TWI381739B - 影像編碼方法及解碼方法、該等之裝置、該等之程式以及記錄有程式之記錄媒體 - Google Patents

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Seishi Takamura
Kazuto Kamikura
Yoshiyuki Yashima
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Description

影像編碼方法及解碼方法、該等之裝置、該等之程式以及記錄有程式之記錄媒體
本發明係有關將影像進行編碼之影像編碼方法及其裝置、實現該影像編碼方法所用之影像編碼程式及記錄有該程式之電腦可讀取的記錄媒體、將利用該影像編碼方法而編碼的資料進行解碼之影像解碼方法及其裝置、實現該影像解碼方法所用之影像解碼程式及記錄有該程式之電腦可讀取的記錄媒體。
本申請案係根據2007年9月23日所申請之日本特願2007-043190號主張優先權，並在此引用其內容。
由於在同一個畫面內執行預測之畫面內預測編碼無法達到像在相異畫面間執行預測之畫面間預測編碼那種程度的高壓縮效率，因此壓縮效率高的畫面內預測編碼方式正受到期望。
在空間次元自同一個畫面內進行預測之畫面內預測係採用影像編碼標準H. 264/MPEG-4 AVC(參照例如非專利文獻1的pp. 106至113)中的技術。
畫面內預測係以區塊(block)單位進行，而在H. 264/MPEG-4 AVC中，對於亮度信號係能夠利用3種的區塊尺寸(4×4、8×8、16×16)。此外，各區塊尺寸係可分別選擇複數種預測模式。
若要具體說明，關於4×4的區塊尺寸係如非專利文獻1的第108頁的第5-3圖所記載、關於8×8的區塊尺寸係 如非專利文獻1的第261頁的第11-6圖所記載，備有9種的預測模式。此處，關於預測模式2以外的其他8個預測模式係存在有預測方向。此外，關於16×16的區塊尺寸係如非專利文獻1的第111頁的第5-8圖所記載，備有4種的預測模式。
另一方面，對於色差信號僅能利用8×8的區塊尺寸，且如非專利文獻1的第112頁的第5-9圖所記載，係備有4種的預測模式。關於8×8的區塊尺寸的預測方向係與對於亮度信號的16×16區塊的情形相同，但預測模式編號與預測方向的對應關係相異。
另外，針對上述各點，於下面記載的非專利文獻2的pp. 118至136亦有詳細說明。
在上述各種區塊尺寸與預測模式中，用於畫面內預測的參考像素，不論是何種情形皆無例外地被限定為僅相鄰接之區塊上的最接近編碼對象區塊的像素。
於第18圖顯示之具體例，係編碼對象區塊為亮度信號的4×4區塊且為垂直預測(預測模式0)的情形。另外，以下若未特別預先說明，便是以亮度信號作為前提來進行說明。
如第18圖所示，位於編碼對象區塊的左上之區塊中的X、位於上側之區塊中的A、B、C、D、位於右上之區塊中的E、F、G、H、位於左側之區塊中的I、J、K、L，上述各處所顯示之像素的值係能夠使用於畫面內預測。
其中，預測模式0時，為了垂直方向的預測，而將A 的值適用於a、e、i、m，將B的值適用於b、f、j、n，將C的值適用於c、g、k、o，將D的值適用於d、h、l、p。
在畫面內預測中，依區塊的位置，會產生應該參照的區塊不存在之情形。此時係藉由將128的值代入、或將相鄰像素的值代入而能夠進行預測。
例如，存在於畫面的最上面的列之區塊，由於無法常常參照X到H的9個像素，因此使用128的值。此外，左上與上側的區塊存在而右上的區塊不存在時，係將D所具有的值代入E、F、G、H。
[非專利文獻1]大久保榮、角野真也、菊池義浩、鈴木輝彥：“改訂版H. 264/AVC教科書”，pp. 106至112、259至262, 2006
[非專利文獻2]ITU-T Study Group16-Question 6/16;"Draft new Corrigendum 1 to H. 264 "Advanced video coding for generic audiovisual services"", pp. 118至136,2005
在習知的畫面內預測中，利用於預測的參照像素係皆限定存在於相鄰接編碼對象區塊之位置者。很明顯地，在進行預測之際，若能夠儘量利用具有高度相關性的對象，預測的效果即提升，例如，在畫面間預測中，通常是若能利用編碼對象圖框(frame)的前一個圖框，效率便較高。
據此，在習知的畫面內預測中，利用於預測的參照像 素係皆限定於相鄰接編碼對象區塊之位置。
然而，在畫面間預測中，亦有參照比前一個還前面的圖框時其效率會更高之例外情形。可例舉如下情形：‧當遮蔽(occlusion)(例如，攝影機無法見得之部分)產生，利用前一個圖框並無法有效地找到參照處的情形。
‧物體進行週期運動，參照前一個以外的圖框時預測誤差會變得較小之情形。
對於畫面內預測，亦能夠考量與上述同樣的概念。亦即，一般而言，若參照處的像素位於最靠近編碼對象區塊的位置，則從空間相關性的觀點來看，則能夠視為相關性亦最高(愈靠近編碼對象區塊則相關性愈高)，因此，可認為預測誤差會變得較小。
然而，對於例外的情形，並無法斷言愈靠近編碼對象則預測誤差必定變得愈小，相反地亦有變大的可能性。
例如，下述情形等反而有預測誤差變大的可能性：‧當遮蔽或雜訊存在於最靠近編碼對象區塊的位置時；‧當條紋等週期性信號出現時；‧當由於所參照的像素係為解碼圖像，因而愈靠近進行編碼的編碼對象區塊，則重疊雜訊會愈大，因此編碼對象像素與參照像素之間的預測誤差非常大時。
據此，若在上述情形下仍按照習知技術，則進行畫面內預測時會有預測誤差變大而使壓縮效率提升不了之問題。
本發明乃鑒於上述問題而研創者，其目的在於提供一種實現畫面內預測的編碼的壓縮效率提升之新穎的影像編碼技術。
[1]本發明的影像編碼裝置的構成
為了達成前述目的，本發明的影像編碼裝置係使用畫面內預測進行影像編碼時，構成為具備：(1)將位於距離編碼對象區塊預定距離範圍內之像素設定作為參照像素的候補之設定單元；(2)一邊變更距離編碼對象區塊的距離條件一邊從設定單元所設定的參照像素候補之中依序選擇用於編碼對象區塊的畫面內預測之參照像素，並根據該所選擇的參照像素來產生預測信號之產生單元；(3)利用產生單元所產生的預測信號來算出將編碼對象區塊進行畫面內預測編碼時的編碼成本之算出單元；(4)根據算出單元所算出的各編碼成本來最終地決定用於編碼對象區塊的畫面內預測之參照像素之決定單元；以及(5)將表示決定單元所決定的參照像素的位置之資訊予以編碼之編碼單元。
當採用該構成時，設定單元係依據表示量化的大小之參數(量化步距(step size)或量化參數)的值而令用於像素候補的設定之距離範圍變化，其方式為：依據表示量化的大小之參數的值，當量化變得粗略時，考量由於整體圖像模糊，即使用較遠的像素作為參照像素，也無法期待預測精度的提升，而將用於參照像素候補的設定之距離範圍設定得較小，另一方面，當量化變得精細時，考量由於整 體圖像變得銳利，即使使用較遠的像素作為參照像素，亦能夠期待預測精度的提升，而將用於參照像素候補的設定之距離範圍設定得較大。
此外，在產生預測信號時，亦可針對所選擇的參照像素，依序適用對應於複數個預測模式之預測方法而產生各個情況的預測信號，且使用所產生的各預測信號來算出各個前述編碼成本，並且將用於使參照像素決定之編碼成本的算出之預測信號的預測模式予以編碼。
此處，上述的各處理單元係使用電腦程式也能夠實現者，且該電腦程式係記錄於適當的電腦可讀取的記錄媒體而提供、或經由網路而提供，且在實施本發明時予以安裝，而在CPU等的控制單元上進行動作，藉此而實現本發明。
[2]本發明的影像解碼裝置的構成
本發明的影像解碼裝置係接收本發明的影像編碼裝置產生的編碼資料，且構成為具備：(1)將表示係利用位於距離編碼對象區塊有多遠的位置之參照像素來進行編碼之參照來源資訊的編碼資料予以解碼，藉此獲得該參照來源資訊之獲得單元；(2)根據獲得單元所獲得的參照來源資訊來取得用於編碼對象區塊的畫面內預測的編碼之參照像素之取得單元；以及(3)根據取得單元所取得的參照像素來將用於編碼對象區塊的畫面內預測的編碼之預測信號予以復原，並利用經該復原而得之預測信號來產生解碼圖像信號之產生單元。
此處，上述的各處理單元係使用電腦程式也能夠實現 者，且該電腦程式係記錄於適當的電腦可讀取的記錄媒體而提供、或經由網路而提供，且在實施本發明時予以安裝而在CPU等的控制單元上進行動作，藉此而實現本發明。
依據本發明，對於習知技術的畫面內預測無法因應之含有遮蔽或雜訊之圖像、或空間頻率的類似信號為週期性產生之圖像等，能夠執行有效率的畫面內預測，而能夠使壓縮效率提升。
在本發明的影像編碼裝置中，係將位於距離編碼對象區塊預定距離範圍內之像素設定作為參照像素的候補，再一邊變更距離編碼對象區塊的距離條件一邊從參照像素候補之中依序選擇用於編碼對象區塊的畫面內預測之參照像素，並根據該所選擇的參照像素來產生預測信號。
例如，選擇位於編碼對象區塊的上側之構成1條參照行列(reference line)的像素的集合、位於編碼對象區塊的左側之構成1條參照行列的像素的集合、以及位於該兩條參照行列的交點之像素來作為參照像素，並根據該所選擇的參照像素來產生預測信號、或將該兩條參照行列中任一者固定為最靠近編碼對象區塊之行列，並且將另一者的行列位置設定為可變，藉此而選擇參照像素，並根據該所選擇的參照像素來產生預測信號。
接著，利用所產生的各個預測信號來算出對編碼對象區塊進行畫面內預測編碼時的編碼成本，並根據該些所算 出的編碼成本來最終地決定用於編碼對象區塊的畫面內預測之參照像素，並將表示該所決定的參照像素位於何位置之資訊予以編碼。
在構成為接收本發明的影像編碼裝置產生的編碼資料之本發明的影像解碼裝置中，將用以表示係利用位於距離編碼對象區塊有多遠的位置之參照像素來進行編碼之參照來源資訊的編碼資料予以解碼，藉此獲得該參照來源資訊，並根據該所獲得的參照來源資訊來取得用於編碼對象區塊的畫面內預測的編碼之參照像素。接著，根據該所取得的參照像素來將用於編碼對象區塊的畫面內預測的編碼之預測信號予以復原，並利用該復原而得之預測信號來產生解碼圖像信號。
如上所述，在本發明中，除了鄰接於編碼對象區塊之最靠近的位置的像素以外，只要為在預定距離的範圍之已完成編碼的像素，全部皆能夠使用，藉此實現預測誤差更少的畫面內預測。
據此，從第1圖所示可明白，即使當在鄰接於編碼對象區塊之最靠近的像素含有雜訊或遮蔽時，依據本發明，藉由利用從分開有距離之位置可以降低預測誤差的像素，亦能夠期待畫面內預測的效率提升。此處，在第1圖中，係假設為垂直預測的預測模式，實線表示習知技術進行之預測，虛線表示應用本發明之預測。
此外，從第2圖所示可明白，具有黑像素的行列與白像素的行列交互出現之圖像信號的特徵時，依據本發明， 藉由利用從分開有距離之位置可以降低預測誤差的像素，亦能夠期待畫面內預測的效率提升。
此處，在第2圖中，係假設為垂直預測的預測模式，實線表示習知技術進行之預測，虛線表示應用本發明之預測。
如以上所說明，在習知的畫面內預測中，由於能夠參照的位置被限定為最靠近編碼對象區塊處，因此即使有預測誤差變大的可能性，也無法予以避免。
相對於此，在本發明中，藉由擴大能夠參照的位置的範圍，而能夠選擇能夠進一步降低預測誤差的像素，結果，便能夠實現有效率的畫面內預測。
以下，依循具體實施形態來詳細說明本發明。
於第3圖，圖示屬於本發明的一實施形態例之畫面內預測編碼裝置1的構成。
本發明的畫面內預測編碼裝置1係如第4圖所示，將存在於編碼對象區塊的上側之已完成編碼的像素的列的集合定義為refline_x(0≦refline_x<m)，並且將存在於編碼對象區塊的左側之像素的行的集合定義為refline_y(0≦refline_y<n)，並從其中取得參照像素而進行畫面內預測，藉此，能夠比習知技術中被限定為refline_x=refline_y=0之狀態，以位於更遠的位置之像素作為參照像素來進行畫面內預測之方式進行處理。
本發明的畫面內預測編碼裝置1係為了實現該畫面內預測而具備：成本計算迴圈部10，針對refline_x及 refline_y的可採用之各值，重複根據依照其值而定義之參照像素來進行畫面內預測以算出碼率失真成本(rate distortion cost)，藉此來決定提供實現成為最小碼率失真成本之參照像素之refline_x及refline_y的值；參照來源資訊編碼部11，將成本計算迴圈部10所決定之refline_x及refline_y的值予以編碼；以及畫面內編碼部12，使用成本計算迴圈部10所決定之refline_x及refline_y的值來產生預測信號，且進行畫面內編碼。
成本計算迴圈部10係為了進行其處理而具備：參照像素候補設定部100，設定refline_x及refline_y的可採用之值的範圍；參照像素候補資訊記憶部101，記憶參照像素候補設定部100所設定的資訊；參照來源資訊選擇部102，根據參照像素候補資訊記憶部101所記憶的資訊來選擇refline-x及refline_y的值以作為參照來源資訊；模式選擇部103，用以選擇畫面內編碼的預測模式；畫面內預測部104，利用從參照來源資訊選擇部102所選擇的參照來源資訊而決定的參照信號來產生模式選擇部103所選擇之預測模式的預測信號；成本判定部105，根據畫面內預測部104所產生的預測信號來算出碼率失真成本，並與保持於最小成本保持部106之至今為此所算出之碼率失真成本的最小值(最小成本保持部106亦保持有實現該最小值的參照來源情報)進行比較，當此次所算出的碼率失真成本較小時，便將保持於最小成本保持部106之碼率失真成本的最小值予以更新；最小成本初始化部107，在處理開 始時對最小成本保持部106設定表示較大值之初始值；以及迴圈結束判定部108，判斷參照來源資訊與預測模式的迴圈是否結束，當尚未結束時，對參照來源資訊選擇部102指示繼續進行迴圈處理，當結束時，將保持於最小成本保持部106之實現碼率失真成本的最小值之參照來源資訊移交給參照來源資訊編碼部11。
於第5圖係圖示如上述構成的本實施形態的畫面內預測編碼裝置1執行的流程圖的一例。
接著，依循該流程圖，針對畫面內預測編碼裝置1執行的畫面內預測編碼處理進行詳細說明。
本實施形態的畫面內預測編碼裝置1係在第5圖的流程圖的執行之前，如第4圖所示將存在於編碼對象區塊的上側之已編碼完成的像素的列的集合定義為refline_x(0≦refline_x<m)，並且將存在於左側之像素的行的集合定義為refline_y(0≦refline_y<n)。此處，分別以靠近編碼對象區塊的順序賦予編號0、1、2、…。
在第4圖中，以4×4區塊為具體例而顯示refline_x及refline_y的定義例，且設m=n=4。
此處，並非僅限為m=n=4，且亦不需為m=n。由於若m與n採用較大的數目，則用於預測的候補點便會對應地增加，因而關係到預測誤差的減少(亦即，編碼效率的提升)。但若距離過遠，反而空間相關性會變低，因此並不適合使用極端大的數字。此外，由於refline的資訊係進行編碼，因此若該數目增加，則亦有參照來源資訊(表示參照像素距 離編碼對象區塊多遠之資訊)的資料量增加的情形。
關於該些m、n的值亦可依照後述之量化參數等的表示量化大小之參數的值來設定。
當本實施形態的畫面內預測編碼裝置1，係在進行refline_x及refline_y的定義後，係依循第5圖的流程圖來執行畫面內預測編碼處理時，在一開始的步驟S101，對儲存碼率失真成本J的最小值之變數Jmin 代入為十分大的值之MAXcost來進行初始化。
此處，關於碼率失真成本J係例如使用下式：
J=SSD+λ×R
SSD：預測誤差的絕對值的平方和
λ：拉格朗日(lagrange)常數
R：將編碼對象區塊以所設定的預測模式進行過編碼時的產生資訊量‥
若針對該產生資訊量R進行說明時，基本上，影像編碼係以預測、轉換、量化、熵編碼(entropy coding)的流程來進行處理。
由於產生資訊量R係表示實際進行過編碼時的編碼量，因此此處的情形為：以本發明的預測手法來產生預測圖像，再取得與原始圖像的差分，且使用整數精度DCT轉換而將該殘值信號施行正交轉換，且進行量化，對該經量化之信號施行熵編碼而使之成為0與1的資料。此時的0與1的資料的個數即相當於產生資訊量R。
接著，在步驟S102，開始迴圈1，以指定refline_y 的位置，且將refline_y=0代入以作為初始值。
接著，在步驟S103，開始迴圈2，以指定refline_x的位置，且將refline_x=0代入以作為初始值。
接著，在步驟S104，自refline_x、refline_y取得單一定義之參照像素。
若以第4圖的定義例進行說明，即自refline_x、refline_y取得單一定義之從X至L的參照像素(X、A至H、I至L)。例如，當refline_x=0、refline_y=0時，取得X=X00 、A=A0 、B=B0 、…、H=H0 、I=I0 、J=J0 、K=K0 、L=L0 。
此處，當為refline_x=0、refline_y=0以外的情形時的X係參照相當於refline_x與refline_y的交點之位置的像素。例如，若以第6圖所示之例進行說明，即由於為refline_x=2、refline_y=1，故設X=X12 (X02 、X11 、X10 、X13 、X22 、X32 不參照)。
接著，在步驟S105，開始迴圈3，以指定編碼對象區塊要採用的預測模式。由於編碼對象區塊在存在於圖像內的位置中可採用之預測模式係一直相異，因此在此將ψ定義為編碼對象區塊可採用的所有預測模式的集合。
關於初始值，對儲存預測模式編號之變數mode代入i(i係可採用之預測模式中預測模式編號最小之數值)。
接著，在步驟S106，自所取得的參照像素與在迴圈3所選擇的預測模式來產生預測信號。其中，預測信號的產生係使用習知技術的產生方法。
例如，若以第6圖所示之例進行說明，即當依循 refline_x=2、rerline_1取得參照像素時，當在迴圈3選擇預測模式0時，便如第7圖所示，使用A2 、B2 、C2 、D2 來進行垂直預測，藉此以產生編碼對象區塊的預測信號。
接著，在步驟S107，自所產生的預測信號求取mode=1的碼率失真成本Ji 。碼率失真成本的計算係使用前述習知技術的計算方法。
接著，在步驟S108，判斷是否為Ji <Jmin ，藉此進行碼率失真成本JI 是否為至今為止所取得者中最小者之判定。
當按照此步驟S108的判定處理而得到「Ji <Jmin 」之判定結果時，前進至步驟S109，並依照當時的預測模式i來更新變數best_mode的值、依照當時的refline_x來更新best_refline_x的值、依照當時的refline_y來更新best_refline_y的值，並依照當時的Ji 來更新Jmin 的值。
另一方面，當按照步驟S108的判定處理而未得到「Ji <Jmin 」之判定結果時，係省略步驟S109的處理。
在迴圈3針對可採用的所有預測模式重複以上的成本計算處理。而當該迴圈3結束時，在refline_x<m的範圍內將refline_x的值以一次增加1的方式重複迴圈2。而當該迴圈2結束時，在refline_y<n的範圍內，將refline_y的值以一次增加1的方式重複迴圈2。
藉由執行該3種的迴圈構造，即能夠取得實現最小碼率失真成本之best_mode、best_refline_x、best_refline_y。
據此，接著，在步驟S110，將作為參照來源資訊的 best_refline_x及best_refline_y予以編碼，並且將best_mode予以編碼。關於該編碼手法係利用算術編碼等一般所使用之方法。此外，針對該經編碼的資訊係插入至標頭(header)等。
接著，在步驟S111，自所得的best_mode、best_refline_x、best_refline_y產生預測信號，且將編碼對象區塊予以編碼。
如上所述，在本實施形態的畫面內預測編碼裝置1中進行畫面內預測時，係能夠比習知技術之被限定為refline_x=refline_y=0之狀態，參照位於更遠的位置之像素。
據此，依據本實施形態的畫面內預測編碼裝置1，對於習知技術的畫面內預測無法妥善處理之含有遮蔽或雜訊之圖像、或空間頻率的類似信號為週期性產生之圖像等，係能夠執行有效率的畫面內預測，藉此而能夠提升壓縮效率。
在以上的說明中，雖然係以針對4×4區塊之適用作為具體例來進行說明，但本發明對於4×4區塊以外的區塊亦能夠直接適用。例如，如第8圖所示，對於8×8區塊亦能夠直接適用。此外，不僅對亮度信號，對於色差信號亦能夠直接適用。
於第9圖，圖示本實施形態的畫面內預測編碼裝置1執行的流程圖的另一例。
當執行此流程圖時，本實施形態的畫面內預測編碼裝 置1係針對refline_y的位置設為固定，此點係與第5圖的流程圖有所不同。
亦即，畫面內預測編碼裝置1依循第9圖的流程圖而執行畫面內預測編碼處理時，在一開始的步驟S201，對儲存碼率失真成本J的最小值之變數Jmin 代入為十分大的值之MAXcost，藉此而初始化，接著在步驟S202，設定固定的值作為refline_y的值。
接著在步驟S203，開始迴圈1，以指定refline_x的位置，且代入refline_x=0作為初始值。接著，在步驟S204，自refline_x、refline_y取得為單一定義之參照像素。
接著，在步驟S205，開始迴圈2，以指定編碼對象區塊要採用的預測模式，且對儲存預測模式編號之變數mode代入i(i係可採用之預測模式中預測模式編號最小之數值)以作為初始值。
接著，在步驟S206，自所取得的參照像素與在迴圈2所選擇的預測模式來產生預測信號。
接著，在步驟S207，自所產生的預測信號求取mode=i的碼率失真成本Ji 。接著，在步驟S208，判斷是否為「Ji <Jmin 」，藉此進行碼率失真成本JI 是否為至今為止所取得者中最小值之判定。
當按照此步驟S208的判定處理而得到「Ji <Jmin 」之判定結果時係前進至步驟S209，並依照當時的預測模式i來更新變數best_mode的值、依照當時的refline_x來更新 best_refline_x的值，並依照當時的Ji 來更新變數Jmin 的值。
另一方面，當按照步驟S208的判定處理而未得到「Ji <Jmin 」之判定結果時係省略步驟S209的處理。
在迴圈2針對可採用的所有預測模式重複以上的成本計算處理。而當該迴圈2結束時，在refline_x<m的範圍內將refline_x的值以一次增加1之方式重複迴圈1。
藉由執行該2種的迴圈架構，即能夠取得實現最小碼率失真成本之best_mode、best_refline_x。
據此，接著，在步驟S210，將成為參照來源資訊的best_refline_x及refline_y予以編碼，並且將best_mode予以編碼。
接著，在步驟S211，自所得的best_mode、best_refline_x、以及設定為固定值的refline_y產生預測信號，且將編碼對象區塊予以編碼。
如上所述，本實施形態的畫面內預測編碼裝置1依循第9圖的流程圖而執行畫面內預測編碼處理時，係將refline_y的值予以固定，並移動refline_x的參照行列，藉此而利用以例如第10圖所示的形態進行畫面內預測之方式來進行處理。
在第9圖的流程圖中，雖然係採用將refline_y的值予以固定之方式，但亦可為將refline_x的值予以固定之方式。此時，係依循第11圖的流程圖來執行畫面內預測編碼處理。
當依循第9圖或第11圖的流程圖來執行畫面內預測編碼處理時，由於計算碼率失真成本Ji的迴圈數減少，因此在期望高速處理時為有效的處理方式。
接下來，針對將藉由本實施形態的畫面內預測編碼裝置1而產生之編碼資料予以解碼之畫面內預測編碼資料解碼裝置進行說明。
於第12圖，係圖示將藉由本實施形態的畫面內預測編碼裝置1而產生之編碼資料予以解碼之作為本發明的一實施形態例的畫面內預測編碼資料解碼裝置2的構成。
本實施形態的畫面內預測編碼資料編碼裝置2係為了進行將藉由本實施形態的畫面內預測編碼裝置1而產生之編碼資料予以解碼之處理而具備：解碼部20，將輸入的參照來源資訊及預測模式(best_mode)的編碼資料予以解碼；預測信號復原部21，根據所解碼的參照來源資訊及預測模式來將預測信號予以復元；殘值信號解碼部22，藉由將輸入的編碼資料予以解碼來將殘值信號予以解碼；以及解碼圖像產生部23，根據預測信號復原部21所復原的預測信號與殘值信號解碼部22所解碼的殘值信號來產生解碼圖像。
於第13圖，係圖示如上述構成的本實施形態的畫面內預測編碼資料解碼裝置2執行的流程圖的一例。
接下來，依循該流程圖，針對畫面內預測編碼資料解碼裝置2執行的畫面內預測編碼資料的解碼處理進行詳細說明。
本實施形態的畫面內預測編碼資料解碼裝置2係依循第5圖的流程圖而將藉由畫面內預測編碼裝置1產生之編碼資料予以解碼時，如第13圖的流程圖所示，在一開始的步驟S401，將輸入的best_refline_x及best_refline_y的編碼資料予以解碼，並且將輸入的best_mode的編碼資料予以解碼。
接著，在步驟S402，根據所解碼的best_refline_x及best_refline_y的值來取得參照像素。
接著，在步驟S403，自所取得的參照像素，依據所解碼的best_mode將預測信號予以復原。
接著，在步驟S404，自輸入的編碼資料進行反量化、反轉換而將殘值信號予以解碼。
接著，在步驟S405，將所復原的預測信號與所解碼的殘值信號加總，且經過裁剪(clipping)處理而產生解碼圖像信號。
如上所述，本實施形態的畫面內預測編碼資料解碼裝置2係進行將藉由畫面內預測編碼裝置1而產生之編碼資料予以解碼之處理。
接下來，針對用以驗證本發明的有效性而進行之實驗的實驗結果進行說明。
於第14圖，係圖示當如第10圖之方式將refline_x、refline_y的其中一者固定於最近處而將一圖像予以編碼時，針對未被固定之側的refline_x或refline_y的選擇程度求取該選擇機率分佈之實驗的實驗結果。
此處，使用畫面尺寸田CIF尺寸(352x288)的圖像(屬於ISO、ITU_T等標準化所使用之標準圖像之一的Bus圖像)，且令量化參數QP(量化寬度，亦即表示量化的粗略度之參數)為28，且針對15張圖框進行實驗。
在該實驗中，對於每1個4×4區塊，將所選擇的refline_x與refline_y的組合視為一種情況，取得其個數後，針對各組合將機率算出。括號內的數值表示機率。由於對於1≦refline_x且1≦refline_y的部分未進行處理，因此列為非適用(N/A:Not Applicable)。
依據該實驗結果，可知約60%係參照習知技術的位置p0(亦即，refline_x=refline_y=0)，而剩下的約40%係參照p0以外的位置。
亦即，可驗證出有相當大之比例為使用refline_x=refline_y=0以外的參照像素較佳。
於第15圖及第16圖係圖示當使量化參數QP的值變化時，就第14圖所示之選擇機率會如何推移而求得之實驗結果。其中，關於圖像，係使用與第14圖的實驗使用的圖像不同之圖像(屬於上述標準圖像之一的Mobile圖像)。
在第15圖係顯示針對p0 (refline_x=refline_y=0)的選擇機率的推移，在第16圖係顯示針對p1 (refline_x=1、refline_y=0)、p2 (refline_x=0、refline_y=1)、p3 (refline_x=2、refline_y=0)、p4 (refline_x=0、refline_y=2)、p5 (refline_x=3、refline_y=0)、以及p6 (refline_x=0、refline_y=3)的選擇機率的推移。
依據該實驗結果，可知當量化參數QP的值增加時，p0的參照機率會增加，與之相對地，p1至p6的參照機率會減少。
上述現象，可判斷其理由為由於當量化參數QP的值增加時，編碼結果的圖像會變得粗且變得有模糊感，因此即使以位於更遠位置的像素作為參照像素來進行畫面內預測，亦無法獲得其效果。
依據該實驗結果，可確認當量化QP的值在8至36的範圍時，大概有接近40至60%係參照p0以外的位置之事實。據此能夠驗證，當未考慮參照來源資訊的編碼量時，碼率失真成本特性確實有提升。
在本發明中係必須將參照來源資訊予以編碼。因此，可預見會增加該部分的編碼量，因此有必要比較習知手法與本發明的編碼性能。
於第17圖係圖示針對該點進行實驗所得之結果。此處，圖中，橫軸表示產生編碼量，縱軸表示畫質。此外，圖中所示之JM曲線表示習知手法的實驗結果，Proposed的曲線表示未加入參照來源資訊的編碼量時應用本發明的實驗結果，Proposed+OH的曲線表示加入參照來源資訊的編碼量時應用本發明的實驗結果。
此實驗係使用CIF尺寸的3種圖像(分別為屬於上述標準圖像之Bus圖像、Mobile圖像、Football圖像)，且使量化參數QP的值從8至36以每4單位進行變化，且就各圖像針對15張圖框進行實驗，求取各圖像的實驗結果。
其中，關於此處所求得之參照來源資訊的編碼量，係如第15圖及第16圖所示，自各編碼對象圖像的選擇機率分佈以圖框單位測定0次熵(entropy)而算出。
第17圖的橫軸表示產生編碼量，縱軸表示畫質。因此，愈往左上角表示愈佳的狀態。
從此實驗結果可知，當未加入參照來源資訊的編碼量時，本發明的性能係總比習知手法佳。但加入參照來源資訊編碼量時，本發明的性能則有較習知手法劣化的情形與較習知手法提升的情形。
當整體編碼的資訊量增加時(亦即，高位元率(bit rate)條件下)時，本發明的效果會變大。此可判斷為係由於參照來源的編碼量佔有的比例相對變小的關係。
藉由以上的實驗結果，能夠驗證在高位元率條件下，本發明與習知的手法相比，能夠獲得碼率失真成本特性的改善。
另外，上述的標準圖像係可從http://media.xiph.org/video/derf與http://trace.eas.asu.edu/yuv/index.html等處獲得。
 [產業上的利用可能性]
依據本發明，對於習知技術的畫面內預測無法妥善處理之含有遮蔽或雜訊之圖像、或空間頻率的類似信號為週期性產生之圖像等，能夠執行有效率的畫面內預測，而能夠提升壓縮效率。
1‧‧‧畫面內預測編碼裝置
2‧‧‧畫面內預測編碼資料解碼裝置
10‧‧‧成本計算迴圈部
11‧‧‧參照來源資訊編碼部
12‧‧‧畫面內編碼部
20‧‧‧解碼部
21‧‧‧預測信號復原部
22‧‧‧殘值信號解碼部
23‧‧‧解碼圖像產生部
100‧‧‧參照像素候補設定部
101‧‧‧參照像素候補資訊記憶部
102‧‧‧參照來源資訊選擇部
103‧‧‧模式選擇部
104‧‧‧畫面內預測部
105‧‧‧成本判定部
106‧‧‧最小成本保持部
107‧‧‧最小成本初始化部
108‧‧‧迴圈結束判定部
第1圖係顯示本發明之一處理例圖。
第2圖係顯示本發明之一處理例圖。
第3圖係顯示本發明的畫面內預測編碼裝置的一實施形態例。
第4圖係關於上述實施形態例之參照像素的說明圖。
第5圖係上述實施形態例的畫面內預測編碼裝置執行的流程圖。
第6圖係關於上述實施形態例之參照像素的說明圖。
第7圖係以上述實施形態例執行之畫面內預測例的說明圖。
第8圖係能夠以上述實施形態例執行之畫面內預測例的說明圖。
第9圖係上述實施形態例的畫面內預測編碼裝置能夠執行的流程圖。
第10圖係按照第9圖的流程圖時的畫面內預測的說明圖。
第11圖係上述實施形態例的畫面內預測編碼裝置能夠執行的流程圖。
第12圖係顯示屬於本發明的一實施形態例之畫面內預測編碼資料解碼裝置的構成圖。
第13圖係上述實施形態例的畫面內預測資料解碼裝置所執行之流程圖。
第14圖係用以驗證本發明的有效性而進行之實驗的實驗結果說明圖。
第15圖係同樣為用以驗證本發明的有效性而進行之實驗的實驗結果說明圖。
第16圖係同樣為用以驗證本發明的有效性而進行之實驗的實驗結果說明圖。
第17圖係同樣為用以驗證本發明的有效性而進行之實驗的實驗結果說明圖。
第18圖係習知技術的說明圖。
1‧‧‧畫面內預測編碼裝置
10‧‧‧成本計算迴圈部
11‧‧‧參照來源資訊編碼部
12‧‧‧畫面內編碼部
100‧‧‧參照像素候補設定部
101‧‧‧參照像素候補資訊記憶部
102‧‧‧參照來源資訊選擇部
103‧‧‧模式選擇部
104‧‧‧畫面內預測部
105‧‧‧成本判定部
106‧‧‧最小成本保持部
107‧‧‧最小成本初始化部
.108‧‧‧迴圈結束判定部

Claims (12)

  1. 一種影像編碼方法，係使用畫面內預測之影像編碼方法，具備以下步驟：將位於距離編碼對象區塊預定距離範圍內之像素設定作為參照像素的候補之步驟；一邊變更距離編碼對象區塊的距離條件一邊從前述參照像素候補之中依序選擇用於編碼對象區塊的畫面內預測之參照像素，並根據該所選擇的參照像素來產生預測信號之步驟；利用前述所產生的預測信號來算出將編碼對象區塊進行畫面內預測編碼時的編碼成本之步驟；根據前述所算出的各編碼成本來最終地決定用於編碼對象區塊的畫面內預測之參照像素之步驟；以及將表示前述所決定的參照像素的位置之資訊予以編碼之步驟；其中，於前述產生預測信號之步驟所選擇之參照像素係包含，位於編碼對象區塊的上側之構成1條參照行列(line)的像素之集合以及、位於編碼對象區塊的左側之構成1條參照行列的像素之集合中之至少一者，並一邊變更自編碼對象區塊至該參照行列之間的距離條件，一邊產生於各距離條件下之預測信號。
  2. 如申請專利範圍第1項之影像編碼方法，其中，在產生前述預測信號之步驟中選擇出之參照像素係包含，位於編碼對象區塊的上側之構成1條參照行列(line) 的像素的集合、位於編碼對象區塊的左側之構成1條參照行列的像素的集合、以及位於該兩條參照行列的交點之像素，並一邊變更自編碼對像區塊至該各參照行列之間的距離條件，一邊於各距離條件下產生預測信號。
  3. 如申請專利範圍第2項之影像編碼方法，其中，在產生前述預測信號之步驟中，係將前述參照行列中任一者固定為最靠近編碼對象區塊之行列，並且將屬於另一者的行列設定為可變，藉此而選擇參照像素，並根據該所選擇的參照像素來產生預測信號。
  4. 如申請專利範圍第1項之影像編碼方法，其中，在設定前述參照像素候補之步驟中，係依據表示量化的大小之參數值來使前述參照像素候補設定用之前述距離範圍進行變化。
  5. 如申請專利範圍第1項之影像編碼方法，其中，在產生前述預測信號之步驟中，復具備：針對所選擇的參照像素，依序使用對應於複數個預測模式之預測方法而產生各個情況的預測信號；在算出前述編碼成本之步驟中，係使用前述所產生的各預測信號來算出各個前述編碼成本；且將用於使參照像素決定之編碼成本的算出之預測信號的預測模式予以編碼之步驟。
  6. 一種影像解碼方法，係具備以下步驟：將表示係利用位於距離編碼對象區塊有多遠的位 置之參照像素來進行編碼之參照來源資訊的編碼資料予以解碼，藉此獲得該參照來源資訊之步驟；根據前述所獲得的參照來源資訊來取得用於編碼對象區塊的畫面內預測的編碼之參照像素之步驟；以及根據前述所取得的參照像素來將用於編碼對象區塊的畫面內預測的編碼之預測信號予以復原，並利用經該復原而得之預測信號來產生解碼圖像信號之步驟；其中，於上述之編碼中，前述參照像素係包含，位於編碼對象區塊的上側之構成1條參照行列的像素之集合、以及位於編碼對象區塊的左側之構成1條參照行列的像素之集合之中至少一者，並一邊變更自編碼對象區塊至該參照行列之間的距離條件，一邊於各距離條件下產生預測信號。
  7. 一種影像編碼裝置，其係使用畫面內預測之影像編碼裝置，具備以下單元：將位於距離編碼對象區塊預定距離範圍內之像素設定作為參照像素的候補之設定單元；一邊變更距離編碼對象區塊的距離條件一邊從前述參照像素候補之中依序選擇用於編碼對象區塊的畫面內預測之參照像素，並根據該所選擇的參照像素來產生預測信號之產生單元；利用前述所產生的預測信號來算出將編碼對象區 塊進行畫面內預測編碼時的編碼成本之算出單元；根據前述所算出的各編碼成本來最終地決定用於編碼對象區塊的畫面內預測之參照像素之決定單元；以及將表示前述所決定的參照像素的位置之資訊予以編碼之編碼單元；其中，前述產生預測信號之單元所選擇之參照像素係包含，位於編碼對象區塊的上側之構成1條參照行列的像素之集合、以及位於編碼對象區塊的左側之構成1條參照行列的像素之集合之中至少一者，並一邊變更自編碼對象區塊至該參照行列之間的距離條件，一邊於各距離條件下產生預測信號。
  8. 一種影像解碼裝置，其係使用畫面內預測之影像解碼裝置，具備以下單元：將表示係利用位於距離編碼對象區塊有多遠的位置之參照像素來進行編碼之參照來源資訊的編碼資料予以解碼，藉此獲得該參照來源資訊之單元；根據前述所獲得的參照來源資訊來取得用於編碼對象區塊的畫面內預測的編碼之參照像素之單元；以及根據前述所取得的參照像素來將用於編碼對象區塊的畫面內預測的編碼之預測信號予以復原，並利用經該復原而得之預測信號來產生解碼圖像信號之單元；其中， 於上述之編碼中，前述參照像素係包含，位於編碼對象區塊的上側之構成1條參照行列的像素之集合、以及位於編碼對象區塊的左側之構成1條參照行列的像素之集合之中至少一者，並一邊變更自編碼對象區塊至該參照行列之間的距離條件，一邊於各距離條件下產生預測信號。
  9. 一種影像編碼程式，係用以使電腦執行用於實現申請專利範圍第1項之影像編碼方法之處理。
  10. 一種電腦可讀取的記錄媒體，係記錄有用以使電腦執行用於實現申請專利範圍第1項之影像編碼方法之處理的影像編碼程式。
  11. 一種影像解碼程式，係用以使電腦執行用於實現申請專利範圍第6項之影像解碼方法之處理。
  12. 一種電腦可讀取的記錄媒體，係記錄有用以使電腦執行用於實現申請專利範圍第6項之影像解碼方法之處理的影像解碼程式。
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