JPWO2014054267A1 - 画像符号化装置及び画像符号化方法 - Google Patents

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一仁 木村
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Abstract

入力画像を符号化する画像符号化装置（１００）であって、入力画像の符号化対象ブロックを複数のサブブロックに分割するピクチャ分割部（１０２）と、分割されたサブブロック毎にイントラ予測を行うイントラ予測部（１０９）とを備え、イントラ予測部（１０９）は、予測対象のサブブロックのサイズが所定のサイズ以下であるか否かを判定する判定部（１２０）と、予測対象のサブブロックのサイズが所定のサイズ以下であると判定された場合に、ブロックサイズに依存することなく予め規定されたＭ個（Ｍは、２以上の自然数）のイントラ予測モードの数より少ないｍ個（ｍは、自然数）のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する決定部（１２１）と、決定された予測モード候補の中から１つのイントラ予測モードを選択し、選択したイントラ予測モードを用いて予測対象のサブブロックのイントラ予測を行う予測部（１２２）とを備える。

Description

本開示は、画像符号化装置及び画像符号化方法に関する。
現在、Ｈ．２６４の次の世代の動画像符号化規格であるＨｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｖｉｄｅｏ Ｃｏｄｉｎｇ（ＨＥＶＣ）が策定中である。このＨＥＶＣでは、図１に示すように、イントラ予測時において選択可能なイントラ予測モードが３５種類ある。ＨＥＶＣでは、この３５種類の中から選択されるイントラ予測モードを用いて符号化を実施する。
しかし、イントラ予測を実行するブロックサイズが４×４画素のように小さいサイズである場合、隣り合うイントラ予測モードでは、同じ参照画素を利用してイントラ予測するものが存在する。同じ参照画素を利用してイントラ予測する場合、イントラ予測モードが異なる場合であっても、結果として得られる差分画像信号の値はほとんど変わらないものとなる。
Ｊｏｉｎｔ Ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅ Ｔｅａｍ ｏｎ Ｖｉｄｅｏ Ｃｏｄｉｎｇ （ＪＣＴ−ＶＣ）ｏｆ ＩＴＵ −Ｔ ＳＧ１６ ＷＰ３ ａｎｄＩＳＯ／ＩＥＣ ＪＴＣ１／ＳＣ２９／ＷＧ、１０ｔｈ Ｍｅｅｔｉｎｇ Ｓｔｏｃｋｈｏｌｍ、ＳＥ、１１−２０ Ｊｕｌｙ ２０１２、Ｄｏｃｕｍｅｎｔ ＪＣＴＶＣ−Ｊ１００３＿ｄ７
上記のように多くのイントラ予測モードを利用できる場合、詳細な予測が可能となるため画質又は符号化効率が向上する。しかし、例えば、符号化対象のサブブロックサイズが４×４画素のように小さいサイズである場合、イントラ予測の結果として得られる差分画像信号の値にほとんど変化がない場合、画質又は符号化効率の大きな向上は見込めない。この場合は、単にイントラ予測の処理量だけが増加することになる。
そこで本開示は、符号化効率の悪化を抑制し、かつ、イントラ予測に必要な処理量を削減することができる画像符号化装置及び画像符号化方法を提供する。
本開示における画像符号化装置は、入力画像を符号化する画像符号化装置であって、入力画像の符号化対象ブロックを複数のサブブロックに分割する分割部と、分割部によって分割されたサブブロック毎にイントラ予測を行うイントラ予測部とを備え、イントラ予測部は、予測対象のサブブロックのサイズが所定のサイズ以下であるか否かを判定する判定部と、判定部によって予測対象のサブブロックのサイズが所定のサイズ以下であると判定された場合に、ブロックサイズに依存することなく予め規定されたＭ個（Ｍは、２以上の自然数）のイントラ予測モードの数より少ないｍ個（ｍは、自然数）のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する決定部と、決定部によって決定された予測モード候補の中から１つのイントラ予測モードを選択し、選択したイントラ予測モードを用いて予測対象のサブブロックのイントラ予測を行う予測部とを備える。
本開示における画像符号化装置及び画像符号化方法は、符号化効率の悪化を抑制し、かつ、イントラ予測に必要な処理量を削減することができる。
図１は、ＨＥＶＣ規格におけるイントラ予測モードの種類を示す図である。 図２は、本実施の形態に係る画像符号化装置の構成を示すブロック図である。 図３は、本実施の形態に係るイントラ予測部の構成を示すブロック図である。 図４は、本実施の形態に係るイントラ予測処理の動作を示すフローチャートである。 図５は、本実施の形態に係る予測対象のサブブロックの画素位置を示す図である。 図６は、本実施の形態に係る４×４画素のサブブロックをイントラ予測する際、最も右下の画素において参照する周辺画素を示す図である。 図７Ａは、本実施の形態に係る識別番号を利用してイントラ予測モードの数を制限する動作を説明するための図である。 図７Ｂは、本実施の形態に係る識別番号を利用してイントラ予測モードの数を制限する動作を説明するための図である。 図８は、本実施の形態の変形例１に係る予測方向がなす角度を利用してイントラ予測モードの数を制限する動作を説明するための図である。 図９は、本実施の形態の変形例２に係るＰｌａｎａｒ予測モード及びＤＣ予測モードが利用できるようにイントラ予測モードの数を制限する動作を説明するための図である。 図１０は、本実施の形態の変形例３に係る水平方向及び垂直方向のイントラ予測モードが利用できるようにイントラ予測モードの数を制限する動作を説明するための図である。 図１１は、本実施の形態の変形例４に係るイントラ予測モードの利用頻度に基づいてイントラ予測モードの数を制限する動作を説明するための図である。 図１２は、本実施の形態の変形例５に係るエッジに基づいてイントラ予測モードの数を制限する動作を示すフローチャートである。 図１３は、本実施の形態の変形例６に係る２つのイントラ予測モードにおいて利用する参照画素の組み合わせを示す図である。
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、すでによく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
なお、発明者らは、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面及び以下の説明を提供するのであって、これらによって請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
（実施の形態）
以下、図１〜図１３を用いて、本実施の形態を説明する。説明の便宜上、ＨＥＶＣを用いて符号化する際の動作を説明する。
［画像符号化装置の構成］
図２は、本実施の形態に係る画像符号化装置１００のブロック図である。
画像符号化装置１００は、ピクチャ単位で入力された動画像をブロック（符号化対象ブロック）に分割し、ブロック単位で符号化処理を行うことで、符号列を生成する。なお、上記ブロックには複数のサブブロックが含まれる。画像符号化装置１００が有する構成要素は、ブロック単位又はサブブロック単位で処理する。
図２に示す画像符号化装置１００は、ピクチャバッファ１０１と、ピクチャ分割部１０２と、減算部１０３と、予測残差符号化部１０４と、係数符号列生成部１０５と、予測残差復号化部１０６と、加算部１０７と、予測画像生成部１０８と、量子化値決定部１１４と、ヘッダ符号列生成部１１５とを備える。なお、予測画像生成部１０８は、イントラ予測部１０９と、ループフィルタ１１０と、フレームメモリ１１１と、インター予測部１１２と、選択部１１３とを備える。
画像符号化装置１００は、入力画像をＨＥＶＣの規格に基づいて圧縮符号化し、符号列を生成して出力する。
ピクチャバッファ１０１は、取得部の一例であり、入力画像を取得し、記憶媒体に一時的に記憶する。例えば、ピクチャバッファ１０１は、表示を行う順にピクチャ単位で入力される入力画像を、符号化を行う順にピクチャの並び替えを行って蓄積する。ピクチャバッファ１０１における記憶媒体は、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）メモリなど、入力画像を記憶できる記憶媒体であればどのようなものを利用しても構わない。
ピクチャ分割部１０２は、入力画像の符号化対象ブロックを複数のサブブロックに分割する分割部の一例である。ピクチャ分割部１０２は、減算部１０３又は量子化値決定部１１４からの読出し命令を受け付けた場合、ピクチャバッファ１０１から入力画像を取得する。そして、ピクチャ分割部１０２は、読出し命令に対応する画像信号を減算部１０３に出力する。
このとき、各々のピクチャは、以降の符号化処理単位であるコーディングユニット（ＣＵ）と呼ばれる複数の画素から構成される符号化単位に分割される。ＣＵは、符号化対象ブロックの一例であり、例えば、６４×６４画素のブロック、３２×３２画素のブロック、１６×１６画素のブロックなどからなる。
減算部１０３は、ピクチャ分割部１０２から出力される対象ブロックと、予測画像生成部１０８から出力される予測画像であって、対象ブロックの予測画像との差分を算出することで、差分画像信号を生成する。例えば、減算部１０３は、符号化対象ブロック毎に差分を算出する。減算部１０３は、差分画像信号を予測残差符号化部１０４に出力する。つまり、減算部１０３は、ピクチャ分割部１０２から読み出された画像信号と、予測画像生成部１０８から出力される予測画像信号との差分値である差分画像信号を生成し、予測残差符号化部１０４に出力する。
予測残差符号化部１０４は、減算部１０３から出力される差分画像信号を直交変換することで、直交変換係数を生成する。予測残差符号化部１０４は、差分画像信号を直交変換する場合、直交変換用のサブブロック単位で処理する。ここで、直交変換用のサブブロックは、トランスフォームユニット（ＴＵ）と呼ばれる複数の画素から構成される直交変換処理単位である。例えば、直交変換用のサブブロック（ＴＵ）は、例えば、３２×３２画素のブロック、１６×１６画素のブロック、８×８画素のブロック、４×４画素のブロックなどからなる。
予測残差符号化部１０４は、さらに、得られた直交変換係数の各周波数成分を量子化することで、量子化係数を生成する。そして、予測残差符号化部１０４は、量子化係数を係数符号列生成部１０５及び予測残差復号化部１０６に出力する。なお、予測残差符号化部１０４は、量子化値決定部１１４によって決定された量子化値信号を用いて、直交変換係数を量子化する。
係数符号列生成部１０５は、予測残差符号化部１０４から出力される量子化係数を可変長符号化する。係数符号列生成部１０５は、可変長符号化によって生成される符号列をヘッダ符号列生成部１１５が生成した符号列に続けて追記する。これにより、係数符号列生成部１０５は、出力用の符号列信号を生成する。
予測残差復号化部１０６は、予測残差符号化部１０４から出力される量子化係数を逆量子化及び逆直交変換することで、残差復号化信号を再構成する。予測残差復号化部１０６は、再構成して得られる残差復号化信号を加算部１０７に出力する。
加算部１０７は、予測残差復号化部１０６から出力される残差復号化信号と予測画像生成部１０８から出力される予測画像とを加算することで、再構成画像信号を生成する。そして、加算部１０７は、再構成画像信号をイントラ予測部１０９及びループフィルタ１１０に出力する。
予測画像生成部１０８は、少なくとも加算部１０７から出力される再構成画像信号に基づいて、ピクチャ分割部１０２から出力されるブロックに対する予測画像を生成する。予測画像生成部１０８は、予測画像を生成する場合、イントラ予測又はインター予測を用いる。
なお、予測画像生成部１０８は、予測用のサブブロック単位で予測画像を生成する。ここで、予測用のサブブロックとは、プレディクションユニット（ＰＵ）と呼ばれる複数の画素から構成される予測処理単位である。例えば、予測用のサブブロック（ＰＵ）は、ピクチャ分割部１０２が出力する符号化対象ブロックを少なくとも１つ以上に分割して生成される領域を示す。例えば、ＰＵは、６４×６４画素のブロック、３２×３２画素のブロック、１６×１６画素のブロック、８×８画素のブロック、４×４画素のブロックなどからなる。
また、予測画像生成部１０８は、ピクチャ分割部１０２が出力する符号化対象ブロック単位でイントラ予測又はインター予測を切り替える。つまり、符号化対象ブロック内に属するサブブロックには、イントラ予測及びインター予測のうちいずれか一方が適用される。
予測画像生成部１０８は、イントラ予測部１０９と、ループフィルタ１１０と、フレームメモリ１１１と、インター予測部１１２と、選択部１１３とを備える。
イントラ予測部１０９は、既に符号化済みのブロックにおける画素データであって、符号化対象ブロック周辺に位置する画素データを用いて、符号化対象ブロックの予測画像を予測用のサブブロック毎に生成する。具体的には、イントラ予測部１０９は、少なくとも符号化対象ブロックに隣接する既に符号化済みの画素データに基づいてイントラ予測を行うことで、予測画像を生成する。
イントラ予測部１０９は、画像符号化装置１００で想定している符号化規格であるＨＥＶＣに規定される３５個のイントラ予測モードから１つのイントラ予測モードを選択する。さらに、イントラ予測部１０９は、選択したイントラ予測モードに基づいてイントラ予測を行うことで、予測対象のサブブロックの予測画像を生成する。イントラ予測部１０９は、サブブロック毎に予測画像を生成した結果として得られる予測画像であって、ピクチャ分割部１０２が出力するブロックの予測画像を、減算部１０３及び加算部１０７に出力する。
なお、イントラ予測部１０９のより詳細な構成及び動作については、後で説明する。
ループフィルタ１１０は、加算部１０７から出力される再構成画像信号にフィルタ処理を行う。例えば、ループフィルタ１１０は、再構成画像信号に対して、ブロックノイズを軽減するフィルタ処理を施す。ループフィルタ１１０は、フィルタ処理された再構成画像信号をフレームメモリ１１１に出力する。
フレームメモリ１１１は、ループフィルタ１１０から出力されるフィルタ処理後の再構成画像信号を蓄積する。再構成画像信号は、現在符号化対象となっているピクチャ以降のピクチャの符号化における予測符号化処理に用いられる。つまり、再構成画像信号は、現在、符号化対象となっているピクチャ以降のピクチャを符号化する際に、インター予測を用いて予測画像を生成する際の画素データとして利用される。フレームメモリ１１１は、インター予測部１１２からの読出し命令に応じて、格納している再構成画像信号を画素データとしてインター予測部１１２に出力する。
インター予測部１１２は、フレームメモリ１１１に格納されている再構成画像信号を参照画像として用いてインター予測を行うことで、サブブロック毎に予測画像信号を生成する。インター予測を行う際は、フレームメモリ１１１に蓄積される既に符号化済みの過去のピクチャの再構成画像信号を用いる。インター予測部１１２は、生成した予測画像信号を減算部１０３及び加算部１０７に出力する。
選択部１１３は、予測の結果得られる差分画像信号の符号量又は予測値に基づいて、イントラ予測及びインター予測のうちいずれか一方を選択する。具体的には、選択部１１３は、イントラ予測で得られる差分画像信号の符号量又は予測値が少ない又は小さい場合、イントラ予測を選択する。イントラ予測で得られる差分画像信号の符号量又は予測値が多い又は大きい場合、選択部１１３は、インター予測を選択する。
なお、予測画像生成部１０８は、インター予測を使わなくてもよい。このようにすれば、予測画像生成部１０８は、静止画像など、イントラ予測のみを用いる場合に処理構成を単純化することができる。
量子化値決定部１１４は、ピクチャ分割部１０２に格納されるピクチャに基づいて、予測残差符号化部１０４において差分画像信号を量子化する際の量子化値（量子化幅）を設定する。量子化値決定部１１４は、設定した量子化値を予測残差符号化部１０４及びヘッダ符号列生成部１１５に出力する。なお、量子化値決定部１１４における量子化値の設定方法は、符号列信号のビットレートが目標とするビットレートに近づくように量子化値を設定する、いわゆるレート制御に基づく量子化値の設定方法を利用しても構わない。
ヘッダ符号列生成部１１５は、予測画像生成部１０８が出力する予測情報信号と、量子化値決定部１１４が出力する量子化値信号と、その他の符号化制御に関する制御情報とを可変長符号化することで符号列を生成する。なお、予測情報には、例えば、イントラ予測モード、インター予測モード、動きベクトル、参照ピクチャを示す情報などが含まれる。また、制御情報は、係数符号列生成部１０５における処理前までに取得可能な情報であって、ブロックの符号化時に適用した符号化条件を示す情報である。例えば、制御情報には、ピクチャ符号化タイプ又はブロック分割情報などが含まれる。例えば、ピクチャ符号化タイプとは、Ｉピクチャ、Ｐピクチャ又はＢピクチャを示す情報、又は、ブロックに適用された予測方法に関する情報などを含む情報である。また、ブロック分割情報は、例えば、直交変換時におけるサブブロックの分割情報、又は、予測画像生成部１０８におけるサブブロックの分割情報などを含む情報である。
［イントラ予測部の構成］
続いて、イントラ予測部１０９のより詳細な構成について説明する。
図３は、本実施の形態に係るイントラ予測部１０９を示すブロック図である。イントラ予測部１０９は、判定部１２０と、決定部１２１と、予測部１２２とを備える。
判定部１２０は、予測対象のサブブロックのサイズが所定のサイズ以下であるか否かを判定する。言い換えると、判定部１２０は、予測対象のサブブロックのサイズが小さいか否かを判定する。具体的には、所定のサイズは、４×４画素であり、判定部１２０は、予測対象のサブブロックが４×４画素以下のサイズである場合に、当該予測対象のサブブロックのサイズが小さいと判定する。より具体的には、判定部１２０は、ピクチャ分割部１０２から取得した予測対象のサブブロックが４×４画素である場合にのみ、当該予測対象のサブブロックのサイズが小さいと判定する。
なお、所定のサイズは、これに限られない。例えば、所定のサイズは、８×８画素のサイズでもよい。つまり、判定部１２０は、予測対象のサブブロックのサイズが８×８画素以下である場合に、当該予測対象のサブブロックが小さいと判定してもよい。
決定部１２１は、判定部１２０によって予測対象のサブブロックのサイズが所定のサイズ以下であると判定された場合に、ブロックサイズに依存することなく予め規定されたＭ個（Ｍは、２以上の自然数）のイントラ予測モードの数より少ないｍ個（ｍは、自然数）のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する。また、決定部１２１は、判定部１２０によって予測対象のサブブロックのサイズが所定のサイズより大きいと判定された場合には、ブロックサイズに依存することなく予め規定されたＭ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する。
ここで、Ｍ個のイントラ予測モードは、所定の符号化規格によって規定されたイントラ予測モードである。具体的には、Ｍ個のイントラ予測モードは、ＨＥＶＣによって規定されている。図１に示すように、ＨＥＶＣによって規定されたイントラ予測モードの個数は、３５である。すなわち、Ｍ＝３５である。
なお、決定部１２１によるｍ個のイントラ予測モードの決定方法については、後で具体例を挙げながら説明する。
予測部１２２は、決定部１２１によって決定された予測モード候補の中から１つの予測モードを選択し、選択したイントラ予測モードを用いて予測対象のサブブロックのイントラ予測を行う。例えば、予測部１２２は、加算部１０７から出力された符号化済みの画素データを用いてイントラ予測を行う。予測部１２２は、イントラ予測を行うことで、予測画像を生成し、生成した予測画像を選択部１１３に出力する。
［イントラ予測処理］
以下、図面を参照しながら、本実施の形態に係る画像符号化方法について説明する。特に、イントラ予測部１０９におけるイントラ予測動作を中心に説明する。
図４は、本実施の形態に係るイントラ予測処理の動作を示すフローチャートである。
まず、ピクチャ分割部１０２は、入力画像の符号化対象ブロックを複数のサブブロックに分割する（Ｓ１００）。イントラ予測部１０９は、サブブロック毎にイントラ予測を行う。
判定部１２０は、予測対象のサブブロックのサイズが所定のサイズ以下であるか否かを判定する（Ｓ１１０）。例えば、サイズの大小を判定する基準となる予め設定されたサブブロックサイズ（所定のサイズ）は、４×４画素サイズである。なお、予め設定されたサブブロックサイズは、上記のサブブロックサイズに限定するものではなく、８×８画素サイズなど、設計者の思想に応じて設定できる。以下、説明の便宜上、予め設定されたサブブロックサイズは、４×４画素サイズとする。
予測対象のサブブロックのサイズが４×４画素サイズと判定された場合（Ｓ１１０でＹｅｓ）、決定部１２１は、Ｍ個のイントラ予測モードの数より少ないｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する（Ｓ１２０）。言い換えると、決定部１２１は、Ｍ（Ｍ＝３５）個のイントラ予測モードをｍ個に制限する。このように、イントラ予測モードの数をｍ個に絞り込むことで、（３５−ｍ）個のイントラ予測に要する処理時間を削減することができる。
以下では、制限されたｍ個のイントラ予測モードのそれぞれについて、予測部１２２は、イントラ予測（Ｓ１３０）及びコスト計算（Ｓ１４０）を行う。
具体的には、予測部１２２は、制限されたｍ個のイントラ予測モードの１つである対象予測モードを用いてイントラ予測を行う（Ｓ１３０）。つまり、予測部１２２は、対象予測モードを用いて、予測対象のサブブロック内の画素毎に予測値を算出する。具体的な予測値の算出方法は、後で説明する。
予測部１２２は、算出した予測値に基づいて、対象予測モードの符号化コストを計算する（Ｓ１４０）。例えば、予測部１２２は、対象予測モードを用いて算出した予測値と、符号化対象ブロックに含まれる入力画像の画素データであって、予測対象のサブブロックに対応する画素データとの差分値を、符号化コストとして算出する。
そして、予測部１２２は、ｍ個のイントラ予測モードの中から異なる予測モードを新たな対象予測モードとしてイントラ予測（Ｓ１３０）及びコスト計算（Ｓ１４０）を繰り返す。これにより、ｍ個のイントラ予測モードのそれぞれについて、予測値と符号化コストとが算出される。
予測部１２２は、ｍ個のイントラ予測モードの中から、算出した符号化コストに基づいて、適切なイントラ予測モードを決定する（Ｓ１７０）。例えば、予測部１２２は、符号化コストとして差分値を算出している場合、当該差分値が最も小さくなるイントラ予測モードを最適なイントラ予測モードとして決定する。
そして、予測部１２２は、決定したイントラ予測モードを用いてイントラ予測を行うことで、予測値を算出する（Ｓ１８０）。そして、予測部１２２は、算出した予測値を選択部１１３に出力する。なお、予測部１２２は、最適なイントラ予測モードを決定する際（Ｓ１３０及びＳ１４０）にすでに予測値を算出している場合、すでに算出された予測値を選択部１１３に出力してもよい。
一方、予測対象のサブブロックのサイズが４×４画素サイズよりも大きいと判定された場合（Ｓ１１０でＮｏ）、予測部１２２は、全イントラ予測モードについて、すなわち、３５個のイントラ予測モードについて、イントラ予測（Ｓ１５０）及びコスト計算（Ｓ１６０）を行う。
具体的には、予測部１２２は、Ｍ個のイントラ予測モードの１つである対象予測モードを用いてイントラ予測を行う（Ｓ１５０）。そして、予測部１２２は、算出した予測値に基づいて、対象予測モードの符号化コストを計算する（Ｓ１６０）。例えば、予測部１２２は、対象予測モードを用いて算出した予測値と、符号化対象ブロックに含まれる入力画像の画素データであって、予測対象のサブブロックに対応する画素データとの差分値を、符号化コストとして算出する。
そして、予測部１２２は、Ｍ個のイントラ予測モードの中から異なる予測モードを新たな対象予測モードとしてイントラ予測（Ｓ１５０）及びコスト計算（Ｓ１６０）を繰り返す。これにより、Ｍ個のイントラ予測モードのそれぞれについて、予測値と符号化コストが算出される。
以降、制限されたｍ個のイントラ予測モードの場合と同様に、予測部１２２は、適切なイントラ予測モードを決定し（Ｓ１７０）、決定したイントラ予測モードを用いて予測値を算出して（Ｓ１８０）、算出した予測値を選択部１１３に出力する。なお、予測部１２２は、最適なイントラ予測モードを決定する際（Ｓ１５０及びＳ１６０）にすでに予測値を算出している場合、すでに算出された予測値を選択部１１３に出力してもよい。
［イントラ予測における予測値の算出方法］
以下、図面を参照しながらイントラ予測時における予測値の算出方法について説明する。
以下、説明の便宜上、ＨＥＶＣにおけるイントラ予測について説明する。
ＨＥＶＣでは、図１に示すように、予測対象のブロックサイズに依存することなく、３５種類のイントラ予測モードが規定されている。具体的には、ＨＥＶＣでは、Ｐｌａｎａｒ予測モードと、ＤＣ予測モードと、３３個の予測方向モードとが定義されている。
ＨＥＶＣでは、例えば、予測対象のブロックサイズが４×４画素の場合には、３５個のイントラ予測モードが利用可能であり、予測対象のブロックサイズが８×８画素の場合にも、３５個のイントラ予測モードが利用可能である。つまり、ＨＥＶＣでは、イントラ予測を行う場合、予測対象のブロックサイズがどのようなサイズであっても、３５個のイントラ予測モードが利用可能であり、当該３５個のイントラ予測モードから１つのイントラ予測モードを選択することができる。このように、３５個のイントラ予測モードが予測モード候補として定義されているので、イントラ予測部１０９は、イントラ予測を行う際、３５個のイントラ予測モードの中からいずれか１つを選択する。
図５は、本実施の形態に係る予測対象のサブブロックの画素位置を示す図である。
図５に示すように、水平方向にｘ軸、垂直方向にｙ軸を定義し、それぞれ右方向及び下方向に正（＋）と定義する。以下では、座標（ｘ，ｙ）に位置する画素を、画素（ｘ，ｙ）と表現し、画素（ｘ，ｙ）の画素値をｐ（ｘ，ｙ）と表現する。なお、予測対象のサブブロックのサイズが、４×４画素の場合、図５に示すＮは、Ｎ＝３である。
図６は、本実施の形態に係る４×４画素のサブブロックをイントラ予測する際、最も右下の画素において参照する周辺画素を示す図である。説明の便宜上、４×４画素のうち最も右下の画素、すなわち、画素（３，３）について説明するが、それ以外の位置の画素についても同様の方法で予測が行われる。
イントラ予測部１０９は、以下のイントラ予測モードを利用して予測値を算出する。
１．垂直方向のイントラ予測モード
予測対象画素の真上に位置する画素の画素値をそのまま予測値として利用するイントラ予測モードである。例えば、垂直方向のイントラ予測モードを用いた場合、画素（３，３）の予測値は、画素（３，−１）の画素値ｐ（３，−１）になる。
２．水平方向のイントラ予測モード
予測対象画素の真横に位置する画素の画素値をそのまま予測値として利用するイントラ予測モードである。例えば、水平方向のイントラ予測モードを用いた場合、画素（３，３）の予測値は、画素（−１，３）の画素値ｐ（−１，３）になる。
３．ＤＣ予測モード
周辺画素の平均値を利用するイントラ予測モードである。例えば、ＤＣ予測モードを用いた場合、画素（３，３）の予測値は、周辺画素ｐ（−１，０）、ｐ（−１，１）、ｐ（−１，２）、ｐ（−１，３）、ｐ（０，−１）、ｐ（１，−１）、ｐ（２，−１）、ｐ（３，−１）の平均値になる。
なお、ＤＣ予測モードの場合、４×４画素に含まれる画素（３，３）以外の画素における予測値も画素（３，３）で算出された予測値と同じ値となる。
４．斜め方向のイントラ予測モード
斜めの矢印で指定された方向にある隣接した１画素又は２画素を参照し、（式１）又は（式２）を利用する斜め方向の予測モードである。
（式１） Ｓ（ｘ，ｙ）＝ｐ（ａ）
（式２） Ｓ（ｘ，ｙ）＝［ｃ×ｐ（ａ）＋ｄ×ｐ（ｂ）＋１６］＞＞５
例えば、図６に示す方向２００の場合、参照画素は、画素（７，−１）である。また、例えば、図６に示す方向２０１の場合、参照画素は、画素（５，−１）と画素（６，−１）とである。
ここで、（式１）は、画素位置（ｘ，ｙ）におけるイントラ予測の予測値Ｓ（ｘ，ｙ）を求める式であって、参照画素が１画素である場合に利用する式である。ここで、ａは、予測方向から設定される参照画素の位置を示す値であり、ｐ（ａ）は当該参照画素の値である。
また、（式２）は、画素位置（ｘ，ｙ）におけるイントラ予測の予測値Ｓ（ｘ，ｙ）を求める別の式であり、参照画素が２画素である場合に利用する式である。ここで、ａ及びｂは、予測方向から設定される２つの参照画素の位置を示す値であり、ｐ（ａ）及びｐ（ｂ）は、隣り合う２つの参照画素の値である。また、ｃ及びｄは、各々の参照画素に乗ぜられる重み付け値である。
なお、ＨＥＶＣでは、互いに方向が異なる複数の斜め方向のイントラ予測モードが規定されている。つまり、利用するイントラ予測モードによって、利用する画素（すなわち、ａ及びｂの値）及び重み付け値（すなわち、ｃ及びｄの値）が異なる。
５．ｐｌａｎａｒ予測モード
４画素を用いた内挿予測（重み付け加算）を行う予測モードである。例えば、画素（３，３）の予測値は、４つの参照画素の画素値ｐ（−１，３）、ｐ（３，−１）、ｐ（−１，４）、ｐ（４，−１）の重み付け平均値である。
なお、上記においては４×４画素に対してイントラ予測し、予測値を算出する動作を説明したが、８×８画素など、他のサブブロックサイズに対してイントラ予測し、予測値を算出する際も同様の考えで算出することができる。なお、斜め方向の予測モードの場合、サブブロックサイズの大きさによって、同じイントラ予測モードであっても利用する画素が異なってくる。
［イントラ予測モードの数の制限方法］
以下、イントラ予測モードの数の制限方法、すなわち、予測モード候補の決定方法について、図面を参照しながら説明する。説明の便宜上、ＨＥＶＣの符号化規格に基づいて説明する。
図７Ａ及び図７Ｂは、本実施の形態に係る識別番号を利用してイントラ予測モードの数を制限する動作を説明するための図である。具体的には、図７Ａは、イントラ予測モードとその使用可否とを対応付けた表を示している。図７Ｂは、使用不可のイントラ予測モードと、使用可能なイントラ予測モードとの関係を示す図である。なお、説明の便宜上、図７Ｂにおける破線の矢印は、使用不可のイントラ予測モードを示し、また、実線の矢印は、使用可能なイントラ予測モードを示している。これは、以降の図においても同様である。
決定部１２１は、イントラ予測モードの識別番号が等間隔になるｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する。識別番号は、Ｍ個のイントラ予測モードを一意に識別するために、Ｍ個のイントラ予測モードのそれぞれに付された番号である。具体的には、識別番号は、図１に示すような０〜３４の番号である。決定部１２１は、決定後のｍ個のイントラ予測モードの識別番号が等間隔になるように、すなわち、識別番号が等差数列を形成するようにｍ個のイントラ予測モードを決定する。
例えば、決定部１２１は、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、符号化規格に規定されるイントラ予測モードのうち、偶数番号で規定されるイントラ予測モードを使用可能にし、かつ、奇数番号で規定されるイントラ予測モードを使用不可にする。すなわち、決定部１２１は、偶数番号で規定されるイントラ予測モードを予測モード候補として決定する。なお、ここで、０は、偶数である。
なお、Ｍ個のイントラ予測モードの中から、どのｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として選択するかは、予め定められている。すなわち、ｍ個のイントラ予測モードの種類、及び、個数（ｍの値）は、静的に定められている。例えば、静止画、動画像、自然画像、文字画像などの入力画像の種別に依存することなく、かつ、符号化対象ブロックのサイズ、予測対象のサブブロックサイズなどの符号化処理の処理単位のサイズに依存することなく、ｍ個のイントラ予測モードの種類、及び、個数が定められている。具体的には、予測対象サブブロックのサイズが小さいと判定された場合には、偶数番号で規定されるイントラ予測モードを予測モード候補として決定することが、予め定められている。
イントラ予測モードのうち、水平方向、垂直方向及び斜め方向のイントラ予測モードでは、予測対象画素から周辺のサブブロックに向けて、選択したイントラ予測モードが示す予測方向にある周辺画素を参照する。したがって、４×４画素のように予測対象のサブブロックのサイズが小さい場合、イントラ予測モードが示す予測方向がなす角度が従来の符号化規格であるＨ．２６４と比べて小さいために、同じ周辺画素を参照する可能性がある。このように、予測対象のサブブロックが小さい程、識別番号が隣接するイントラ予測モードのそれぞれで参照する画素が重なってしまう。
これを解決するために、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、決定部１２１は、３５個のイントラ予測モードの中で、偶数番号が設定されているイントラ予測モードのみを予測モード候補として決定する。このようにすれば、隣接するイントラ予測モードが示す方向が成す角度を大きくすることができる。よって、予測時に利用する周辺画素の重複を低減することができる。さらに、自然画でよく用いられる縦線及び横線を重視する割合を保ったまま、イントラ予測モードの数を制限することができる。
なお、制限するイントラ予測モードは、偶数番号でなく、奇数番号でもよい。又は、１以上の間隔となってもよい。
また、決定部１２１は、予測モード候補として決定されるｍ個のイントラ予測モードの種類及び個数は、動的に決定してもよい。
［まとめ］
以上のように、本実施の形態に係る画像符号化装置１００は、入力画像を符号化する画像符号化装置１００であって、入力画像の符号化対象ブロックを複数のサブブロックに分割するピクチャ分割部１０２と、ピクチャ分割部１０２によって分割されたサブブロック毎にイントラ予測を行うイントラ予測部１０９とを備え、イントラ予測部１０９は、予測対象のサブブロックのサイズが所定のサイズ以下であるか否かを判定する判定部１２０と、判定部１２０によって予測対象のサブブロックのサイズが所定のサイズ以下であると判定された場合に、ブロックサイズに依存することなく予め規定されたＭ個（Ｍは、２以上の自然数）のイントラ予測モードの数より少ないｍ個（ｍは、自然数）のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する決定部１２１と、決定部１２１によって決定された予測モード候補の中から１つのイントラ予測モードを選択し、選択したイントラ予測モードを用いて前記予測対象のサブブロックのイントラ予測を行う予測部１２２とを備える。
これにより、画像符号化装置１００は、イントラ予測対象のサブブロックサイズが例えば４×４画素などの小さいブロックサイズである場合、利用できるイントラ予測モードの数を制限することができる。小さいサブブロックサイズである場合、隣接するイントラ予測モードを利用した結果、得られる予測値はほとんど変わらない。そのため、このようなイントラ予測モードを制限したとしても、符号化効率をほとんど落とすことなくイントラ予測に要する処理量を削減することができる。具体的には、本開示に係る画像符号化装置１００では、利用可能なイントラ予測モードの数をＭ個からｍ個に制限するので、Ｍ−ｍ個のイントラ予測モードを用いたイントラ予測に要する処理量を削減することができる。
さらに、決定部１２１は、イントラ予測モードの識別番号が等間隔になるｍ個のイントラ予測モードを前記予測モード候補として決定してもよい。これにより、簡易な制御方法で、予測対象のサブブロックのサイズが小さい場合に利用可能なイントラ予測モードを決定することができる。また、自然画でよく用いられる縦方向、横方向を重視するイントラ予測モード数の割合を保ったまま制限することができる。そのため、入力画像の特徴がどのようなものであっても、符号化効率を極端に悪化させることなく、イントラ予測に要する処理量を削減することができる。
（実施の形態の変形例）
以下、図面を参照しながら、上記とは異なるイントラ予測モードの数の制限方法について説明する。
（変形例１）
変形例１に係る決定部１２１は、判定部１２０によって予測対象のサブブロックのサイズが所定のサイズ以下であると判定された場合に、予測方向がなす角度が等間隔になる少なくともｍ−２個のイントラ予測モードを含むｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する。
図８は、本実施の形態の変形例１に係る予測方向がなす角度を利用してイントラ予測モードの数を制限する動作を説明するための図である。
ＨＥＶＣでは、互いに異なる予測方向を持つ３３個のイントラ予測モード（方向予測モード）が定義されている。決定部１２１は、決定後の方向予測モードがなす予測方向の角度が等間隔になるように、少なくともｍ−２個の方向予測モードを含むｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する。
例えば、図８に示すように、決定部１２１は、３３個の方向予測モードの中から決定された９個の方向予測モードと、ＤＣ予測モードと、Ｐｌａｎａｒ予測モードとの１１個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する。具体的には、決定部１２１は、イントラ予測モードの予測方向がなす角度が約２２．５度毎になるように、９個の方向予測モードを決定する。つまり、決定後のイントラ予測モードにおいては、隣接する方向予測モードのなす角度が等しくなるように、決定部１２１は、少なくともｍ−２個の方向予測モードを決定する。
このようにすれば、予測モード候補の数（ｍの値）を少なくした場合でも、制限後のイントラ予測モードは全方位を網羅できる。すなわち、特定の方向に対するイントラ予測モードがすべて制限されることがない。
なお、イントラ予測モードの方向が成す角度は、約２２．５度よりも大きくても小さくてもよい。なお、角度が大きい場合は、利用できるイントラ予測モードが少なくなる。つまり、予測精度が低下することにより、出力される符号列の符号量が大きくなる可能性があるが、イントラ予測に要する処理量を低減することができる。一方で、角度が小さい場合は、利用できるイントラ予測モードが多くなる。つまり、イントラ予測に要する処理量は増加するが、予測精度が向上することにより、出力される符号列の符号量を小さくすることができる。
（変形例２）
変形例２に係る決定部１２１は、判定部１２０によって予測対象のサブブロックのサイズが所定のサイズ以下であると判定された場合に、Ｐｌａｎａｒ予測モード及びＤＣ予測モードを含むｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する。
図９は、本実施の形態の変形例２に係るＰｌａｎａｒ予測モード及びＤＣ予測モードが利用できるようにイントラ予測モードの数を制限する動作を説明するための図である。
ＨＥＶＣでは、３３個の方向予測モードの他に、Ｐｌａｎａｒ予測モードとＤＣ予測モードとが規定されている。このとき、例えば、単にイントラ予測モードの識別番号に基づき制限した場合、図７ＢのようにＤＣ予測モードが予測モード候補として利用できなくなる可能性がある。
決定部１２１は、図９に示すように、Ｐｌａｎａｒ予測モード及びＤＣ予測モードが利用できるように、Ｐｌａｎａｒ予測モードとＤＣ予測モードとを含むｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する。これにより、予測の方向性に依存してしまうモードでは対応できない特徴を有する画像に対応することができる。つまり、予測の精度を大きく損なうことなく、イントラ予測処理に要する処理量を削減することができる。
なお、変形例２に係る決定部１２１は、Ｐｌａｎａｒ予測モード及びＤＣ予測モードを除く、残りのｍ−２個のイントラ予測モードをどのように決定してもよい。例えば、決定部１２１は、識別番号が等間隔になるｍ−２個のイントラ予測モードを残りの予測モード候補として決定してもよい。あるいは、決定部１２１は、予測方向がなす角度が等間隔になるｍ−２個のイントラ予測モードを残りの予測モード候補として決定してもよい。
（変形例３）
変形例３に係る決定部１２１は、判定部１２０によって予測対象のサブブロックのサイズが所定のサイズ以下であると判定された場合に、予測方向が水平方向及び垂直方向であるイントラ予測モードを含むｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する。
図１０は、本実施の形態の変形例３に係る水平方向及び垂直方向のイントラ予測モードが利用できるようにイントラ予測モードの数を制限する動作を説明するための図である。
例えば、単に識別番号に基づいてイントラ予測モードを制限した場合、図１０の（ａ）に示すように、予測方向が水平方向又は垂直方向であるイントラ予測モードが予測モード候補として利用できなくなる場合がある。
決定部１２１は、図１０の（ｂ）に示すように、予測方向が水平方向及び垂直方向であるイントラ予測モードが利用できるように、予測方向が水平方向及び垂直方向であるイントラ予測モードを含むｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する。これにより、イントラ予測部１０９は、縦線及び横線が多い人工的な画像の予測の精度を大きく損なうことなく、イントラ予測処理に要する処理量を削減することができる。
なお、変形例３に係る決定部１２１は、予測方向が水平方向及び垂直方向であるイントラ予測モードを除く、残りのｍ−２個のイントラ予測モードをどのように決定してもよい。例えば、決定部１２１は、識別番号が等間隔になるｍ−２個のイントラ予測モードを残りの予測モード候補として決定してもよい。あるいは、決定部１２１は、予測方向がなす角度が等間隔になるｍ−２個のイントラ予測モードを残りの予測モード候補として決定してもよい。
（変形例４）
変形例４に係る決定部１２１は、判定部１２０によって予測対象のサブブロックのサイズが所定のサイズ以下であると判定された場合に、イントラ予測モードの利用頻度を示す頻度情報に基づいて、ｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する。
図１１は、本実施の形態の変形例４に係るイントラ予測モードの利用頻度に基づいてイントラ予測モードの数を制限する動作を説明するための図である。図１１は、イントラ予測モードのモード番号（識別番号）を利用頻度が高い順に並べた表を示している。図１１に示す例では、モード０が最も頻繁に使用されたイントラ予測モードであることを示し、モード１、モード２６の順に利用頻度が低減している。
決定部１２１は、例えば、メモリを有し、図１１に示すようなイントラ予測モードの利用頻度を示すデータを保持する。このデータは、現在の符号化対象ブロックを符号化する前、又は、現在のイントラ予測対象のサブブロックをイントラ予測する前に作成される。例えば、利用頻度を示すデータ（頻度情報）は、実験的にあらゆる動画像を符号化し、イントラ予測モードの利用状況を調査する。そして、データ（頻度情報）は、調査結果に基づいて使用頻度とイントラ予測モードとを対応づけたリストとして作成される。
決定部１２１は、データ（頻度情報）を利用して、例えば、利用頻度が多いイントラ予測モードの予測方向周辺の方向を示すイントラ予測モードを多く含むｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する。このようにすれば、画像の一般的な特徴が分かり、それに応じて制限することができる。また、実験的にあらゆる動画像を符号化する際に、画像を分類しておけば、分類に該当する画像であった場合、画像の特徴に合わせた制限方法が可能になる。
また、決定部１２１は、利用頻度が最も高いイントラ予測モードからｍ番目に高いイントラ予測モードまでのｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定してもよい。また、決定部１２１は、ｍ個全てのイントラ予測モードを頻度情報に基づいて決定しなくてもよい。言い換えると、決定部１２１は、予測モード候補として決定すべきｍ個のイントラ予測モードのうち、ｋ（１≦ｋ＜ｍ）個のイントラ予測モードを頻度情報に基づいて決定し、ｍ−ｋ個のイントラ予測モードをその他の方法によって決定してもよい。例えば、決定部１２１は、利用頻度が最も高いイントラ予測モードからｋ番目に高いイントラ予測モードまでのｋ個のイントラ予測モードと、識別番号が等間隔になるｍ−ｋ個のイントラ予測モードとを予測モード候補として決定してもよい。
なお、頻度情報は、動的に更新してもよい。例えば、入力画像、符号化対象ブロック、又は、予測対象のサブブロック毎に、決定部１２１は、利用したイントラ予測モードの利用頻度を頻度情報に蓄積してもよい。そして、決定部１２１は、蓄積した頻度情報に基づいて、例えば、予測対象のサブブロック毎に、ｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定してもよい。
（変形例５）
変形例５に係る決定部１２１は、判定部１２０によって予測対象のサブブロックのサイズが所定のサイズ以下であると判定された場合に、入力画像、符号化対象ブロック及び予測対象のサブブロックの少なくとも１つに含まれるエッジを示すエッジ情報に基づいて、ｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する。エッジ情報は、例えば、エッジの位置、方向及び強度を示す情報である。
図１２は、本実施の形態の変形例５に係るエッジに基づいてイントラ予測モードの数を制限する動作を示すフローチャートである。
決定部１２１は、例えば、サブブロック毎に、エッジ強度と強度の大きい成分の方向の判定結果とに基づいた予測方向を優遇するようにイントラ予測モードの数を制限する。具体的には、まず、決定部１２１は、符号化対象のサブブロックが属する画像において、エッジの強度を探索し、強度の大きい成分の方向を抽出する（Ｓ１２１）。
エッジ強度の大きい成分がある場合（Ｓ１２１でＹｅｓ）、決定部１２１は、エッジの強度が大きい成分の方向を優遇して、イントラ予測モードの数を制限する（Ｓ１２２）。具体的には、決定部１２１は、エッジ強度の大きい成分の方向に最も近い予測方向の方向予測モードと、当該方向予測モードと特徴が類似するイントラ予測モードとを含むように、イントラ予測モードの数を制限する。具体的には、決定部１２１は、エッジ強度の大きい成分の方向に最も近い予測方向の方向予測モードと、当該方向予測モードに隣接する方向予測モードとを含むｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する。
一方、エッジ強度の大きい成分がない場合（Ｓ１２１でＮｏ）、決定部１２１は、エッジに依存することなく、イントラ予測モードの数を制限する（Ｓ１２３）。具体的には、決定部１２１は、例えば、本実施の形態、変形例１〜４に示したような方法に基づいて、イントラ予測モードの数を制限する。
このようにすれば、決定部１２１は、サブブロック毎に効率良くイントラ予測モードの数を制限することができる。また、エッジの方向に基づいてイントラ予測モードの数を制限するので、イントラ予測の精度を高めることができ、符号化効率を高めることができる。
また、エッジ強度の大きさのみを探索し、強度の大きいサブブロックにおいて使用可能な予測方向数を減らさない方法でもよい。すなわち、所定の大きさより大きい強度のエッジが検出されたサブブロックの場合、決定部１２１は、Ｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定してもよい。逆に、所定の大きさより小さい強度のエッジが検出されたサブブロック、あるいは、エッジが検出されないサブブロックの場合、決定部１２１は、ｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定してもよい。例えば、決定部１２１は、例えば、本実施の形態、変形例１〜４に示したような方法に基づいて、イントラ予測モードの数を制限してもよい。このように、エッジの方向に依存せず、エッジの位置と強度とに基づいてｍ個のイントラ予測モードを決定してもよい。
また、決定部１２１は、予測対象のサブブロック毎ではなく、符号化対象ブロック毎、又は、入力画像毎に、エッジ情報を取得し、取得したエッジ情報に基づいて、ｍ個のイントラ予測モードを決定してもよい。つまり、決定部１２１は、入力画像、符号化対象のブロック、又は、予測対象のサブブロックにおける画像の特徴に基づいて、ｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定してもよい。
（変形例６）
変形例６に係る決定部１２１は、判定部１２０によって予測対象のサブブロックのサイズが所定のサイズ以下であると判定された場合に、予測対象のサブブロックの各画素が参照する参照画素の組み合わせが互いに異なるｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する。例えば、決定部１２１は、隣接するイントラ予測モードにおいて、（式２）の参照画素ｐ（ａ）及びｐ（ｂ）が同じ画素になった場合、隣接するイントラ予測モードをどちらか一方のみを含むようにｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する。
図１３は、本実施の形態の変形例６に係る２つのイントラ予測モードにおいて利用する参照画素の組み合わせを示す図である。図１３では、一例として、モード４とモード５のイントラ予測モードの参照画素について示している。
図１３に示すように、モード４とモード５では、４×４画素のサブブロック内の全ての画素において、利用する参照画素は同一になる。そこで、決定部１２１は、このような２つのイントラ予測モードのうちいずれか一方を制限する。つまり、決定部１２１は、同一の参照画素を利用するモード４とモード５の２つのイントラ予測モードのうち、例えば、モード４のイントラ予測モードを利用不可にする。
２つのイントラ予測モードにおいて、利用する参照画素が同じ場合、２つのイントラ予測モードのそれぞれに対応する予測画像は、ほぼ同じになる場合が多い。このため、いずれか一方のイントラ予測モードを利用不可にすることで、イントラ予測処理に要する処理量を削減することができる。このように、重なる参照画素に基づいて効率良く制限することができる。
決定部１２１は、決定後のｍ個のイントラ予測モードを用いた場合に、予測対象のサブブロックの各画素が参照する参照画素の組み合わせが互いに異なるように、ｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する。このとき、残りのＭ−ｍ個のイントラ予測モードのイントラ予測モードの任意の１つを用いた場合の参照画素の組み合わせは、例えば、予測モード候補として決定されたｍ個のイントラ予測モードのいずれか１つと同一となる。
このように、参照画素の組み合わせが重なることがないように、かつ、様々な組み合わせが利用可能となるような最適な個数であるｍ個のイントラ予測モードを、決定部１２１は、予測モード候補として決定する。これにより、予測の精度を大きく損なうことなく、イントラ予測処理に要する処理量を削減することができる。
また、決定部１２１は、判定部１２０によって予測対象のサブブロックのサイズが所定のサイズ以下であると判定された場合に、予測対象のサブブロックの各画素が参照する参照画素の一部が互いに異なるｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定してもよい。例えば、決定部１２１は、隣接する方向予測モードで、一部の画素の参照画素が同じになる場合についても、効率的であると判断されればどちらか一方に制限してもよい。例えば、決定部１２１は、４×４画素の場合、８画素以上で同一の参照画素を利用する場合は効率的であると判断しても構わない。
また、決定部１２１は、判定部１２０によって予測対象のサブブロックのサイズが所定のサイズ以下であると判定された場合に、予測対象のサブブロックの最も右下に位置する画素が参照する参照画素が互いに異なるｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定してもよい。つまり、決定部１２１は、予測対象のサブブロックの周辺に位置する画素から最も距離が遠い画素を基準に、イントラ予測モードの数を制限する。
予測対象のサブブロックの最も右下の画素は、サブブロック内の画素の中で最も参照画素が重ならない画素になる。
このようにすれば、サブブロック内の全画素を探索するという処理を省ける上に、最も右下の画素で制限することで、処理サブブロック内の多くの画素で参照画素が重なっている可能性が高くなり、効率良く制限することができる。
また、２つの参照画素と（式２）とを用いて予測値を求める場合以外にも、１つの参照画素と（式１）とを用いて予測値を求める場合でも、同じように制限できる。
また、決定部１２１は、判定部１２０によって予測対象のサブブロックのサイズが所定のサイズ以下であると判定された場合に、予測対象のサブブロックに隣接するサブブロックの予測に用いたイントラ予測モードを含むｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定してもよい。例えば、決定部１２１は、本実施の形態、変形例１〜６に示したような方法に基づいて決定したｍ−１個のイントラ予測モードと、隣接するサブブロックの予測に用いたイントラ予測モードとを含むｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定すればよい。
隣接するサブブロック間では、画像が類似する可能性が高く、イントラ予測モードの予測方向が一致する可能性が高い。このため、隣接するサブブロックの予測に用いたイントラ予測モードを利用可能にすることで、予測の精度を大きく損なうことなく、イントラ予測処理に要する処理量を削減することができる。
また、上記の実施の形態、及び、変形例１〜６は、いくつか組み合わせても構わない。このようにすれば、決定部１２１は、単独の条件で制限する場合よりも、効率的に制限することができる可能性がある。例えば、約２２．５度毎の角度で等間隔に制限する条件（変形例１）と、Ｐｌａｎａｒ予測モード及びＤＣ予測モードが必ず含まれるように制限する条件（変形例２）とを組み合わせれば、Ｈ．２６４の４×４、８×８と同じようなモードを表現できる。これにより、Ｈ．２６４と同じ程度に演算処理が速くなる上に、開発技術の流用が可能となる。
［まとめ］
以上のように、本実施の形態の変形例に係る画像符号化装置１００では、決定部１２１は、予測方向がなす角度が等間隔になる少なくともｍ−２個のイントラ予測モードを含むｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定してもよい。
これにより、ｍ−２個のイントラ予測モードの予測方向のなす角度が等間隔になるので、任意の方向に近い予測方向のイントラ予測モードを利用可能にすることができる。したがって、予測の精度を大きく損なうことなく、イントラ予測処理に要する処理量を削減することができる。
また、画像符号化装置１００では、決定部１２１は、Ｐｌａｎａｒ予測モード及びＤＣ予測モードを含むｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定してもよい。
これにより、予測方向に依存しないイントラ予測モードであるＰｌａｎａｒ予測モード及びＤＣ予測モードを利用可能にすることができる。したがって、例えば、入力画像が方向予測モードでは対応できない特徴を有する画像である場合に、予測の精度を大きく損なうことなく、イントラ予測処理に要する処理量を削減することができる。
また、画像符号化装置１００では、決定部１２１は、予測方向が水平方向及び垂直方向であるイントラ予測モードを含むｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定してもよい。
これにより、水平方向及び垂直方向のイントラ予測モードを利用することができる。したがって、例えば、入力画像が縦線及び横線が多い人工的な画像である場合に、予測の精度を大きく損なうことなく、イントラ予測処理に要する処理量を削減することができる。
また、画像符号化装置１００では、決定部１２１は、イントラ予測モードの利用頻度を示す頻度情報に基づいて、ｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定してもよい。
これにより、頻度情報に基づいてｍ個のイントラ予測モードを決定するので、例えば、画像の特徴とイントラ予測モードの利用頻度とを対応付けておくことで、画像の特徴に応じて適切にｍ個のイントラ予測モードを決定することができる。したがって、予測の精度を大きく損なうことなく、イントラ予測処理に要する処理量を削減することができる。
また、画像符号化装置１００では、決定部１２１は、入力画像、符号化対象ブロック及び予測対象のサブブロックの少なくとも１つに含まれるエッジを示すエッジ情報に基づいて、ｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定してもよい。
これにより、エッジ情報に基づいてｍ個のイントラ予測モードを決定するので、例えば、所定の大きさより大きな強度のエッジが検出された場合に、適切にｍ個のイントラ予測モードを決定することができる。例えば、決定部１２１は、エッジの方向に近接する予測方向のイントラ予測モードを多く含むようにｍ個のイントラ予測モードを決定することで、画像の特徴に適したイントラ予測モードを利用可能にすることができる。したがって、予測の精度を大きく損なうことなく、イントラ予測処理に要する処理量を削減することができる。
また、画像符号化装置１００では、決定部１２１は、予測対象のサブブロックの各画素が参照する参照画素の組み合わせが互いに異なるｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定してもよい。
これにより、参照画素の組み合わせが同一になるイントラ予測モードを用いてイントラ予測を行った場合、互いに類似する予測画像が生成されることが多い。したがって、ｍ個のイントラ予測モードの参照画素の組み合わせを互いに異ならせることで、予測の精度を大きく損なうことなく、イントラ予測処理に要する処理量を削減することができる。
また、画像符号化装置１００では、決定部１２１は、予測対象のサブブロックの最も右下に位置する画素が参照する参照画素が互いに異なるｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定してもよい。
これにより、サブブロックの最も右下に位置する画素は、サブブロック内の画素の中で最も参照画素が重ならない画素になる。したがって、最も参照画素が重ならない最も右下の画素の予測の際に用いる参照画素が重ならないようにすることで、予測の精度を大きく損なうことなく、イントラ予測処理に要する処理量を削減することができる。
また、画像符号化装置１００では、決定部１２１は、予測対象のサブブロックに隣接するサブブロックの予測に用いたイントラ予測モードを含むｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定してもよい。
これにより、隣接するサブブロック間では画像が類似する可能性が高く、イントラ予測モードの予測方向が一致する可能性が高い。したがって、隣接するサブブロックで用いたイントラ予測モードを利用可能にすることで、予測の精度を大きく損なうことなく、イントラ予測処理に要する処理量を削減することができる。
以上のように、いずれの場合においても、符号化効率を極端に悪化させることなく、イントラ予測に要する処理量を削減することができる。
なお、上記の実施の形態において、決定部１２１は、入力画像の画面解像度に応じて、制限前に利用できるイントラ予測モードの数を変更する構成にしても構わない。つまり、入力画像の画面解像度が第１サイズである場合に、Ｍ１個のイントラ予測モードが利用可能であり、入力画像の画面解像度が第１サイズより小さい第２サイズである場合に、Ｍ２個のイントラ予測モードが利用可能となる。このとき、Ｍ１及びＭ２はともに、２以上の自然数であり、Ｍ１＜Ｍ２≦Ｍの関係を満たす。
例えば、決定部１２１は、入力画像の画面解像度が１９２０×１０８０画素の場合、ブロックサイズに依存することなく予め規定されたＭ個のイントラ予測モードに代えて、Ｍ１個のイントラ予測モードからｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する。一方、決定部１２１は、入力画像の画面解像度が９２０×７２０画素である場合、ブロックサイズに依存することなく予め規定されたＭ個のイントラ予測モードに代えて、Ｍ２個のイントラ予測モードから、ｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する。
なお、Ｍ１個又はＭ２個のイントラ予測モードからｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する方法としては、例えば、本実施の形態、及び、変形例１〜６に示した方法を用いることができる。このように、入力画像の画面解像度に応じてイントラ予測モードの個数をＭ個からＭ１個又はＭ２個に制限し、さらに、予測対象のサブブロックのサイズに応じてイントラ予測モードの個数をＭ１個又はＭ２個からｍ個に制限することができる。
上記のように構成することにより、画面解像度が大きくなるにつれ増加するイントラ予測処理の処理量の影響を抑えながらイントラ予測モードの制限を実施することができる。
（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態及びその変形例１〜６を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態及びその変形例１〜６で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面及び詳細な説明を提供した。
したがって、添付図面及び詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、請求の範囲又はその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
また、本開示に係る画像符号化装置は、入力画像を符号化する画像符号化装置であって、入力画像の符号化対象ブロックを複数のサブブロックに分割する分割部と、分割部によって分割されたサブブロック毎にイントラ予測を行うイントラ予測部とを備え、イントラ予測部は、ブロックサイズに依存することなく予め規定されたＭ個（Ｍは、２以上の自然数）のイントラ予測モードの数より少なく、かつ、入力画像に依存することなく予め定められたｍ個（ｍは、自然数）のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する決定部と、決定部によって決定された予測モード候補の中から１つのイントラ予測モードを選択し、選択したイントラ予測モードを用いて予測対象のサブブロックのイントラ予測を行う予測部とを備えてもよい。
具体的には、本開示に係る画像符号化装置では、予めｍ個のイントラ予測モードが予測モード候補として規定されている。例えば、静止画、動画像、自然画像、文字画像などの入力画像の種別に依存することなく、かつ、符号化対象ブロックのサイズ、予測対象のサブブロックサイズなどの符号化処理の処理単位のサイズに依存することなく、イントラ予測部は、ｍ個のみのイントラ予測モードが利用可能である。すなわち、いかなるイントラ予測処理においても、イントラ予測部は、予め定められたｍ個のイントラ予測モードの中から１つのイントラ予測モードを選択し、選択したイントラ予測モードを用いてイントラ予測を行う。
このように、符号化規格で規定されたＭ個のイントラ予測モードの中からｍ個のイントラ予測モードが、利用可能な予測モード候補として、入力画像及び符号化処理の処理単位のサイズに依存することなく定められていてもよい。これにより、どのような入力画像が入力された場合であっても、イントラ予測に要する処理量を削減することができる。
また、決定部は、符号化規格で規定されたＭ個のイントラ予測モードの中から、入力画像の画面解像度に応じて異なる個数のイントラ予測モードを予測モード候補として決定してもよい。
具体的には、決定部は、入力画像の画面解像度が第１サイズ（例えば、１９２０×１０８０画素）である場合に、Ｍ１個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定してもよい。また、決定部は、入力画像の画面解像度が第１サイズより小さい第２サイズ（例えば、９２０×７２０画素）である場合に、Ｍ２個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定してもよい。このとき、Ｍ１及びＭ２はともに、２以上の自然数であり、Ｍ１＜Ｍ２≦Ｍの関係を満たす。
このように、決定部は、符号化対象ブロックのサイズ、予測対象のサブブロックサイズなどの符号化処理の処理単位のサイズに依存することなく、入力画像の画面解像度に応じて予測モード候補を決定する。画面解像度が大きくなるにつれ増加するイントラ予測処理の処理量の影響を抑えながらイントラ予測モードの制限を実施することができる。
なお、本開示に係る画像符号化装置１００を構成する各構成要素（ピクチャバッファ１０１、ピクチャ分割部１０２、減算部１０３、予測残差符号化部１０４、係数符号列生成部１０５、予測残差復号化部１０６、加算部１０７、予測画像生成部１０８、イントラ予測部１０９、ループフィルタ１１０、フレームメモリ１１１、インター予測部１１２、選択部１１３、量子化値決定部１１４、ヘッダ符号列生成部１１５、判定部１２０、決定部１２１及び予測部１２２）は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）通信インターフェース、Ｉ／Ｏポート、ハードディスク、ディスプレイなどを備えるコンピュータ上で実行されるプログラムなどのソフトウェアで実現されてもよく、電子回路などのハードウェアで実現されてもよい。
本開示は、イントラ予測するサブブロックサイズに基づいて、イントラ予測モードを制限する画像符号化装置に適用可能である。具体的には、レコーダ、デジタルカメラ又はタブレット端末装置などに、本開示は適用可能である。
１００ 画像符号化装置
１０１ ピクチャバッファ
１０２ ピクチャ分割部
１０３ 減算部
１０４ 予測残差符号化部
１０５ 係数符号列生成部
１０６ 予測残差復号化部
１０７ 加算部
１０８ 予測画像生成部
１０９ イントラ予測部
１１０ ループフィルタ
１１１ フレームメモリ
１１２ インター予測部
１１３ 選択部
１１４ 量子化値決定部
１１５ ヘッダ符号列生成部
１２０ 判定部
１２１ 決定部
１２２ 予測部
２００、２０１ 方向
本開示は、画像符号化装置及び画像符号化方法に関する。
現在、Ｈ．２６４の次の世代の動画像符号化規格であるＨｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｖｉｄｅｏ Ｃｏｄｉｎｇ（ＨＥＶＣ）が策定中である。このＨＥＶＣでは、図１に示すように、イントラ予測時において選択可能なイントラ予測モードが３５種類ある。ＨＥＶＣでは、この３５種類の中から選択されるイントラ予測モードを用いて符号化を実施する。
しかし、イントラ予測を実行するブロックサイズが４×４画素のように小さいサイズである場合、隣り合うイントラ予測モードでは、同じ参照画素を利用してイントラ予測するものが存在する。同じ参照画素を利用してイントラ予測する場合、イントラ予測モードが異なる場合であっても、結果として得られる差分画像信号の値はほとんど変わらないものとなる。
Ｊｏｉｎｔ Ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅ Ｔｅａｍ ｏｎ Ｖｉｄｅｏ Ｃｏｄｉｎｇ （ＪＣＴ−ＶＣ）ｏｆ ＩＴＵ −Ｔ ＳＧ１６ ＷＰ３ ａｎｄＩＳＯ／ＩＥＣ ＪＴＣ１／ＳＣ２９／ＷＧ、１０ｔｈ Ｍｅｅｔｉｎｇ Ｓｔｏｃｋｈｏｌｍ、ＳＥ、１１−２０ Ｊｕｌｙ ２０１２、Ｄｏｃｕｍｅｎｔ ＪＣＴＶＣ−Ｊ１００３＿ｄ７
上記のように多くのイントラ予測モードを利用できる場合、詳細な予測が可能となるため画質又は符号化効率が向上する。しかし、例えば、符号化対象のサブブロックサイズが４×４画素のように小さいサイズである場合、イントラ予測の結果として得られる差分画像信号の値にほとんど変化がない場合、画質又は符号化効率の大きな向上は見込めない。この場合は、単にイントラ予測の処理量だけが増加することになる。
そこで本開示は、符号化効率の悪化を抑制し、かつ、イントラ予測に必要な処理量を削減することができる画像符号化装置及び画像符号化方法を提供する。
本開示における画像符号化装置は、入力画像を符号化する画像符号化装置であって、入力画像の符号化対象ブロックを複数のサブブロックに分割する分割部と、分割部によって分割されたサブブロック毎にイントラ予測を行うイントラ予測部とを備え、イントラ予測部は、予測対象のサブブロックのサイズが所定のサイズ以下であるか否かを判定する判定部と、判定部によって予測対象のサブブロックのサイズが所定のサイズ以下であると判定された場合に、ブロックサイズに依存することなく予め規定されたＭ個（Ｍは、２以上の自然数）のイントラ予測モードの数より少ないｍ個（ｍは、自然数）のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する決定部と、決定部によって決定された予測モード候補の中から１つのイントラ予測モードを選択し、選択したイントラ予測モードを用いて予測対象のサブブロックのイントラ予測を行う予測部とを備える。
本開示における画像符号化装置及び画像符号化方法は、符号化効率の悪化を抑制し、かつ、イントラ予測に必要な処理量を削減することができる。
図１は、ＨＥＶＣ規格におけるイントラ予測モードの種類を示す図である。 図２は、本実施の形態に係る画像符号化装置の構成を示すブロック図である。 図３は、本実施の形態に係るイントラ予測部の構成を示すブロック図である。 図４は、本実施の形態に係るイントラ予測処理の動作を示すフローチャートである。 図５は、本実施の形態に係る予測対象のサブブロックの画素位置を示す図である。 図６は、本実施の形態に係る４×４画素のサブブロックをイントラ予測する際、最も右下の画素において参照する周辺画素を示す図である。 図７Ａは、本実施の形態に係る識別番号を利用してイントラ予測モードの数を制限する動作を説明するための図である。 図７Ｂは、本実施の形態に係る識別番号を利用してイントラ予測モードの数を制限する動作を説明するための図である。 図８は、本実施の形態の変形例１に係る予測方向がなす角度を利用してイントラ予測モードの数を制限する動作を説明するための図である。 図９は、本実施の形態の変形例２に係るＰｌａｎａｒ予測モード及びＤＣ予測モードが利用できるようにイントラ予測モードの数を制限する動作を説明するための図である。 図１０は、本実施の形態の変形例３に係る水平方向及び垂直方向のイントラ予測モードが利用できるようにイントラ予測モードの数を制限する動作を説明するための図である。 図１１は、本実施の形態の変形例４に係るイントラ予測モードの利用頻度に基づいてイントラ予測モードの数を制限する動作を説明するための図である。 図１２は、本実施の形態の変形例５に係るエッジに基づいてイントラ予測モードの数を制限する動作を示すフローチャートである。 図１３は、本実施の形態の変形例６に係る２つのイントラ予測モードにおいて利用する参照画素の組み合わせを示す図である。
以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。ただし、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、すでによく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
なお、発明者らは、当業者が本開示を十分に理解するために添付図面及び以下の説明を提供するのであって、これらによって請求の範囲に記載の主題を限定することを意図するものではない。
（実施の形態）
以下、図１〜図１３を用いて、本実施の形態を説明する。説明の便宜上、ＨＥＶＣを用いて符号化する際の動作を説明する。
［画像符号化装置の構成］
図２は、本実施の形態に係る画像符号化装置１００のブロック図である。
画像符号化装置１００は、ピクチャ単位で入力された動画像をブロック（符号化対象ブロック）に分割し、ブロック単位で符号化処理を行うことで、符号列を生成する。なお、上記ブロックには複数のサブブロックが含まれる。画像符号化装置１００が有する構成要素は、ブロック単位又はサブブロック単位で処理する。
図２に示す画像符号化装置１００は、ピクチャバッファ１０１と、ピクチャ分割部１０２と、減算部１０３と、予測残差符号化部１０４と、係数符号列生成部１０５と、予測残差復号化部１０６と、加算部１０７と、予測画像生成部１０８と、量子化値決定部１１４と、ヘッダ符号列生成部１１５とを備える。なお、予測画像生成部１０８は、イントラ予測部１０９と、ループフィルタ１１０と、フレームメモリ１１１と、インター予測部１１２と、選択部１１３とを備える。
画像符号化装置１００は、入力画像をＨＥＶＣの規格に基づいて圧縮符号化し、符号列を生成して出力する。
ピクチャバッファ１０１は、取得部の一例であり、入力画像を取得し、記憶媒体に一時的に記憶する。例えば、ピクチャバッファ１０１は、表示を行う順にピクチャ単位で入力される入力画像を、符号化を行う順にピクチャの並び替えを行って蓄積する。ピクチャバッファ１０１における記憶媒体は、ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）メモリなど、入力画像を記憶できる記憶媒体であればどのようなものを利用しても構わない。
ピクチャ分割部１０２は、入力画像の符号化対象ブロックを複数のサブブロックに分割する分割部の一例である。ピクチャ分割部１０２は、減算部１０３又は量子化値決定部１１４からの読出し命令を受け付けた場合、ピクチャバッファ１０１から入力画像を取得する。そして、ピクチャ分割部１０２は、読出し命令に対応する画像信号を減算部１０３に出力する。
このとき、各々のピクチャは、以降の符号化処理単位であるコーディングユニット（ＣＵ）と呼ばれる複数の画素から構成される符号化単位に分割される。ＣＵは、符号化対象ブロックの一例であり、例えば、６４×６４画素のブロック、３２×３２画素のブロック、１６×１６画素のブロックなどからなる。
減算部１０３は、ピクチャ分割部１０２から出力される対象ブロックと、予測画像生成部１０８から出力される予測画像であって、対象ブロックの予測画像との差分を算出することで、差分画像信号を生成する。例えば、減算部１０３は、符号化対象ブロック毎に差分を算出する。減算部１０３は、差分画像信号を予測残差符号化部１０４に出力する。つまり、減算部１０３は、ピクチャ分割部１０２から読み出された画像信号と、予測画像生成部１０８から出力される予測画像信号との差分値である差分画像信号を生成し、予測残差符号化部１０４に出力する。
予測残差符号化部１０４は、減算部１０３から出力される差分画像信号を直交変換することで、直交変換係数を生成する。予測残差符号化部１０４は、差分画像信号を直交変換する場合、直交変換用のサブブロック単位で処理する。ここで、直交変換用のサブブロックは、トランスフォームユニット（ＴＵ）と呼ばれる複数の画素から構成される直交変換処理単位である。例えば、直交変換用のサブブロック（ＴＵ）は、例えば、３２×３２画素のブロック、１６×１６画素のブロック、８×８画素のブロック、４×４画素のブロックなどからなる。
予測残差符号化部１０４は、さらに、得られた直交変換係数の各周波数成分を量子化することで、量子化係数を生成する。そして、予測残差符号化部１０４は、量子化係数を係数符号列生成部１０５及び予測残差復号化部１０６に出力する。なお、予測残差符号化部１０４は、量子化値決定部１１４によって決定された量子化値信号を用いて、直交変換係数を量子化する。
係数符号列生成部１０５は、予測残差符号化部１０４から出力される量子化係数を可変長符号化する。係数符号列生成部１０５は、可変長符号化によって生成される符号列をヘッダ符号列生成部１１５が生成した符号列に続けて追記する。これにより、係数符号列生成部１０５は、出力用の符号列信号を生成する。
予測残差復号化部１０６は、予測残差符号化部１０４から出力される量子化係数を逆量子化及び逆直交変換することで、残差復号化信号を再構成する。予測残差復号化部１０６は、再構成して得られる残差復号化信号を加算部１０７に出力する。
加算部１０７は、予測残差復号化部１０６から出力される残差復号化信号と予測画像生成部１０８から出力される予測画像とを加算することで、再構成画像信号を生成する。そして、加算部１０７は、再構成画像信号をイントラ予測部１０９及びループフィルタ１１０に出力する。
予測画像生成部１０８は、少なくとも加算部１０７から出力される再構成画像信号に基づいて、ピクチャ分割部１０２から出力されるブロックに対する予測画像を生成する。予測画像生成部１０８は、予測画像を生成する場合、イントラ予測又はインター予測を用いる。
なお、予測画像生成部１０８は、予測用のサブブロック単位で予測画像を生成する。ここで、予測用のサブブロックとは、プレディクションユニット（ＰＵ）と呼ばれる複数の画素から構成される予測処理単位である。例えば、予測用のサブブロック（ＰＵ）は、ピクチャ分割部１０２が出力する符号化対象ブロックを少なくとも１つ以上に分割して生成される領域を示す。例えば、ＰＵは、６４×６４画素のブロック、３２×３２画素のブロック、１６×１６画素のブロック、８×８画素のブロック、４×４画素のブロックなどからなる。
また、予測画像生成部１０８は、ピクチャ分割部１０２が出力する符号化対象ブロック単位でイントラ予測又はインター予測を切り替える。つまり、符号化対象ブロック内に属するサブブロックには、イントラ予測及びインター予測のうちいずれか一方が適用される。
予測画像生成部１０８は、イントラ予測部１０９と、ループフィルタ１１０と、フレームメモリ１１１と、インター予測部１１２と、選択部１１３とを備える。
イントラ予測部１０９は、既に符号化済みのブロックにおける画素データであって、符号化対象ブロック周辺に位置する画素データを用いて、符号化対象ブロックの予測画像を予測用のサブブロック毎に生成する。具体的には、イントラ予測部１０９は、少なくとも符号化対象ブロックに隣接する既に符号化済みの画素データに基づいてイントラ予測を行うことで、予測画像を生成する。
イントラ予測部１０９は、画像符号化装置１００で想定している符号化規格であるＨＥＶＣに規定される３５個のイントラ予測モードから１つのイントラ予測モードを選択する。さらに、イントラ予測部１０９は、選択したイントラ予測モードに基づいてイントラ予測を行うことで、予測対象のサブブロックの予測画像を生成する。イントラ予測部１０９は、サブブロック毎に予測画像を生成した結果として得られる予測画像であって、ピクチャ分割部１０２が出力するブロックの予測画像を、減算部１０３及び加算部１０７に出力する。
なお、イントラ予測部１０９のより詳細な構成及び動作については、後で説明する。
ループフィルタ１１０は、加算部１０７から出力される再構成画像信号にフィルタ処理を行う。例えば、ループフィルタ１１０は、再構成画像信号に対して、ブロックノイズを軽減するフィルタ処理を施す。ループフィルタ１１０は、フィルタ処理された再構成画像信号をフレームメモリ１１１に出力する。
フレームメモリ１１１は、ループフィルタ１１０から出力されるフィルタ処理後の再構成画像信号を蓄積する。再構成画像信号は、現在符号化対象となっているピクチャ以降のピクチャの符号化における予測符号化処理に用いられる。つまり、再構成画像信号は、現在、符号化対象となっているピクチャ以降のピクチャを符号化する際に、インター予測を用いて予測画像を生成する際の画素データとして利用される。フレームメモリ１１１は、インター予測部１１２からの読出し命令に応じて、格納している再構成画像信号を画素データとしてインター予測部１１２に出力する。
インター予測部１１２は、フレームメモリ１１１に格納されている再構成画像信号を参照画像として用いてインター予測を行うことで、サブブロック毎に予測画像信号を生成する。インター予測を行う際は、フレームメモリ１１１に蓄積される既に符号化済みの過去のピクチャの再構成画像信号を用いる。インター予測部１１２は、生成した予測画像信号を減算部１０３及び加算部１０７に出力する。
選択部１１３は、予測の結果得られる差分画像信号の符号量又は予測値に基づいて、イントラ予測及びインター予測のうちいずれか一方を選択する。具体的には、選択部１１３は、イントラ予測で得られる差分画像信号の符号量又は予測値が少ない又は小さい場合、イントラ予測を選択する。イントラ予測で得られる差分画像信号の符号量又は予測値が多い又は大きい場合、選択部１１３は、インター予測を選択する。
なお、予測画像生成部１０８は、インター予測を使わなくてもよい。このようにすれば、予測画像生成部１０８は、静止画像など、イントラ予測のみを用いる場合に処理構成を単純化することができる。
量子化値決定部１１４は、ピクチャ分割部１０２に格納されるピクチャに基づいて、予測残差符号化部１０４において差分画像信号を量子化する際の量子化値（量子化幅）を設定する。量子化値決定部１１４は、設定した量子化値を予測残差符号化部１０４及びヘッダ符号列生成部１１５に出力する。なお、量子化値決定部１１４における量子化値の設定方法は、符号列信号のビットレートが目標とするビットレートに近づくように量子化値を設定する、いわゆるレート制御に基づく量子化値の設定方法を利用しても構わない。
ヘッダ符号列生成部１１５は、予測画像生成部１０８が出力する予測情報信号と、量子化値決定部１１４が出力する量子化値信号と、その他の符号化制御に関する制御情報とを可変長符号化することで符号列を生成する。なお、予測情報には、例えば、イントラ予測モード、インター予測モード、動きベクトル、参照ピクチャを示す情報などが含まれる。また、制御情報は、係数符号列生成部１０５における処理前までに取得可能な情報であって、ブロックの符号化時に適用した符号化条件を示す情報である。例えば、制御情報には、ピクチャ符号化タイプ又はブロック分割情報などが含まれる。例えば、ピクチャ符号化タイプとは、Ｉピクチャ、Ｐピクチャ又はＢピクチャを示す情報、又は、ブロックに適用された予測方法に関する情報などを含む情報である。また、ブロック分割情報は、例えば、直交変換時におけるサブブロックの分割情報、又は、予測画像生成部１０８におけるサブブロックの分割情報などを含む情報である。
［イントラ予測部の構成］
続いて、イントラ予測部１０９のより詳細な構成について説明する。
図３は、本実施の形態に係るイントラ予測部１０９を示すブロック図である。イントラ予測部１０９は、判定部１２０と、決定部１２１と、予測部１２２とを備える。
判定部１２０は、予測対象のサブブロックのサイズが所定のサイズ以下であるか否かを判定する。言い換えると、判定部１２０は、予測対象のサブブロックのサイズが小さいか否かを判定する。具体的には、所定のサイズは、４×４画素であり、判定部１２０は、予測対象のサブブロックが４×４画素以下のサイズである場合に、当該予測対象のサブブロックのサイズが小さいと判定する。より具体的には、判定部１２０は、ピクチャ分割部１０２から取得した予測対象のサブブロックが４×４画素である場合にのみ、当該予測対象のサブブロックのサイズが小さいと判定する。
なお、所定のサイズは、これに限られない。例えば、所定のサイズは、８×８画素のサイズでもよい。つまり、判定部１２０は、予測対象のサブブロックのサイズが８×８画素以下である場合に、当該予測対象のサブブロックが小さいと判定してもよい。
決定部１２１は、判定部１２０によって予測対象のサブブロックのサイズが所定のサイズ以下であると判定された場合に、ブロックサイズに依存することなく予め規定されたＭ個（Ｍは、２以上の自然数）のイントラ予測モードの数より少ないｍ個（ｍは、自然数）のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する。また、決定部１２１は、判定部１２０によって予測対象のサブブロックのサイズが所定のサイズより大きいと判定された場合には、ブロックサイズに依存することなく予め規定されたＭ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する。
ここで、Ｍ個のイントラ予測モードは、所定の符号化規格によって規定されたイントラ予測モードである。具体的には、Ｍ個のイントラ予測モードは、ＨＥＶＣによって規定されている。図１に示すように、ＨＥＶＣによって規定されたイントラ予測モードの個数は、３５である。すなわち、Ｍ＝３５である。
なお、決定部１２１によるｍ個のイントラ予測モードの決定方法については、後で具体例を挙げながら説明する。
予測部１２２は、決定部１２１によって決定された予測モード候補の中から１つの予測モードを選択し、選択したイントラ予測モードを用いて予測対象のサブブロックのイントラ予測を行う。例えば、予測部１２２は、加算部１０７から出力された符号化済みの画素データを用いてイントラ予測を行う。予測部１２２は、イントラ予測を行うことで、予測画像を生成し、生成した予測画像を選択部１１３に出力する。
［イントラ予測処理］
以下、図面を参照しながら、本実施の形態に係る画像符号化方法について説明する。特に、イントラ予測部１０９におけるイントラ予測動作を中心に説明する。
図４は、本実施の形態に係るイントラ予測処理の動作を示すフローチャートである。
まず、ピクチャ分割部１０２は、入力画像の符号化対象ブロックを複数のサブブロックに分割する（Ｓ１００）。イントラ予測部１０９は、サブブロック毎にイントラ予測を行う。
判定部１２０は、予測対象のサブブロックのサイズが所定のサイズ以下であるか否かを判定する（Ｓ１１０）。例えば、サイズの大小を判定する基準となる予め設定されたサブブロックサイズ（所定のサイズ）は、４×４画素サイズである。なお、予め設定されたサブブロックサイズは、上記のサブブロックサイズに限定するものではなく、８×８画素サイズなど、設計者の思想に応じて設定できる。以下、説明の便宜上、予め設定されたサブブロックサイズは、４×４画素サイズとする。
予測対象のサブブロックのサイズが４×４画素サイズと判定された場合（Ｓ１１０でＹｅｓ）、決定部１２１は、Ｍ個のイントラ予測モードの数より少ないｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する（Ｓ１２０）。言い換えると、決定部１２１は、Ｍ（Ｍ＝３５）個のイントラ予測モードをｍ個に制限する。このように、イントラ予測モードの数をｍ個に絞り込むことで、（３５−ｍ）個のイントラ予測に要する処理時間を削減することができる。
以下では、制限されたｍ個のイントラ予測モードのそれぞれについて、予測部１２２は、イントラ予測（Ｓ１３０）及びコスト計算（Ｓ１４０）を行う。
具体的には、予測部１２２は、制限されたｍ個のイントラ予測モードの１つである対象予測モードを用いてイントラ予測を行う（Ｓ１３０）。つまり、予測部１２２は、対象予測モードを用いて、予測対象のサブブロック内の画素毎に予測値を算出する。具体的な予測値の算出方法は、後で説明する。
予測部１２２は、算出した予測値に基づいて、対象予測モードの符号化コストを計算する（Ｓ１４０）。例えば、予測部１２２は、対象予測モードを用いて算出した予測値と、符号化対象ブロックに含まれる入力画像の画素データであって、予測対象のサブブロックに対応する画素データとの差分値を、符号化コストとして算出する。
そして、予測部１２２は、ｍ個のイントラ予測モードの中から異なる予測モードを新たな対象予測モードとしてイントラ予測（Ｓ１３０）及びコスト計算（Ｓ１４０）を繰り返す。これにより、ｍ個のイントラ予測モードのそれぞれについて、予測値と符号化コストとが算出される。
予測部１２２は、ｍ個のイントラ予測モードの中から、算出した符号化コストに基づいて、適切なイントラ予測モードを決定する（Ｓ１７０）。例えば、予測部１２２は、符号化コストとして差分値を算出している場合、当該差分値が最も小さくなるイントラ予測モードを最適なイントラ予測モードとして決定する。
そして、予測部１２２は、決定したイントラ予測モードを用いてイントラ予測を行うことで、予測値を算出する（Ｓ１８０）。そして、予測部１２２は、算出した予測値を選択部１１３に出力する。なお、予測部１２２は、最適なイントラ予測モードを決定する際（Ｓ１３０及びＳ１４０）にすでに予測値を算出している場合、すでに算出された予測値を選択部１１３に出力してもよい。
一方、予測対象のサブブロックのサイズが４×４画素サイズよりも大きいと判定された場合（Ｓ１１０でＮｏ）、予測部１２２は、全イントラ予測モードについて、すなわち、３５個のイントラ予測モードについて、イントラ予測（Ｓ１５０）及びコスト計算（Ｓ１６０）を行う。
具体的には、予測部１２２は、Ｍ個のイントラ予測モードの１つである対象予測モードを用いてイントラ予測を行う（Ｓ１５０）。そして、予測部１２２は、算出した予測値に基づいて、対象予測モードの符号化コストを計算する（Ｓ１６０）。例えば、予測部１２２は、対象予測モードを用いて算出した予測値と、符号化対象ブロックに含まれる入力画像の画素データであって、予測対象のサブブロックに対応する画素データとの差分値を、符号化コストとして算出する。
そして、予測部１２２は、Ｍ個のイントラ予測モードの中から異なる予測モードを新たな対象予測モードとしてイントラ予測（Ｓ１５０）及びコスト計算（Ｓ１６０）を繰り返す。これにより、Ｍ個のイントラ予測モードのそれぞれについて、予測値と符号化コストが算出される。
以降、制限されたｍ個のイントラ予測モードの場合と同様に、予測部１２２は、適切なイントラ予測モードを決定し（Ｓ１７０）、決定したイントラ予測モードを用いて予測値を算出して（Ｓ１８０）、算出した予測値を選択部１１３に出力する。なお、予測部１２２は、最適なイントラ予測モードを決定する際（Ｓ１５０及びＳ１６０）にすでに予測値を算出している場合、すでに算出された予測値を選択部１１３に出力してもよい。
［イントラ予測における予測値の算出方法］
以下、図面を参照しながらイントラ予測時における予測値の算出方法について説明する。
以下、説明の便宜上、ＨＥＶＣにおけるイントラ予測について説明する。
ＨＥＶＣでは、図１に示すように、予測対象のブロックサイズに依存することなく、３５種類のイントラ予測モードが規定されている。具体的には、ＨＥＶＣでは、Ｐｌａｎａｒ予測モードと、ＤＣ予測モードと、３３個の予測方向モードとが定義されている。
ＨＥＶＣでは、例えば、予測対象のブロックサイズが４×４画素の場合には、３５個のイントラ予測モードが利用可能であり、予測対象のブロックサイズが８×８画素の場合にも、３５個のイントラ予測モードが利用可能である。つまり、ＨＥＶＣでは、イントラ予測を行う場合、予測対象のブロックサイズがどのようなサイズであっても、３５個のイントラ予測モードが利用可能であり、当該３５個のイントラ予測モードから１つのイントラ予測モードを選択することができる。このように、３５個のイントラ予測モードが予測モード候補として定義されているので、イントラ予測部１０９は、イントラ予測を行う際、３５個のイントラ予測モードの中からいずれか１つを選択する。
図５は、本実施の形態に係る予測対象のサブブロックの画素位置を示す図である。
図５に示すように、水平方向にｘ軸、垂直方向にｙ軸を定義し、それぞれ右方向及び下方向に正（＋）と定義する。以下では、座標（ｘ，ｙ）に位置する画素を、画素（ｘ，ｙ）と表現し、画素（ｘ，ｙ）の画素値をｐ（ｘ，ｙ）と表現する。なお、予測対象のサブブロックのサイズが、４×４画素の場合、図５に示すＮは、Ｎ＝３である。
図６は、本実施の形態に係る４×４画素のサブブロックをイントラ予測する際、最も右下の画素において参照する周辺画素を示す図である。説明の便宜上、４×４画素のうち最も右下の画素、すなわち、画素（３，３）について説明するが、それ以外の位置の画素についても同様の方法で予測が行われる。
イントラ予測部１０９は、以下のイントラ予測モードを利用して予測値を算出する。
１．垂直方向のイントラ予測モード
予測対象画素の真上に位置する画素の画素値をそのまま予測値として利用するイントラ予測モードである。例えば、垂直方向のイントラ予測モードを用いた場合、画素（３，３）の予測値は、画素（３，−１）の画素値ｐ（３，−１）になる。
２．水平方向のイントラ予測モード
予測対象画素の真横に位置する画素の画素値をそのまま予測値として利用するイントラ予測モードである。例えば、水平方向のイントラ予測モードを用いた場合、画素（３，３）の予測値は、画素（−１，３）の画素値ｐ（−１，３）になる。
３．ＤＣ予測モード
周辺画素の平均値を利用するイントラ予測モードである。例えば、ＤＣ予測モードを用いた場合、画素（３，３）の予測値は、周辺画素ｐ（−１，０）、ｐ（−１，１）、ｐ（−１，２）、ｐ（−１，３）、ｐ（０，−１）、ｐ（１，−１）、ｐ（２，−１）、ｐ（３，−１）の平均値になる。
なお、ＤＣ予測モードの場合、４×４画素に含まれる画素（３，３）以外の画素における予測値も画素（３，３）で算出された予測値と同じ値となる。
４．斜め方向のイントラ予測モード
斜めの矢印で指定された方向にある隣接した１画素又は２画素を参照し、（式１）又は（式２）を利用する斜め方向の予測モードである。
（式１） Ｓ（ｘ，ｙ）＝ｐ（ａ）
（式２） Ｓ（ｘ，ｙ）＝［ｃ×ｐ（ａ）＋ｄ×ｐ（ｂ）＋１６］＞＞５
例えば、図６に示す方向２００の場合、参照画素は、画素（７，−１）である。また、例えば、図６に示す方向２０１の場合、参照画素は、画素（５，−１）と画素（６，−１）とである。
ここで、（式１）は、画素位置（ｘ，ｙ）におけるイントラ予測の予測値Ｓ（ｘ，ｙ）を求める式であって、参照画素が１画素である場合に利用する式である。ここで、ａは、予測方向から設定される参照画素の位置を示す値であり、ｐ（ａ）は当該参照画素の値である。
また、（式２）は、画素位置（ｘ，ｙ）におけるイントラ予測の予測値Ｓ（ｘ，ｙ）を求める別の式であり、参照画素が２画素である場合に利用する式である。ここで、ａ及びｂは、予測方向から設定される２つの参照画素の位置を示す値であり、ｐ（ａ）及びｐ（ｂ）は、隣り合う２つの参照画素の値である。また、ｃ及びｄは、各々の参照画素に乗ぜられる重み付け値である。
なお、ＨＥＶＣでは、互いに方向が異なる複数の斜め方向のイントラ予測モードが規定されている。つまり、利用するイントラ予測モードによって、利用する画素（すなわち、ａ及びｂの値）及び重み付け値（すなわち、ｃ及びｄの値）が異なる。
５．ｐｌａｎａｒ予測モード
４画素を用いた内挿予測（重み付け加算）を行う予測モードである。例えば、画素（３，３）の予測値は、４つの参照画素の画素値ｐ（−１，３）、ｐ（３，−１）、ｐ（−１，４）、ｐ（４，−１）の重み付け平均値である。
なお、上記においては４×４画素に対してイントラ予測し、予測値を算出する動作を説明したが、８×８画素など、他のサブブロックサイズに対してイントラ予測し、予測値を算出する際も同様の考えで算出することができる。なお、斜め方向の予測モードの場合、サブブロックサイズの大きさによって、同じイントラ予測モードであっても利用する画素が異なってくる。
［イントラ予測モードの数の制限方法］
以下、イントラ予測モードの数の制限方法、すなわち、予測モード候補の決定方法について、図面を参照しながら説明する。説明の便宜上、ＨＥＶＣの符号化規格に基づいて説明する。
図７Ａ及び図７Ｂは、本実施の形態に係る識別番号を利用してイントラ予測モードの数を制限する動作を説明するための図である。具体的には、図７Ａは、イントラ予測モードとその使用可否とを対応付けた表を示している。図７Ｂは、使用不可のイントラ予測モードと、使用可能なイントラ予測モードとの関係を示す図である。なお、説明の便宜上、図７Ｂにおける破線の矢印は、使用不可のイントラ予測モードを示し、また、実線の矢印は、使用可能なイントラ予測モードを示している。これは、以降の図においても同様である。
決定部１２１は、イントラ予測モードの識別番号が等間隔になるｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する。識別番号は、Ｍ個のイントラ予測モードを一意に識別するために、Ｍ個のイントラ予測モードのそれぞれに付された番号である。具体的には、識別番号は、図１に示すような０〜３４の番号である。決定部１２１は、決定後のｍ個のイントラ予測モードの識別番号が等間隔になるように、すなわち、識別番号が等差数列を形成するようにｍ個のイントラ予測モードを決定する。
例えば、決定部１２１は、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、符号化規格に規定されるイントラ予測モードのうち、偶数番号で規定されるイントラ予測モードを使用可能にし、かつ、奇数番号で規定されるイントラ予測モードを使用不可にする。すなわち、決定部１２１は、偶数番号で規定されるイントラ予測モードを予測モード候補として決定する。なお、ここで、０は、偶数である。
なお、Ｍ個のイントラ予測モードの中から、どのｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として選択するかは、予め定められている。すなわち、ｍ個のイントラ予測モードの種類、及び、個数（ｍの値）は、静的に定められている。例えば、静止画、動画像、自然画像、文字画像などの入力画像の種別に依存することなく、かつ、符号化対象ブロックのサイズ、予測対象のサブブロックサイズなどの符号化処理の処理単位のサイズに依存することなく、ｍ個のイントラ予測モードの種類、及び、個数が定められている。具体的には、予測対象サブブロックのサイズが小さいと判定された場合には、偶数番号で規定されるイントラ予測モードを予測モード候補として決定することが、予め定められている。
イントラ予測モードのうち、水平方向、垂直方向及び斜め方向のイントラ予測モードでは、予測対象画素から周辺のサブブロックに向けて、選択したイントラ予測モードが示す予測方向にある周辺画素を参照する。したがって、４×４画素のように予測対象のサブブロックのサイズが小さい場合、イントラ予測モードが示す予測方向がなす角度が従来の符号化規格であるＨ．２６４と比べて小さいために、同じ周辺画素を参照する可能性がある。このように、予測対象のサブブロックが小さい程、識別番号が隣接するイントラ予測モードのそれぞれで参照する画素が重なってしまう。
これを解決するために、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、決定部１２１は、３５個のイントラ予測モードの中で、偶数番号が設定されているイントラ予測モードのみを予測モード候補として決定する。このようにすれば、隣接するイントラ予測モードが示す方向が成す角度を大きくすることができる。よって、予測時に利用する周辺画素の重複を低減することができる。さらに、自然画でよく用いられる縦線及び横線を重視する割合を保ったまま、イントラ予測モードの数を制限することができる。
なお、制限するイントラ予測モードは、偶数番号でなく、奇数番号でもよい。又は、１以上の間隔となってもよい。
また、決定部１２１は、予測モード候補として決定されるｍ個のイントラ予測モードの種類及び個数は、動的に決定してもよい。
［まとめ］
以上のように、本実施の形態に係る画像符号化装置１００は、入力画像を符号化する画像符号化装置１００であって、入力画像の符号化対象ブロックを複数のサブブロックに分割するピクチャ分割部１０２と、ピクチャ分割部１０２によって分割されたサブブロック毎にイントラ予測を行うイントラ予測部１０９とを備え、イントラ予測部１０９は、予測対象のサブブロックのサイズが所定のサイズ以下であるか否かを判定する判定部１２０と、判定部１２０によって予測対象のサブブロックのサイズが所定のサイズ以下であると判定された場合に、ブロックサイズに依存することなく予め規定されたＭ個（Ｍは、２以上の自然数）のイントラ予測モードの数より少ないｍ個（ｍは、自然数）のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する決定部１２１と、決定部１２１によって決定された予測モード候補の中から１つのイントラ予測モードを選択し、選択したイントラ予測モードを用いて前記予測対象のサブブロックのイントラ予測を行う予測部１２２とを備える。
これにより、画像符号化装置１００は、イントラ予測対象のサブブロックサイズが例えば４×４画素などの小さいブロックサイズである場合、利用できるイントラ予測モードの数を制限することができる。小さいサブブロックサイズである場合、隣接するイントラ予測モードを利用した結果、得られる予測値はほとんど変わらない。そのため、このようなイントラ予測モードを制限したとしても、符号化効率をほとんど落とすことなくイントラ予測に要する処理量を削減することができる。具体的には、本開示に係る画像符号化装置１００では、利用可能なイントラ予測モードの数をＭ個からｍ個に制限するので、Ｍ−ｍ個のイントラ予測モードを用いたイントラ予測に要する処理量を削減することができる。
さらに、決定部１２１は、イントラ予測モードの識別番号が等間隔になるｍ個のイントラ予測モードを前記予測モード候補として決定してもよい。これにより、簡易な制御方法で、予測対象のサブブロックのサイズが小さい場合に利用可能なイントラ予測モードを決定することができる。また、自然画でよく用いられる縦方向、横方向を重視するイントラ予測モード数の割合を保ったまま制限することができる。そのため、入力画像の特徴がどのようなものであっても、符号化効率を極端に悪化させることなく、イントラ予測に要する処理量を削減することができる。
（実施の形態の変形例）
以下、図面を参照しながら、上記とは異なるイントラ予測モードの数の制限方法について説明する。
（変形例１）
変形例１に係る決定部１２１は、判定部１２０によって予測対象のサブブロックのサイズが所定のサイズ以下であると判定された場合に、予測方向がなす角度が等間隔になる少なくともｍ−２個のイントラ予測モードを含むｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する。
図８は、本実施の形態の変形例１に係る予測方向がなす角度を利用してイントラ予測モードの数を制限する動作を説明するための図である。
ＨＥＶＣでは、互いに異なる予測方向を持つ３３個のイントラ予測モード（方向予測モード）が定義されている。決定部１２１は、決定後の方向予測モードがなす予測方向の角度が等間隔になるように、少なくともｍ−２個の方向予測モードを含むｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する。
例えば、図８に示すように、決定部１２１は、３３個の方向予測モードの中から決定された９個の方向予測モードと、ＤＣ予測モードと、Ｐｌａｎａｒ予測モードとの１１個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する。具体的には、決定部１２１は、イントラ予測モードの予測方向がなす角度が約２２．５度毎になるように、９個の方向予測モードを決定する。つまり、決定後のイントラ予測モードにおいては、隣接する方向予測モードのなす角度が等しくなるように、決定部１２１は、少なくともｍ−２個の方向予測モードを決定する。
このようにすれば、予測モード候補の数（ｍの値）を少なくした場合でも、制限後のイントラ予測モードは全方位を網羅できる。すなわち、特定の方向に対するイントラ予測モードがすべて制限されることがない。
なお、イントラ予測モードの方向が成す角度は、約２２．５度よりも大きくても小さくてもよい。なお、角度が大きい場合は、利用できるイントラ予測モードが少なくなる。つまり、予測精度が低下することにより、出力される符号列の符号量が大きくなる可能性があるが、イントラ予測に要する処理量を低減することができる。一方で、角度が小さい場合は、利用できるイントラ予測モードが多くなる。つまり、イントラ予測に要する処理量は増加するが、予測精度が向上することにより、出力される符号列の符号量を小さくすることができる。
（変形例２）
変形例２に係る決定部１２１は、判定部１２０によって予測対象のサブブロックのサイズが所定のサイズ以下であると判定された場合に、Ｐｌａｎａｒ予測モード及びＤＣ予測モードを含むｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する。
図９は、本実施の形態の変形例２に係るＰｌａｎａｒ予測モード及びＤＣ予測モードが利用できるようにイントラ予測モードの数を制限する動作を説明するための図である。
ＨＥＶＣでは、３３個の方向予測モードの他に、Ｐｌａｎａｒ予測モードとＤＣ予測モードとが規定されている。このとき、例えば、単にイントラ予測モードの識別番号に基づき制限した場合、図７ＢのようにＤＣ予測モードが予測モード候補として利用できなくなる可能性がある。
決定部１２１は、図９に示すように、Ｐｌａｎａｒ予測モード及びＤＣ予測モードが利用できるように、Ｐｌａｎａｒ予測モードとＤＣ予測モードとを含むｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する。これにより、予測の方向性に依存してしまうモードでは対応できない特徴を有する画像に対応することができる。つまり、予測の精度を大きく損なうことなく、イントラ予測処理に要する処理量を削減することができる。
なお、変形例２に係る決定部１２１は、Ｐｌａｎａｒ予測モード及びＤＣ予測モードを除く、残りのｍ−２個のイントラ予測モードをどのように決定してもよい。例えば、決定部１２１は、識別番号が等間隔になるｍ−２個のイントラ予測モードを残りの予測モード候補として決定してもよい。あるいは、決定部１２１は、予測方向がなす角度が等間隔になるｍ−２個のイントラ予測モードを残りの予測モード候補として決定してもよい。
（変形例３）
変形例３に係る決定部１２１は、判定部１２０によって予測対象のサブブロックのサイズが所定のサイズ以下であると判定された場合に、予測方向が水平方向及び垂直方向であるイントラ予測モードを含むｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する。
図１０は、本実施の形態の変形例３に係る水平方向及び垂直方向のイントラ予測モードが利用できるようにイントラ予測モードの数を制限する動作を説明するための図である。
例えば、単に識別番号に基づいてイントラ予測モードを制限した場合、図１０の（ａ）に示すように、予測方向が水平方向又は垂直方向であるイントラ予測モードが予測モード候補として利用できなくなる場合がある。
決定部１２１は、図１０の（ｂ）に示すように、予測方向が水平方向及び垂直方向であるイントラ予測モードが利用できるように、予測方向が水平方向及び垂直方向であるイントラ予測モードを含むｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する。これにより、イントラ予測部１０９は、縦線及び横線が多い人工的な画像の予測の精度を大きく損なうことなく、イントラ予測処理に要する処理量を削減することができる。
なお、変形例３に係る決定部１２１は、予測方向が水平方向及び垂直方向であるイントラ予測モードを除く、残りのｍ−２個のイントラ予測モードをどのように決定してもよい。例えば、決定部１２１は、識別番号が等間隔になるｍ−２個のイントラ予測モードを残りの予測モード候補として決定してもよい。あるいは、決定部１２１は、予測方向がなす角度が等間隔になるｍ−２個のイントラ予測モードを残りの予測モード候補として決定してもよい。
（変形例４）
変形例４に係る決定部１２１は、判定部１２０によって予測対象のサブブロックのサイズが所定のサイズ以下であると判定された場合に、イントラ予測モードの利用頻度を示す頻度情報に基づいて、ｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する。
図１１は、本実施の形態の変形例４に係るイントラ予測モードの利用頻度に基づいてイントラ予測モードの数を制限する動作を説明するための図である。図１１は、イントラ予測モードのモード番号（識別番号）を利用頻度が高い順に並べた表を示している。図１１に示す例では、モード０が最も頻繁に使用されたイントラ予測モードであることを示し、モード１、モード２６の順に利用頻度が低減している。
決定部１２１は、例えば、メモリを有し、図１１に示すようなイントラ予測モードの利用頻度を示すデータを保持する。このデータは、現在の符号化対象ブロックを符号化する前、又は、現在のイントラ予測対象のサブブロックをイントラ予測する前に作成される。例えば、利用頻度を示すデータ（頻度情報）は、実験的にあらゆる動画像を符号化し、イントラ予測モードの利用状況を調査する。そして、データ（頻度情報）は、調査結果に基づいて使用頻度とイントラ予測モードとを対応づけたリストとして作成される。
決定部１２１は、データ（頻度情報）を利用して、例えば、利用頻度が多いイントラ予測モードの予測方向周辺の方向を示すイントラ予測モードを多く含むｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する。このようにすれば、画像の一般的な特徴が分かり、それに応じて制限することができる。また、実験的にあらゆる動画像を符号化する際に、画像を分類しておけば、分類に該当する画像であった場合、画像の特徴に合わせた制限方法が可能になる。
また、決定部１２１は、利用頻度が最も高いイントラ予測モードからｍ番目に高いイントラ予測モードまでのｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定してもよい。また、決定部１２１は、ｍ個全てのイントラ予測モードを頻度情報に基づいて決定しなくてもよい。言い換えると、決定部１２１は、予測モード候補として決定すべきｍ個のイントラ予測モードのうち、ｋ（１≦ｋ＜ｍ）個のイントラ予測モードを頻度情報に基づいて決定し、ｍ−ｋ個のイントラ予測モードをその他の方法によって決定してもよい。例えば、決定部１２１は、利用頻度が最も高いイントラ予測モードからｋ番目に高いイントラ予測モードまでのｋ個のイントラ予測モードと、識別番号が等間隔になるｍ−ｋ個のイントラ予測モードとを予測モード候補として決定してもよい。
なお、頻度情報は、動的に更新してもよい。例えば、入力画像、符号化対象ブロック、又は、予測対象のサブブロック毎に、決定部１２１は、利用したイントラ予測モードの利用頻度を頻度情報に蓄積してもよい。そして、決定部１２１は、蓄積した頻度情報に基づいて、例えば、予測対象のサブブロック毎に、ｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定してもよい。
（変形例５）
変形例５に係る決定部１２１は、判定部１２０によって予測対象のサブブロックのサイズが所定のサイズ以下であると判定された場合に、入力画像、符号化対象ブロック及び予測対象のサブブロックの少なくとも１つに含まれるエッジを示すエッジ情報に基づいて、ｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する。エッジ情報は、例えば、エッジの位置、方向及び強度を示す情報である。
図１２は、本実施の形態の変形例５に係るエッジに基づいてイントラ予測モードの数を制限する動作を示すフローチャートである。
決定部１２１は、例えば、サブブロック毎に、エッジ強度と強度の大きい成分の方向の判定結果とに基づいた予測方向を優遇するようにイントラ予測モードの数を制限する。具体的には、まず、決定部１２１は、符号化対象のサブブロックが属する画像において、エッジの強度を探索し、強度の大きい成分の方向を抽出する（Ｓ１２１）。
エッジ強度の大きい成分がある場合（Ｓ１２１でＹｅｓ）、決定部１２１は、エッジの強度が大きい成分の方向を優遇して、イントラ予測モードの数を制限する（Ｓ１２２）。具体的には、決定部１２１は、エッジ強度の大きい成分の方向に最も近い予測方向の方向予測モードと、当該方向予測モードと特徴が類似するイントラ予測モードとを含むように、イントラ予測モードの数を制限する。具体的には、決定部１２１は、エッジ強度の大きい成分の方向に最も近い予測方向の方向予測モードと、当該方向予測モードに隣接する方向予測モードとを含むｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する。
一方、エッジ強度の大きい成分がない場合（Ｓ１２１でＮｏ）、決定部１２１は、エッジに依存することなく、イントラ予測モードの数を制限する（Ｓ１２３）。具体的には、決定部１２１は、例えば、本実施の形態、変形例１〜４に示したような方法に基づいて、イントラ予測モードの数を制限する。
このようにすれば、決定部１２１は、サブブロック毎に効率良くイントラ予測モードの数を制限することができる。また、エッジの方向に基づいてイントラ予測モードの数を制限するので、イントラ予測の精度を高めることができ、符号化効率を高めることができる。
また、エッジ強度の大きさのみを探索し、強度の大きいサブブロックにおいて使用可能な予測方向数を減らさない方法でもよい。すなわち、所定の大きさより大きい強度のエッジが検出されたサブブロックの場合、決定部１２１は、Ｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定してもよい。逆に、所定の大きさより小さい強度のエッジが検出されたサブブロック、あるいは、エッジが検出されないサブブロックの場合、決定部１２１は、ｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定してもよい。例えば、決定部１２１は、例えば、本実施の形態、変形例１〜４に示したような方法に基づいて、イントラ予測モードの数を制限してもよい。このように、エッジの方向に依存せず、エッジの位置と強度とに基づいてｍ個のイントラ予測モードを決定してもよい。
また、決定部１２１は、予測対象のサブブロック毎ではなく、符号化対象ブロック毎、又は、入力画像毎に、エッジ情報を取得し、取得したエッジ情報に基づいて、ｍ個のイントラ予測モードを決定してもよい。つまり、決定部１２１は、入力画像、符号化対象のブロック、又は、予測対象のサブブロックにおける画像の特徴に基づいて、ｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定してもよい。
（変形例６）
変形例６に係る決定部１２１は、判定部１２０によって予測対象のサブブロックのサイズが所定のサイズ以下であると判定された場合に、予測対象のサブブロックの各画素が参照する参照画素の組み合わせが互いに異なるｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する。例えば、決定部１２１は、隣接するイントラ予測モードにおいて、（式２）の参照画素ｐ（ａ）及びｐ（ｂ）が同じ画素になった場合、隣接するイントラ予測モードをどちらか一方のみを含むようにｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する。
図１３は、本実施の形態の変形例６に係る２つのイントラ予測モードにおいて利用する参照画素の組み合わせを示す図である。図１３では、一例として、モード４とモード５のイントラ予測モードの参照画素について示している。
図１３に示すように、モード４とモード５では、４×４画素のサブブロック内の全ての画素において、利用する参照画素は同一になる。そこで、決定部１２１は、このような２つのイントラ予測モードのうちいずれか一方を制限する。つまり、決定部１２１は、同一の参照画素を利用するモード４とモード５の２つのイントラ予測モードのうち、例えば、モード４のイントラ予測モードを利用不可にする。
２つのイントラ予測モードにおいて、利用する参照画素が同じ場合、２つのイントラ予測モードのそれぞれに対応する予測画像は、ほぼ同じになる場合が多い。このため、いずれか一方のイントラ予測モードを利用不可にすることで、イントラ予測処理に要する処理量を削減することができる。このように、重なる参照画素に基づいて効率良く制限することができる。
決定部１２１は、決定後のｍ個のイントラ予測モードを用いた場合に、予測対象のサブブロックの各画素が参照する参照画素の組み合わせが互いに異なるように、ｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する。このとき、残りのＭ−ｍ個のイントラ予測モードのイントラ予測モードの任意の１つを用いた場合の参照画素の組み合わせは、例えば、予測モード候補として決定されたｍ個のイントラ予測モードのいずれか１つと同一となる。
このように、参照画素の組み合わせが重なることがないように、かつ、様々な組み合わせが利用可能となるような最適な個数であるｍ個のイントラ予測モードを、決定部１２１は、予測モード候補として決定する。これにより、予測の精度を大きく損なうことなく、イントラ予測処理に要する処理量を削減することができる。
また、決定部１２１は、判定部１２０によって予測対象のサブブロックのサイズが所定のサイズ以下であると判定された場合に、予測対象のサブブロックの各画素が参照する参照画素の一部が互いに異なるｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定してもよい。例えば、決定部１２１は、隣接する方向予測モードで、一部の画素の参照画素が同じになる場合についても、効率的であると判断されればどちらか一方に制限してもよい。例えば、決定部１２１は、４×４画素の場合、８画素以上で同一の参照画素を利用する場合は効率的であると判断しても構わない。
また、決定部１２１は、判定部１２０によって予測対象のサブブロックのサイズが所定のサイズ以下であると判定された場合に、予測対象のサブブロックの最も右下に位置する画素が参照する参照画素が互いに異なるｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定してもよい。つまり、決定部１２１は、予測対象のサブブロックの周辺に位置する画素から最も距離が遠い画素を基準に、イントラ予測モードの数を制限する。
予測対象のサブブロックの最も右下の画素は、サブブロック内の画素の中で最も参照画素が重ならない画素になる。
このようにすれば、サブブロック内の全画素を探索するという処理を省ける上に、最も右下の画素で制限することで、処理サブブロック内の多くの画素で参照画素が重なっている可能性が高くなり、効率良く制限することができる。
また、２つの参照画素と（式２）とを用いて予測値を求める場合以外にも、１つの参照画素と（式１）とを用いて予測値を求める場合でも、同じように制限できる。
また、決定部１２１は、判定部１２０によって予測対象のサブブロックのサイズが所定のサイズ以下であると判定された場合に、予測対象のサブブロックに隣接するサブブロックの予測に用いたイントラ予測モードを含むｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定してもよい。例えば、決定部１２１は、本実施の形態、変形例１〜６に示したような方法に基づいて決定したｍ−１個のイントラ予測モードと、隣接するサブブロックの予測に用いたイントラ予測モードとを含むｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定すればよい。
隣接するサブブロック間では、画像が類似する可能性が高く、イントラ予測モードの予測方向が一致する可能性が高い。このため、隣接するサブブロックの予測に用いたイントラ予測モードを利用可能にすることで、予測の精度を大きく損なうことなく、イントラ予測処理に要する処理量を削減することができる。
また、上記の実施の形態、及び、変形例１〜６は、いくつか組み合わせても構わない。このようにすれば、決定部１２１は、単独の条件で制限する場合よりも、効率的に制限することができる可能性がある。例えば、約２２．５度毎の角度で等間隔に制限する条件（変形例１）と、Ｐｌａｎａｒ予測モード及びＤＣ予測モードが必ず含まれるように制限する条件（変形例２）とを組み合わせれば、Ｈ．２６４の４×４、８×８と同じようなモードを表現できる。これにより、Ｈ．２６４と同じ程度に演算処理が速くなる上に、開発技術の流用が可能となる。
［まとめ］
以上のように、本実施の形態の変形例に係る画像符号化装置１００では、決定部１２１は、予測方向がなす角度が等間隔になる少なくともｍ−２個のイントラ予測モードを含むｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定してもよい。
これにより、ｍ−２個のイントラ予測モードの予測方向のなす角度が等間隔になるので、任意の方向に近い予測方向のイントラ予測モードを利用可能にすることができる。したがって、予測の精度を大きく損なうことなく、イントラ予測処理に要する処理量を削減することができる。
また、画像符号化装置１００では、決定部１２１は、Ｐｌａｎａｒ予測モード及びＤＣ予測モードを含むｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定してもよい。
これにより、予測方向に依存しないイントラ予測モードであるＰｌａｎａｒ予測モード及びＤＣ予測モードを利用可能にすることができる。したがって、例えば、入力画像が方向予測モードでは対応できない特徴を有する画像である場合に、予測の精度を大きく損なうことなく、イントラ予測処理に要する処理量を削減することができる。
また、画像符号化装置１００では、決定部１２１は、予測方向が水平方向及び垂直方向であるイントラ予測モードを含むｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定してもよい。
これにより、水平方向及び垂直方向のイントラ予測モードを利用することができる。したがって、例えば、入力画像が縦線及び横線が多い人工的な画像である場合に、予測の精度を大きく損なうことなく、イントラ予測処理に要する処理量を削減することができる。
また、画像符号化装置１００では、決定部１２１は、イントラ予測モードの利用頻度を示す頻度情報に基づいて、ｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定してもよい。
これにより、頻度情報に基づいてｍ個のイントラ予測モードを決定するので、例えば、画像の特徴とイントラ予測モードの利用頻度とを対応付けておくことで、画像の特徴に応じて適切にｍ個のイントラ予測モードを決定することができる。したがって、予測の精度を大きく損なうことなく、イントラ予測処理に要する処理量を削減することができる。
また、画像符号化装置１００では、決定部１２１は、入力画像、符号化対象ブロック及び予測対象のサブブロックの少なくとも１つに含まれるエッジを示すエッジ情報に基づいて、ｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定してもよい。
これにより、エッジ情報に基づいてｍ個のイントラ予測モードを決定するので、例えば、所定の大きさより大きな強度のエッジが検出された場合に、適切にｍ個のイントラ予測モードを決定することができる。例えば、決定部１２１は、エッジの方向に近接する予測方向のイントラ予測モードを多く含むようにｍ個のイントラ予測モードを決定することで、画像の特徴に適したイントラ予測モードを利用可能にすることができる。したがって、予測の精度を大きく損なうことなく、イントラ予測処理に要する処理量を削減することができる。
また、画像符号化装置１００では、決定部１２１は、予測対象のサブブロックの各画素が参照する参照画素の組み合わせが互いに異なるｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定してもよい。
これにより、参照画素の組み合わせが同一になるイントラ予測モードを用いてイントラ予測を行った場合、互いに類似する予測画像が生成されることが多い。したがって、ｍ個のイントラ予測モードの参照画素の組み合わせを互いに異ならせることで、予測の精度を大きく損なうことなく、イントラ予測処理に要する処理量を削減することができる。
また、画像符号化装置１００では、決定部１２１は、予測対象のサブブロックの最も右下に位置する画素が参照する参照画素が互いに異なるｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定してもよい。
これにより、サブブロックの最も右下に位置する画素は、サブブロック内の画素の中で最も参照画素が重ならない画素になる。したがって、最も参照画素が重ならない最も右下の画素の予測の際に用いる参照画素が重ならないようにすることで、予測の精度を大きく損なうことなく、イントラ予測処理に要する処理量を削減することができる。
また、画像符号化装置１００では、決定部１２１は、予測対象のサブブロックに隣接するサブブロックの予測に用いたイントラ予測モードを含むｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定してもよい。
これにより、隣接するサブブロック間では画像が類似する可能性が高く、イントラ予測モードの予測方向が一致する可能性が高い。したがって、隣接するサブブロックで用いたイントラ予測モードを利用可能にすることで、予測の精度を大きく損なうことなく、イントラ予測処理に要する処理量を削減することができる。
以上のように、いずれの場合においても、符号化効率を極端に悪化させることなく、イントラ予測に要する処理量を削減することができる。
なお、上記の実施の形態において、決定部１２１は、入力画像の画面解像度に応じて、制限前に利用できるイントラ予測モードの数を変更する構成にしても構わない。つまり、入力画像の画面解像度が第１サイズである場合に、Ｍ１個のイントラ予測モードが利用可能であり、入力画像の画面解像度が第１サイズより小さい第２サイズである場合に、Ｍ２個のイントラ予測モードが利用可能となる。このとき、Ｍ１及びＭ２はともに、２以上の自然数であり、Ｍ１＜Ｍ２≦Ｍの関係を満たす。
例えば、決定部１２１は、入力画像の画面解像度が１９２０×１０８０画素の場合、ブロックサイズに依存することなく予め規定されたＭ個のイントラ予測モードに代えて、Ｍ１個のイントラ予測モードからｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する。一方、決定部１２１は、入力画像の画面解像度が９２０×７２０画素である場合、ブロックサイズに依存することなく予め規定されたＭ個のイントラ予測モードに代えて、Ｍ２個のイントラ予測モードから、ｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する。
なお、Ｍ１個又はＭ２個のイントラ予測モードからｍ個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する方法としては、例えば、本実施の形態、及び、変形例１〜６に示した方法を用いることができる。このように、入力画像の画面解像度に応じてイントラ予測モードの個数をＭ個からＭ１個又はＭ２個に制限し、さらに、予測対象のサブブロックのサイズに応じてイントラ予測モードの個数をＭ１個又はＭ２個からｍ個に制限することができる。
上記のように構成することにより、画面解像度が大きくなるにつれ増加するイントラ予測処理の処理量の影響を抑えながらイントラ予測モードの制限を実施することができる。
（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態及びその変形例１〜６を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態及びその変形例１〜６で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
以上のように、本開示における技術の例示として、実施の形態を説明した。そのために、添付図面及び詳細な説明を提供した。
したがって、添付図面及び詳細な説明に記載された構成要素の中には、課題解決のために必須な構成要素だけでなく、上記技術を例示するために、課題解決のためには必須でない構成要素も含まれ得る。そのため、それらの必須ではない構成要素が添付図面や詳細な説明に記載されていることをもって、直ちに、それらの必須ではない構成要素が必須であるとの認定をするべきではない。
また、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、請求の範囲又はその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。
また、本開示に係る画像符号化装置は、入力画像を符号化する画像符号化装置であって、入力画像の符号化対象ブロックを複数のサブブロックに分割する分割部と、分割部によって分割されたサブブロック毎にイントラ予測を行うイントラ予測部とを備え、イントラ予測部は、ブロックサイズに依存することなく予め規定されたＭ個（Ｍは、２以上の自然数）のイントラ予測モードの数より少なく、かつ、入力画像に依存することなく予め定められたｍ個（ｍは、自然数）のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する決定部と、決定部によって決定された予測モード候補の中から１つのイントラ予測モードを選択し、選択したイントラ予測モードを用いて予測対象のサブブロックのイントラ予測を行う予測部とを備えてもよい。
具体的には、本開示に係る画像符号化装置では、予めｍ個のイントラ予測モードが予測モード候補として規定されている。例えば、静止画、動画像、自然画像、文字画像などの入力画像の種別に依存することなく、かつ、符号化対象ブロックのサイズ、予測対象のサブブロックサイズなどの符号化処理の処理単位のサイズに依存することなく、イントラ予測部は、ｍ個のみのイントラ予測モードが利用可能である。すなわち、いかなるイントラ予測処理においても、イントラ予測部は、予め定められたｍ個のイントラ予測モードの中から１つのイントラ予測モードを選択し、選択したイントラ予測モードを用いてイントラ予測を行う。
このように、符号化規格で規定されたＭ個のイントラ予測モードの中からｍ個のイントラ予測モードが、利用可能な予測モード候補として、入力画像及び符号化処理の処理単位のサイズに依存することなく定められていてもよい。これにより、どのような入力画像が入力された場合であっても、イントラ予測に要する処理量を削減することができる。
また、決定部は、符号化規格で規定されたＭ個のイントラ予測モードの中から、入力画像の画面解像度に応じて異なる個数のイントラ予測モードを予測モード候補として決定してもよい。
具体的には、決定部は、入力画像の画面解像度が第１サイズ（例えば、１９２０×１０８０画素）である場合に、Ｍ１個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定してもよい。また、決定部は、入力画像の画面解像度が第１サイズより小さい第２サイズ（例えば、９２０×７２０画素）である場合に、Ｍ２個のイントラ予測モードを予測モード候補として決定してもよい。このとき、Ｍ１及びＭ２はともに、２以上の自然数であり、Ｍ１＜Ｍ２≦Ｍの関係を満たす。
このように、決定部は、符号化対象ブロックのサイズ、予測対象のサブブロックサイズなどの符号化処理の処理単位のサイズに依存することなく、入力画像の画面解像度に応じて予測モード候補を決定する。画面解像度が大きくなるにつれ増加するイントラ予測処理の処理量の影響を抑えながらイントラ予測モードの制限を実施することができる。
なお、本開示に係る画像符号化装置１００を構成する各構成要素（ピクチャバッファ１０１、ピクチャ分割部１０２、減算部１０３、予測残差符号化部１０４、係数符号列生成部１０５、予測残差復号化部１０６、加算部１０７、予測画像生成部１０８、イントラ予測部１０９、ループフィルタ１１０、フレームメモリ１１１、インター予測部１１２、選択部１１３、量子化値決定部１１４、ヘッダ符号列生成部１１５、判定部１２０、決定部１２１及び予測部１２２）は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）通信インターフェース、Ｉ／Ｏポート、ハードディスク、ディスプレイなどを備えるコンピュータ上で実行されるプログラムなどのソフトウェアで実現されてもよく、電子回路などのハードウェアで実現されてもよい。
本開示は、イントラ予測するサブブロックサイズに基づいて、イントラ予測モードを制限する画像符号化装置に適用可能である。具体的には、レコーダ、デジタルカメラ又はタブレット端末装置などに、本開示は適用可能である。
１００ 画像符号化装置
１０１ ピクチャバッファ
１０２ ピクチャ分割部
１０３ 減算部
１０４ 予測残差符号化部
１０５ 係数符号列生成部
１０６ 予測残差復号化部
１０７ 加算部
１０８ 予測画像生成部
１０９ イントラ予測部
１１０ ループフィルタ
１１１ フレームメモリ
１１２ インター予測部
１１３ 選択部
１１４ 量子化値決定部
１１５ ヘッダ符号列生成部
１２０ 判定部
１２１ 決定部
１２２ 予測部
２００、２０１ 方向

Claims (12)

  1. 入力画像を符号化する画像符号化装置であって、
    前記入力画像の符号化対象ブロックを複数のサブブロックに分割する分割部と、
    前記分割部によって分割されたサブブロック毎にイントラ予測を行うイントラ予測部とを備え、
    前記イントラ予測部は、
    予測対象のサブブロックのサイズが所定のサイズ以下であるか否かを判定する判定部と、
    前記判定部によって前記予測対象のサブブロックのサイズが前記所定のサイズ以下であると判定された場合に、ブロックサイズに依存することなく予め規定されたＭ個（Ｍは、２以上の自然数）のイントラ予測モードの数より少ないｍ個（ｍは、自然数）のイントラ予測モードを予測モード候補として決定する決定部と、
    前記決定部によって決定された予測モード候補の中から１つのイントラ予測モードを選択し、選択したイントラ予測モードを用いて前記予測対象のサブブロックのイントラ予測を行う予測部とを備える
    画像符号化装置。
  2. 前記決定部は、イントラ予測モードの識別番号が等間隔になるｍ個のイントラ予測モードを前記予測モード候補として決定する
    請求項１に記載の画像符号化装置。
  3. 前記決定部は、予測方向がなす角度が等間隔になる少なくともｍ−２個のイントラ予測モードを含むｍ個のイントラ予測モードを前記予測モード候補として決定する
    請求項１に記載の画像符号化装置。
  4. 前記決定部は、予測方向が水平方向及び垂直方向であるイントラ予測モードを含むｍ個のイントラ予測モードを前記予測モード候補として決定する
    請求項１に記載の画像符号化装置。
  5. 前記決定部は、Ｐｌａｎａｒ予測モード及びＤＣ予測モードを含むｍ個のイントラ予測モードを前記予測モード候補として決定する
    請求項１に記載の画像符号化装置。
  6. 前記決定部は、前記入力画像、前記符号化対象ブロック及び前記予測対象のサブブロックの少なくとも１つに含まれるエッジを示すエッジ情報に基づいて、ｍ個のイントラ予測モードを前記予測モード候補として決定する
    請求項１に記載の画像符号化装置。
  7. 前記決定部は、前記予測対象のサブブロックの各画素が参照する参照画素の組み合わせが互いに異なるｍ個のイントラ予測モードを前記予測モード候補として決定する
    請求項１に記載の画像符号化装置。
  8. 前記決定部は、前記予測対象のサブブロックの最も右下に位置する画素が参照する参照画素が互いに異なるｍ個のイントラ予測モードを前記予測モード候補として決定する
    請求項１に記載の画像符号化装置。
  9. 前記決定部は、イントラ予測モードの利用頻度を示す頻度情報に基づいて、前記ｍ個のイントラ予測モードを前記予測モード候補として決定する
    請求項１に記載の画像符号化装置。
  10. 前記決定部は、前記予測対象のサブブロックに隣接するサブブロックの予測に用いたイントラ予測モードを含むｍ個のイントラ予測モードを前記予測モード候補として決定する
    請求項１に記載の画像符号化装置。
  11. 前記所定のサイズは、４×４画素である
    請求項１に記載の画像符号化装置。
  12. 入力画像を符号化する画像符号化方法であって、
    前記入力画像の符号化対象ブロックを複数のサブブロックに分割し、
    分割されたサブブロック毎にイントラ予測を行い、
    前記イントラ予測では、
    予測対象のサブブロックのサイズが所定のサイズ以下であるか否かを判定し、
    前記予測対象のサブブロックのサイズが前記所定のサイズ以下であると判定した場合に、ブロックサイズに依存することなく予め規定されたＭ個（Ｍは、２以上の自然数）のイントラ予測モードの数より少ないｍ個（ｍは、自然数）のイントラ予測モードを予測モード候補として決定し、
    決定された予測モード候補の中から１つのイントラ予測モードを選択し、選択したイントラ予測モードを用いて前記予測対象のサブブロックのイントラ予測を行う
    画像符号化方法。

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