WO2011099440A1 - 動きベクトル予測符号化方法、動きベクトル予測復号方法、動画像符号化装置、動画像復号装置およびそれらのプログラム - Google Patents
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Definitions
- FIG. 11 shows a configuration example of a motion compensation unit in a conventional video decoding device.
- the motion compensation unit 200 in the conventional video decoding device includes a motion vector calculation unit 201, a prediction signal creation unit 202, a motion vector memory 203, and a motion vector prediction unit 204.
- a motion vector of a block not included in a candidate may be more effective for prediction.
- the number of candidate blocks is increased, not just the nearest block.
- the reference motion vector that is not appropriate in the prior art “a” may be included in the candidates, and the prediction efficiency may deteriorate.
- the code amount of the identifier of the reference motion vector used for prediction is increased, there is a possibility that the coding efficiency may be deteriorated.
- the present invention not only the neighboring blocks of the encoding target block but also a large number of motion vectors in a predetermined range are set as primary candidate reference motion vectors.
- reliability is calculated using encoded information or decoded information.
- the primary candidate reference motion vector is narrowed down according to the reliability, and the narrowed result is set as the secondary candidate reference motion vector.
- Subsequent processing uses the secondary candidate reference motion vector as input, obtains a motion vector predictor using the same method as the conventional motion vector predictive coding, and encodes the prediction residual between the motion vector predictor and the motion vector.
- not only the neighboring blocks of the decoding target block but also a number of surrounding motion vectors are set as primary candidate reference motion vectors.
- reliability is calculated using decoded information.
- the primary candidate reference motion vector is narrowed down according to the reliability, and the narrowed result is set as the secondary candidate reference motion vector.
- Subsequent processing uses the secondary candidate reference motion vector as input, obtains a motion vector predictor using the same method as conventional motion vector predictive decoding, and calculates the motion vector by adding the motion vector predictor to the decoded prediction residual. To do.
- the entropy of the motion vector prediction residual is reduced and the code amount of the motion vector is reduced. Since the encoded data of the moving image includes the code amount of the motion vector, the encoding efficiency of the moving image is improved as compared with the method using the conventional techniques a, b, and c.
- FIG. 2 is a block diagram illustrating a motion compensation unit illustrated in FIG. 1. It is a block diagram which shows the moving image decoding apparatus by one Embodiment of this invention.
- FIG. 4 is a block diagram illustrating a motion compensation unit illustrated in FIG. 3. It is a flowchart which shows the motion vector prediction process by one Embodiment of this invention. It is a figure which shows the 1st example of a setting of the primary candidate reference motion vector by one Embodiment of this invention. It is a figure which shows the 2nd example of a setting of the primary candidate reference motion vector by one Embodiment of this invention.
- the motion compensation unit 18 performs a motion search on the video signal of the encoding target block with reference to the reference image stored in the frame memory 17 and outputs a prediction signal of the encoding target block.
- the motion compensation unit 18 predicts a motion vector as a result of motion search, predicts a motion vector using encoded information, and obtains a motion vector as a result of motion search and a predicted motion. The difference from the vector is calculated, and the result is output to the information source encoding unit 13 as a motion vector prediction residual.
- the motion compensation unit 18 does not simply use the motion vector of the encoded block in the vicinity of the encoding target block in predicting the motion vector. That is, the motion compensation unit 18 sets several primary candidate reference motion vectors, and calculates the reliability of these primary candidate reference motion vectors from the encoded information. Next, the motion compensation unit 18 narrows down the primary candidate reference motion vectors to a small number of secondary candidate reference motion vectors according to the reliability, and then calculates a predicted motion vector using the secondary candidate reference motion vectors. To do. The process of calculating the predicted motion vector using the secondary candidate reference motion vector can be performed using a motion vector prediction method similar to the conventional technique.
- the reference motion vector determination unit 185 selects M primary candidate reference motion vectors (M is an integer greater than or equal to 1 and less than N) from the top in descending order of reliability calculated by the reliability calculation unit 184. Elected as a vector.
- the motion vector calculation unit 251 uses the motion vector prediction residual obtained by decoding the encoded bitstream and the information that the motion vector prediction unit 257 has decoded.
- the predicted motion vector predicted is added, and a motion vector used for decoding is output.
- This motion vector is stored in the motion vector memory 253 and is output to the prediction signal creation unit 252.
- the prediction signal creation unit 252 reads the decoded signal at the reference image position indicated by the input motion vector, and outputs it as the prediction signal of the decoding target block.
- the value of the motion vector Vi can be arbitrarily determined in advance so as to be the same value on the encoding side and the decoding side.
- the values of these motion vectors Vi may be stored in a table in advance.
- the reliability calculation unit 184 calculates the reliability for each of the N primary candidate reference motion vectors set by the primary candidate reference motion vector setting unit 183 using the encoded information.
- the reliability is a quantitative expression of the effectiveness of the primary candidate reference motion vector in the motion vector prediction in the encoding (decoding) target block. This reliability is calculated for only the N primary candidate reference motion vectors using only information that has already been decoded when decoding starts on the decoding side.
- the template 32 Since the template 32 has a high correlation with the image signal of the encoding target block 31, it is possible to specify a secondary candidate reference block effective for motion vector prediction by using the similarity.
- FIG. 9A is a flowchart of the reference motion vector determination process.
- the reference motion vector determination unit 185 arranges the reliability of the primary candidate reference motion vectors calculated by the reliability calculation unit 184 in descending order, and outputs the first M candidate candidate reference motion vectors having the highest reliability. Set as a candidate reference motion vector.
- the secondary candidate reference motion vector is determined as a reference motion vector as follows.
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Abstract
Description
本願は、2010年2月9日に日本に出願された特願2010-26129号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
(a)メディアン予測符号化(H.264など)〔以下、従来技術aという〕
(b)参照動きベクトル指定による予測符号化〔以下、従来技術bという〕
図12は、従来の動きベクトルの予測符号化方式の例を説明する図である。従来技術aおよび従来技術bでは、動きベクトルを符号化(復号も同様)する際に、図12に示すような符号化対象ブロックの近隣の符号化済みブロックの動きベクトル(符号化済み動きベクトル)を参照動きベクトルとして用いて予測を行って、動きベクトルの符号化を行う。
(1)多数(N個)の1次候補参照動きベクトルを利用する。
(2)復号側で符号化(復号)対象ブロックを復号開始する時点ですでに復号済みの情報のみを利用して、各1次候補参照動きベクトルがどれだけ予測に適しているかを示す評価値(以下、信頼度)を求める。
(3)信頼度に応じて、1次候補参照動きベクトルをM(<N)個の2次候補参照動きベクトルに絞り込む。
(4)M個の2次候補参照動きベクトルを利用して予測動きベクトルを作成する。
動きベクトル予測残差算出部187は、動き探索部181が算出した動きベクトルと、動きベクトル予測部186が算出した予測動きベクトルとの残差を算出し、算出された残差を動きベクトル予測残差として出力する。
最初に、1次候補参照動きベクトル設定部183(または254)は、N個の1次候補参照動きベクトルを設定する。このN個の1次候補参照動きベクトルを設定する方法として、例えば次のような方法を用いることができる。
図6Aに示すように、符号化対象ブロック31の位置を基準として、それから所定の範囲内の予め定められたN個の動きベクトルVi(i=1,2,…,N)を、1次候補参照動きベクトルとする。この動きベクトルViの値は、符号化側と復号側で同じ値となるように予め任意に決めることができる。これらの動きベクトルViの値を、予めテーブル化して保持しておくようにしてもよい。
図6Bに示すように、符号化対象ピクチャ3において、符号化対象ブロック31の近隣にある多数(この例では10個)の符号化済みブロックB1~B10の符号化に用いた動きベクトルを、1次候補参照動きベクトルとして設定する。この場合にも、復号側では、符号化側で用いた1次候補参照動きベクトルと同じ動きベクトルを、復号済みの動きベクトルから設定することができる。
前述した設定例1でN1個の1次候補参照動きベクトルを選び、設定例2でN2個の1次候補参照動きベクトルを選んで、合計N個(N=N1+N2)の1次候補参照動きベクトルを設定する。
この設定例4では、符号化済みブロックの動きベクトルと、これらの動きベクトルについて所定範囲内の動きベクトルとを、1次候補参照動きベクトルとする。例えば、ある符号化済みベクトルの動きベクトル(10,20)について、所定範囲を、X,Y方向にそれぞれ±1の範囲とした場合、動きベクトル(10,20)に加え、動きベクトル(9,20)、(11,20)、(10,19)、(10,21)、(9,19)、(9,21)、(11,19)、および(11,21)も候補とする。すなわち、1つの符号化済みブロックの動きベクトルに対して合計9個の1次候補参照動きベクトルが候補となる。最初に候補に入れる符号化済みブロックの動きベクトルをK個として、K個すべての周辺も候補に入れると、9×K個の1次候補参照動きベクトルを利用することになる。ただし、復号側と共通であれば、すべての符号化済みブロックの動きベクトルの周辺を候補に入れるのではなく、一部分でもよい。
信頼度計算部184(または255)は、1次候補参照動きベクトル設定部183が設定したN個の1次候補参照動きベクトルの各々について、符号化済みの情報を用いて信頼度を算出する。ここで、信頼度は、符号化(復号)対象ブロックでの動きベクトル予測における1次候補参照動きベクトルの有効性を定量的に表現したものである。この信頼度は、N個の1次候補参照動きベクトルについて、復号側で符号化対象ブロックを復号開始する時点ですでに復号済みの情報のみを利用して計算する。
次に、参照動きベクトル決定部185(または256)において、各1次候補参照動きベクトルの信頼度情報に基づき、N個の1次候補参照動きベクトルをM個(1≦M<N)の2次候補参照動きベクトルに絞り込む。
動きベクトル予測部186(または257)は、参照動きベクトル決定部185が選出した2次候補参照動きベクトルを利用して、符号化対象ブロックの予測動きベクトルを作成する。本実施形態において重要なポイントは、多数の1次候補参照動きベクトルを信頼度によって絞り込むことにより、信頼度の高い2次候補参照動きベクトルを用いて、動きベクトル予測残差を算出するための予測動きベクトルを求める点にある。したがって、2次候補参照動きベクトルから予測動きベクトルを求める処理は、図10や図11で説明した従来技術の動きベクトル予測部103(または204)の処理と同様でよい。しかし、必ずしも従来技術と同じ処理でなければならないわけではなく、異なる処理によって予測動きベクトルを求めて、本実施形態を実施することもできる。
2 動画像復号装置
10 予測残差信号算出部
11 直交変換部
12 量子化部
13 情報源符号化部
14,21 逆量子化部
15,22 逆直交変換部
16 復号信号算出部
17,24 フレームメモリ
18,25 動き補償部
181 動き探索部
182,253 動きベクトルメモリ
183,254 1次候補参照動きベクトル設定部
184,255 信頼度計算部
185,256 参照動きベクトル決定部
186,257 動きベクトル予測部
187 動きベクトル予測残差算出部
20 情報源復号部
23 復号信号算出部
251 動きベクトル算出部
252 予測信号作成部
Claims (12)
- 符号化対象画像を複数のブロックに分割し、前記ブロックごとに動き補償を用いて符号化する動画像符号化方式における動きベクトル予測符号化方法において、
符号化済みの参照画像を用いて、前記符号化対象画像における符号化対象ブロックの動き探索を行うことによって動きベクトルを算出するステップと、
符号化済みブロックの符号化に用いた動きベクトルまたは所定値の動きベクトルからなるN個(Nは2以上の整数)の動きベクトルを1次候補参照動きベクトルとして抽出するステップと、
前記符号化対象ブロックでの動きベクトル予測における有効性を定量的に表す前記1次候補参照動きベクトルの信頼度を、前記N個の1次候補参照動きベクトルのそれぞれについて符号化済みの画像情報を用いて算出するステップと、
前記N個の1次候補参照動きベクトルのうち前記信頼度が大きい上位M個(Mは1以上かつN未満の所定の整数)の1次候補参照動きベクトルを2次候補参照動きベクトルとして選出するステップと、
前記2次候補参照動きベクトルを用いて前記符号化対象ブロックの予測動きベクトルを算出し、前記動き探索によって算出された動きベクトルと前記予測動きベクトルとの残差を、動きベクトルの符号化情報として符号化するステップと、
を有する動きベクトル予測符号化方法。 - 請求項1記載の動きベクトル予測符号化方法において、
前記N個抽出すべき1次候補参照動きベクトルが前記M個より小さいM′個しか抽出できなかった場合に、M′個の1次候補参照動きベクトルを、前記2次候補参照動きベクトルとして選出する
動きベクトル予測符号化方法。 - 請求項1または2に記載の動きベクトル予測符号化方法において、
前記1次候補参照動きベクトルの信頼度を算出するステップでは、前記符号化対象ブロックに隣接する符号化済み画素の集合をテンプレートとして用い、前記参照画像上で前記1次候補参照動きベクトル分だけ前記テンプレートの領域をずらした領域をマッチング対象領域として設定し、前記テンプレートの前記符号化済み画素の集合と前記マッチング対象領域における画素の集合との類似度を前記信頼度として算出する
動きベクトル予測符号化方法。 - 請求項1から3のいずれか1項に記載の動きベクトル予測符号化方法において、
前記1次候補参照動きベクトルを抽出するステップでは、前記符号化済みブロックの符号化に用いた動きベクトルに加え、当該動きベクトルの各々を基準とした所定の範囲内の動きベクトルを設定する
動きベクトル予測符号化方法。 - 複数のブロックに分割されて符号化された動画像の復号対象画像を、前記ブロックごとに動き補償を用いて復号する動画像復号方式における動きベクトル予測復号方法において、
復号対象ブロックの動きベクトル予測残差を復号するステップと、
復号済みブロックの復号に用いた動きベクトルまたは所定値の動きベクトルからなるN個(Nは2以上の整数)の動きベクトルを1次候補参照動きベクトルとして抽出するステップと、
前記復号対象ブロックでの動きベクトル予測における有効性を定量的に表す前記1次候補参照動きベクトルの信頼度を、前記N個の1次候補参照動きベクトルのそれぞれについて復号済みの画像情報を用いて算出するステップと、
前記N個の1次候補参照動きベクトルのうち前記信頼度が大きい上位M個(Mは1以上かつN未満の所定の整数)の1次候補参照動きベクトルを2次候補参照動きベクトルとして選出するステップと、
前記2次候補参照動きベクトルを用いて前記復号対象ブロックの予測動きベクトルを算出し、前記復号された動きベクトル予測残差と前記予測動きベクトルとを加算して前記復号対象ブロックの動きベクトルを算出するステップと、
を有する動きベクトル予測復号方法。 - 請求項5記載の動きベクトル予測復号方法において、
前記N個抽出すべき1次候補参照動きベクトルが前記M個より小さいM′個しか抽出できなかった場合に、M′個の1次候補参照動きベクトルを、前記2次候補参照動きベクトルとして選出する
動きベクトル予測復号方法。 - 請求項5または6記載の動きベクトル予測復号方法において、
前記1次候補参照動きベクトルの信頼度を算出するステップでは、前記復号対象ブロックに隣接する復号済み画素の集合をテンプレートとして用い、復号済みの参照画像上で前記1次候補参照動きベクトル分だけ前記テンプレートの領域をずらした領域をマッチング対象領域として設定し、前記テンプレートの前記復号済み画素の集合と前記マッチング対象領域における画素の集合との類似度を信頼度として算出する
動きベクトル予測復号方法。 - 請求項5から7のいずれか1項に記載の動きベクトル予測復号方法において、
前記1次候補参照動きベクトルを抽出するステップでは、前記復号済みブロックの復号に用いた動きベクトルに加え、当該動きベクトルの各々を基準とした所定の範囲内の動きベクトルを設定する
動きベクトル予測復号方法。 - 符号化対象画像を複数のブロックに分割し、前記ブロックごとに動き補償を用いて動画像を符号化する動画像符号化装置において、
符号化済みの参照画像を用いて、前記符号化対象画像における符号化対象ブロックの動き探索を行うことによって動きベクトルを算出する動き探索部と、
符号化済みブロックの符号化に用いた動きベクトルまたは所定値の動きベクトルからなるN個(Nは2以上の整数)の動きベクトルを1次候補参照動きベクトルとして抽出する1次候補参照動きベクトル設定部と、
前記符号化対象ブロックでの動きベクトル予測における有効性を定量的に表す前記1次候補参照動きベクトルの信頼度を、前記N個の1次候補参照動きベクトルのそれぞれについて符号化済みの画像情報を用いて算出する信頼度計算部と、
前記N個の1次候補参照動きベクトルのうち前記信頼度が大きい上位M個(Mは1以上かつN未満の所定の整数)の1次候補参照動きベクトルを2次候補参照動きベクトルとして選出する参照動きベクトル決定部と、
前記2次候補参照動きベクトルを用いて前記符号化対象ブロックの予測動きベクトルを算出し、前記動き探索によって算出された動きベクトルと前記予測動きベクトルとの残差を、動きベクトルの符号化情報として符号化する動きベクトル予測部と、
を備える動画像符号化装置。 - 複数のブロックに分割されて符号化された動画像の復号対象画像を、前記ブロックごとに動き補償を用いて復号する動画像復号装置において、
復号対象ブロックの動きベクトル予測残差を復号する情報源復号部と、
復号済みブロックの復号に用いた動きベクトルまたは所定値の動きベクトルからなるN個(Nは2以上の整数)の動きベクトルを1次候補参照動きベクトルとして抽出する1次候補参照動きベクトル設定部と、
前記復号対象ブロックでの動きベクトル予測における有効性を定量的に表す前記1次候補参照動きベクトルの信頼度を、前記N個の1次候補参照動きベクトルのそれぞれについて復号済みの画像情報を用いて算出する信頼度計算部と、
前記N個の1次候補参照動きベクトルのうち前記信頼度が大きい上位M個(Mは1以上かつN未満の所定の整数)の1次候補参照動きベクトルを2次候補参照動きベクトルとして選出する参照動きベクトル決定部と、
前記2次候補参照動きベクトルを用いて前記復号対象ブロックの予測動きベクトルを算出し、前記復号された動きベクトル予測残差と前記予測動きベクトルとを加算して前記復号対象ブロックの動きベクトルを算出する動きベクトル予測部と、
を備える動画像復号装置。 - 請求項1から4のいずれか1項に記載の動きベクトル予測符号化方法をコンピュータに実行させるための動きベクトル予測符号化プログラム。
- 請求項5から8のいずれか1項に記載の動きベクトル予測復号方法をコンピュータに実行させるための動きベクトル予測復号プログラム。
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