方向の幅が１画素の長方形領域である、ことを特徴とする１．から４．までの何れかに記載の画像符号化装置。
６．上記複数のブロックの各々を長辺同士が互いに隣接する複数の長方形領域に分割する分割手段であって、上記複数の長方形領域の長辺方向をブロック毎に切り替える分割手段を備えている、ことを特徴とする１．から５．までの何れかに記載の画像符号化装置。
７．上記分割手段は、符号化効率に応じて、上記複数の長方形領域の長辺方向をブロック毎に切り替える、ことを特徴とする６．に記載の画像符号化装置。
８．上記複数のブロックの各々について、上記複数の長方形領域の長辺方向を示すフラグを符号化するフラグ符号化手段を更に備えている、ことを特徴とする１．から７．までの何れかに記載の画像符号化装置。
９．複数のブロックに分割された対象画像をブロック毎に符号化することによって得られた符号化データのデータ構造であって、長辺同士が互いに隣接する複数の長方形領域に分割された対象ブロック上の対象画像から予測画像を減算して得られる予測残差を、１以上の長方形領域からなる連続した量子化単位毎に量子化することによって生成された符号化データを含み、上記対象ブロック上の予測画像は、上記長方形領域毎に生成されたものであり、各長方形領域上の予測画像は、当該長方形領域の長辺に対向する復号画像上の長方形領域をテンプレートとし、上記テンプレートの当該長方形領域に対向する側と反対側の長辺に対向する長方形領域を長辺方向に平行移動して得られる復号画像上の領域のうち、上記テンプレートとの相関が最も高い領域を探索することによって生成されたものである、ことを特徴とする符号化データのデータ構造。
１０．複数のブロックに分割された復号画像をブロック毎に生成する画像復号装置において、長辺同士が互いに隣接する複数の長方形領域に分割された対象ブロック上の復号画像を、１以上の長方形領域からなる連続した量子化単位毎に生成する逆量子化手段であって、量子化値を逆量子化して得られた予測残差を予測画像に加算することによって、対象量子化単位上の復号画像を生成する逆量子化手段と、上記予測画像を上記長方形領域毎に生成する予測画像生成手段であって、対象長方形領域の長辺に対向する復号画像上の長方形領域をテンプレートとし、上記テンプレートの上記対象長方形領域に対向する側と反対側の長辺に対向する長方形領域を長辺方向に平行移動して得られる復号画像上の領域のうち、上記テンプレートとの相関が最も高い領域を探索することによって、上記対象長方形領域上の予測画像を生成する予測画像生成手段と、を備えている、ことを特徴とする画像復号装置。
１１．複数のブロックに分割された対象画像をブロック毎に符号化する画像符号化方法であって、長辺同士が互いに隣接する複数の長方形領域に分割された対象ブロック上の対象画像を、１以上の長方形領域からなる連続した量子化単位毎に量子化する量子化工程であって、対象量子化単位上の対象画像から予測画像を減算して得られた予測残差を量子化する量子化工程と、上記対象ブロック上の復号画像を上記量子化単位毎に生成する逆量子化工程であって、上記量子化工程にて生成された量子化値を逆量子化して得られる予測残差を上記予測画像に加算することによって、上記対象量子化単位上の復号画像を生成する逆量子化工程と、上記予測画像を上記長方形領域毎に生成する予測画像生成工程であって、対象長方形領域の長辺に対向する復号画像上の長方形領域をテンプレートとし、上記テンプレートの上記対象長方形領域に対向する側と反対側の長辺に対向する長方形領域を長辺方向に平行移動して得られる復号画像上の領域のうち、上記テンプレートとの相関が最も高い領域を探索することによって、上記対象長方形領域上の予測画像を生成する予測画像生成工程と、を含んでいる、ことを特徴とする画像符号化方法。
１２．複数のブロックに分割された復号画像をブロック毎に生成する画像復号方法において、長辺同士が互いに隣接する複数の長方形領域に分割された対象ブロック上の復号画像を、１以上の長方形領域からなる連続した量子化単位毎に生成する逆量子化工程であって、量子化値を逆量子化して得られた予測残差を予測画像に加算することによって、対象量子化単位上の復号画像を生成する逆量子化工程と、上記予測画像を上記長方形領域毎に生成する予測画像生成工程であって、対象長方形領域の長辺に対向する復号画像上の長方形領域をテンプレートとし、上記テンプレートの上記対象長方形領域に対向する側と反対側の長辺に対向する長方形領域を長辺方向に平行移動して得られる復号画像上の領域のうち、上記テンプレートとの相関が最も高い領域を探索することによって、上記対象長方形領域上の予測画像を生成する予測画像生成工程と、を含んでいる、ことを特徴とする画像復号方法。
本発明に係る画像符号化装置は、複数のブロックに分割された対象画像をブロック毎に符号化する画像符号化装置において、長辺同士が互いに隣接する複数の長方形領域に分割された対象ブロック上の対象画像から予測画像を減算して得られる予測残差を、１以上の長方形領域からなる連続した量子化単位毎に量子化する量子化手段と、上記対象ブロック上の復号画像を上記量子化単位毎に生成する逆量子化手段であって、上記量子化手段にて生成された量子化値を逆量子化して得られる予測残差を上記予測画像に加算することによって、対象量子化単位上の復号画像を生成する逆量子化手段と、上記対象ブロック上の予測画像を上記長方形領域毎に生成する予測画像生成手段であって、対象長方形領域の長辺に対向する復号画像上の長方形領域をテンプレートとし、上記テンプレートの上記対象長方形領域に対向する側と反対側の長辺に対向する長方形領域を長辺方向に平行移動して得られる復号画像上の領域のうち、上記テンプレートとの相関が最も高い領域を探索することによって、対象長方形領域上の予測画像を生成する予測画像生成手段と、を備えている、ことを特徴としている。
本発明に係る上記の画像符号化装置によれば、対象長方形領域の長辺に対向する復号画像上の長方形領域をテンプレートとし、上記テンプレートの上記対象長方形領域に対向する側と反対側の長辺に対向する長方形領域を長辺方向に平行移動して得られる復号画像上の領域のうち、上記テンプレートとの相関が最も高い領域を探索することによって、上記対象長方形領域上の予測画像を生成することができる。
すなわち、上記の画像符号化装置によれば、上記テンプレートとの相関が最も高い領域を、上記長方形領域を長辺方向に平行移動して得られる復号画像上の領域を１次元的に走査することにより探索する。したがって、上記の画像符号化装置によれば、特許文献１に記載された技術のように２次元的な走査を行う場合に比べて、探索を行う際の計算量を削減することができるため、予測画像の生成を高速に行うことができるという効果を奏する。
また、上記の画像符号化装置は、上記長方形領域毎に探索を行うため、対象画像が曲率の変化するエッジを含んでいるような場合であっても、予測画像の生成を正確に行うことができる。すなわち、対象画像が曲率の変化するエッジを含んでいるような場合であっても、符号化効率が高いという効果を奏する。
また、上記量子化単位は、単一の長方形領域からなり、上記予測画像生成手段は、対象長方形領域の長辺に隣接する復号画像上の長方形領域をテンプレートとし、該テンプレートの長辺に隣接する長方形領域を長辺方向に平行移動して得られる復号画像上の領域のうち、上記テンプレートとの相関が最も高い領域を探索する、ことが好ましい。
上記の構成によれば、対象長方形領域の長辺に隣接する復号画像上の長方形領域をテンプレートとし、該テンプレートの長辺に隣接する長方形領域を長辺方向に平行移動して得られる復号画像上の領域のうちで上記テンプレートとの相関が最も高い領域を探索する、ことができるので、予測対象領域におけるエッジの位置と、当該予測対象領域に隣接する領域におけるエッジの位置のずれを検出することにより予測画像を生成することができる。すなわち、当該エッジが曲線であるような場合であっても、当該曲線の曲率を検出することにより予測画像を生成することができるので、符号化効率を更に向上させることができるという更なる効果を奏する。
また、上記量子化単位は、２以上の長方形領域からなり、上記予測画像生成手段は、対象長方形領域の長辺に対向する復号画像上の長方形領域のうち、上記対象長方形領域に最も近い長方形領域をテンプレートとし、上記テンプレートの上記対象長方形領域に対向する側と反対側の長辺に対向する長方形領域であって、上記テンプレートとの間隔が上記対象長方形領域と上記テンプレートとの間隔に等しい長方形領域を長辺方向に平行移動して得られる復号画像上の領域のうち、上記テンプレートとの相関が最も高い領域を探索する、ことが好ましい。
上記の構成によれば、上記量子化単位が、２以上の長方形領域、すなわち、２以上の予測単位から構成される。さらに、量子化単位に含まれる各予測単位の予測画像は、同じ量子化単位上の復号画像を参照することなく生成できる。すなわち、上記の構成によれば、各量子化単位に含まれる複数の予測単位を並列に処理することができる。したがって、上記の構成によれば、符号化処理の処理時間を削減することができるという更なる効果を奏する。
また、上記量子化単位は、長辺が互いに対向する２以上の長方形領域を含み、上記量子化手段は、上記量子化単位で周波数変換を行い、上記逆量子化手段は、上記量子化単位で上記周波数変換の逆変換である逆周波数変換を行い、上記予測画像生成手段は、対象長方形領域の長辺に対向する復号画像上の長方形領域のうち、上記対象長方形領域に最も近い長方形領域をテンプレートとし、上記テンプレートの上記対象長方形領域に対向する側と反対側の長辺に対向する長方形領域であって、上記テンプレートとの間隔が上記対象長方形領域と上記テンプレートとの間隔に等しい長方形領域を長辺方向に平行移動して得られる復号画像上の領域のうち、上記テンプレートとの相関が最も高い領域を探索する、ことが好ましい。
上記の構成によれば、上記量子化単位が、長辺が互いに対向する２以上の長方形領域、すなわち、長辺が互いに対向する２以上の予測単位を含んでいる。さらに、量子化単位に含まれる各予測単位の予測画像は、同じ量子化単位上の復号画像を参照することなく生成できる。それにより、量子化単位で周波数変換を適用することができるため、予測単位の短辺方向の相関が除去され、符号化効率がより一層向上するという更なる効果を奏する。
また、上記複数の長方形領域の各々は、短辺方向の幅が１画素の長方形領域である、ことが好ましい。
上記の構成によれば、短辺方向の幅が１画素の長方形領域を用いて予測画像を生成することができる。したがって、予測対象領域におけるエッジ（曲線）の曲率をより正確に検出することにより、より正確な予測を行うことができるため、符号化効率がさらに向上するという効果を奏する。
また、上記画像符号化装置は、上記複数のブロックの各々を長辺同士が互いに隣接する複数の長方形領域に分割する分割手段であって、上記複数の長方形領域の長辺方向をブロック毎に切り替える分割手段を備えている、ことが好ましい。
上記の構成によれば、上記複数の長方形領域の長辺方向をブロック毎に切り替える分割手段を備えているため、符号化対象画像の局所的な特性に最適な長辺方向を有する長方形領域を用いて予測画像の生成を行うことができるため、符号化効率をさらに向上させることができるという更なる効果を奏する。
また、上記画像符号化装置は、上記複数のブロックの各々について、上記複数の長方形領域の長辺方向を示すフラグを符号化するフラグ符号化手段を更に備えている、ことが好ましい。
上記の構成によれば、上記複数のブロックの各々について、上記複数の長方形領域の長辺方向を示すフラグを符号化するフラグ符号化手段を更に備えているため、画像復号装置において符号化データを復号する際に、当該フラグを参照して復号を行うことができる。したがって、上記の構成によれば、復号装置にて復号可能な、符号化効率の高い符号化データを生成することができるという更なる効果を奏する。
また、本発明に係る符号化データのデータ構造は、複数のブロックに分割された対象画像をブロック毎に符号化することによって得られた符号化データのデータ構造であって、長辺同士が互いに隣接する複数の長方形領域に分割された対象ブロック上の対象画像から予測画像を減算して得られる予測残差を、１以上の長方形領域からなる連続した量子化単位毎に量子化することによって生成された符号化データを含み、上記対象ブロック上の予測画像は、上記長方形領域毎に生成されたものであり、各長方形領域上の予測画像は、当該長方形領域の長辺に対向する復号画像上の長方形領域をテンプレートとし、上記テンプレートの当該長方形領域に対向する側と反対側の長辺に対向する長方形領域を長辺方向に平行移動して得られる復号画像上の領域のうち、上記テンプレートとの相関が最も高い領域を探索することによって生成されたものである、ことを特徴としている。
本発明に係る上記符号化データのデータ構造によれば、復号装置において、各長方形領域の予測画像と各量子化単位の量子化された予測残差に基づいて復号処理を行うことができる。従って、上記の構成によれば、復号効率のよい符号化データのデータ構造を実現することができるという効果を奏する。
また、本発明に係る画像復号装置は、複数のブロックに分割された復号画像をブロック毎に生成する画像復号装置において、長辺同士が互いに隣接する複数の長方形領域に分割された対象ブロック上の復号画像を、１以上の長方形領域からなる連続した量子化単位毎に生成する逆量子化手段であって、量子化値を逆量子化して得られる予測残差を予測画像に加算することによって、対象量子化単位上の復号画像を生成する逆量子化手段と、上記予測画像を上記長方形領域毎に生成する予測画像生成手段であって、対象長方形領域の長辺に対向する復号画像上の長方形領域をテンプレートとし、上記テンプレートの上記対象長方形領域に対向する側と反対側の長辺に対向する長方形領域を長辺方向に平行移動して得られる復号画像上の領域のうち、上記テンプレートとの相関が最も高い領域を探索することによって、上記対象長方形領域上の予測画像を生成する予測画像生成手段と、を備えていることを特徴としている。
本発明に係る上記の画像復号装置によれば、対象長方形領域の長辺に対向する復号画像上の長方形領域をテンプレートとし、上記テンプレートの上記対象長方形領域に対向する側と反対側の長辺に対向する長方形領域を長辺方向に平行移動して得られる復号画像上の領域のうち、上記テンプレートとの相関が最も高い領域を探索することによって、上記対象長方形領域上の予測画像を生成することができる。
すなわち、上記の画像復号装置によれば、上記テンプレートとの相関が最も高い領域を、上記長方形領域を長辺方向に平行移動して得られる復号画像上の領域を１次元的に走査することにより探索する。したがって、上記の画像復号装置によれば、特許文献１に記載された技術のように２次元的な走査を行う場合に比べて、探索を行う際の計算量を削減することができるため、予測画像の生成を高速に行うことができるという効果を奏する。
また、上記の画像復号装置は、上記長方形領域毎に探索を行うため、対象画像が曲率の変化するエッジを含んでいるような場合であっても、予測画像の生成を正確に行うことができるという効果を奏する。
本発明は、画像を符号化する画像符号化装置、および、符号化された画像データを復号する画像復号装置に好適に適用することができる。
１００ 画像符号化装置
１０５ ＴＭ予測部（予測画像生成手段）
１０６ 予測単位分割部
１０７ 予測残差符号化部（量子化手段、逆量子化手段）
１０８ 復号画像生成部
１０９ フレームメモリ
１１０ ＭＢ符号化部
１５０ 画像復号装置
１５２ 予測残差復号部（逆量子化手段）
２０３ サイド情報符号化部（フラグ符号化手段）
１０５ ＴＭ予測部（予測画像生成手段）
１０６ 予測単位分割部
１０７ 予測残差符号化部（量子化手段、逆量子化手段）
１０８ 復号画像生成部
１０９ フレームメモリ
１１０ ＭＢ符号化部
１５０ 画像復号装置
１５２ 予測残差復号部（逆量子化手段）
２０３ サイド情報符号化部（フラグ符号化手段）
Claims (9)
- 複数のブロックに分割された対象画像をブロック毎に符号化する画像符号化装置において、
長辺同士が互いに隣接する複数の長方形領域に分割された対象ブロック上の対象画像から予測画像を減算して得られる予測残差を、上記複数の長方形領域から選択された１以上の長方形領域からなる量子化単位毎に量子化する量子化手段と、
上記対象ブロック上の復号画像を上記量子化単位毎に生成する逆量子化手段であって、上記量子化手段にて生成された量子化値を逆量子化して得られる予測残差を上記予測画像に加算することによって、対象量子化単位上の復号画像を生成する逆量子化手段と、
上記対象ブロック上の予測画像を上記長方形領域毎に生成する予測画像生成手段であって、対象長方形領域の長辺に対向する復号画像上の長方形領域をテンプレートとし、上記テンプレートの上記対象長方形領域に対向する側と反対側の長辺に対向する長方形領域を長辺方向に平行移動して得られる復号画像上の領域のうち、上記テンプレートとの相関が最も高い領域を探索することによって、対象長方形領域上の予測画像を生成する予測画像生成手段と、を備えている、
ことを特徴とする画像符号化装置。 - 上記量子化単位は、単一の長方形領域からなり、
上記予測画像生成手段は、対象長方形領域の長辺に隣接する復号画像上の長方形領域をテンプレートとし、該テンプレートの長辺に隣接する長方形領域を長辺方向に平行移動して得られる復号画像上の領域のうち、上記テンプレートとの相関が最も高い領域を探索する、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像符号化装置。 - 上記量子化単位は、２以上の長方形領域からなり、
上記予測画像生成手段は、対象長方形領域の長辺に対向する復号画像上の長方形領域のうち、上記対象長方形領域に最も近い長方形領域をテンプレートとし、上記テンプレートの上記対象長方形領域に対向する側と反対側の長辺に対向する長方形領域であって、上記テンプレートとの間隔が上記対象長方形領域と上記テンプレートとの間隔に等しい長方形領域を長辺方向に平行移動して得られる復号画像上の領域のうち、上記テンプレートとの相関が最も高い領域を探索する、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像符号化装置。 - 上記量子化単位は、長辺が互いに対向する２以上の長方形領域を含み、
上記量子化手段は、上記量子化単位で周波数変換を行い、
上記逆量子化手段は、上記量子化単位で上記周波数変換の逆変換である逆周波数変換を行い、
上記予測画像生成手段は、対象長方形領域の長辺に対向する復号画像上の長方形領域のうち、上記対象長方形領域に最も近い長方形領域をテンプレートとし、上記テンプレートの上記対象長方形領域に対向する側と反対側の長辺に対向する長方形領域であって、上記テンプレートとの間隔が上記対象長方形領域と上記テンプレートとの間隔に等しい長方形領域を長辺方向に平行移動して得られる復号画像上の領域のうち、上記テンプレートとの相関が最も高い領域を探索する、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像符号化装置。 - 上記複数の長方形領域の各々は、短辺方向の幅が１画素の長方形領域である、
ことを特徴とする請求項１から４までの何れか１項に記載の画像符号化装置。 - 上記複数のブロックの各々を長辺同士が互いに隣接する複数の長方形領域に分割する分割手段であって、上記複数の長方形領域の長辺方向をブロック毎に切り替える分割手段を備えている、
ことを特徴とする請求項１から５までの何れか１項に記載の画像符号化装置。 - 上記複数のブロックの各々について、上記複数の長方形領域の長辺方向を示すフラグを符号化するフラグ符号化手段を更に備えている、
ことを特徴とする請求項１から６までの何れか１項に記載の画像符号化装置。 - 複数のブロックに分割された対象画像をブロック毎に符号化することによって得られた符号化データのデータ構造であって、
長辺同士が互いに隣接する複数の長方形領域に分割された対象ブロック上の対象画像から予測画像を減算して得られる予測残差を、上記複数の長方形領域から選択された１以上の長方形領域からなる量子化単位毎に量子化することによって生成された符号化データを含み、
上記対象ブロック上の予測画像は、上記長方形領域毎に生成されたものであり、各長方形領域上の予測画像は、当該長方形領域の長辺に対向する復号画像上の長方形領域をテンプレートとし、上記テンプレートの当該長方形領域に対向する側と反対側の長辺に対向する長方形領域を長辺方向に平行移動して得られる復号画像上の領域のうち、上記テンプレートとの相関が最も高い領域を探索することによって生成されたものである、
ことを特徴とする符号化データのデータ構造。 - 複数のブロックに分割された復号画像をブロック毎に生成する画像復号装置において、
長辺同士が互いに隣接する複数の長方形領域に分割された対象ブロック上の復号画像を、上記複数の長方形領域から選択された１以上の長方形領域からなる量子化単位毎に生成する逆量子化手段であって、量子化値を逆量子化して得られた予測残差を予測画像に加算することによって、対象量子化単位上の復号画像を生成する逆量子化手段と、
上記予測画像を上記長方形領域毎に生成する予測画像生成手段であって、対象長方形領域の長辺に対向する復号画像上の長方形領域をテンプレートとし、上記テンプレートの上記対象長方形領域に対向する側と反対側の長辺に対向する長方形領域を長辺方向に平行移動して得られる復号画像上の領域のうち、上記テンプレートとの相関が最も高い領域を探索することによって、上記対象長方形領域上の予測画像を生成する予測画像生成手段と、を備えている、
ことを特徴とする画像復号装置。
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