WO2011099468A1 - 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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motion vector
primary candidate
candidate reference
block
decoding
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正樹 北原
清水　淳
真由子 渡邊
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日本電信電話株式会社
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    • H04N19/56—Motion estimation with initialisation of the vector search, e.g. estimating a good candidate to initiate a search

Definitions

  • the present invention relates to a moving picture coding technique for predictively coding a motion vector.
  • the present invention relates to a motion vector predictive encoding method, a motion vector predictive decoding method, a video encoding device, a video decoding device, and a motion vector for improving motion vector prediction efficiency and improving video encoding efficiency. It is about those programs.
  • This application claims priority to Japanese Patent Application No. 2010-026130 filed in Japan on February 9, 2010, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • motion vector prediction coding is performed in order to efficiently encode a motion vector.
  • FIG. 11 shows a configuration example of a motion compensation unit in a conventional video encoding apparatus.
  • the motion compensation unit 100 in the conventional video encoding apparatus includes a motion search unit 101, a motion vector memory 102, a motion vector prediction unit 103, and a prediction residual calculation unit 104.
  • the motion search unit 101 When the video signal of the encoding target block is input, the motion search unit 101 performs a motion search by collating with the decoded signal of the encoded reference image, calculates a motion vector, and stores it in the motion vector memory 102 To do.
  • the motion vector prediction unit 103 reads a motion vector used for encoding an encoded block in the vicinity of the encoding target block from the motion vector memory 102, and calculates a prediction motion vector using these as a reference motion vector. .
  • the prediction residual calculation unit 104 calculates a residual between the motion vector calculated by the motion search unit 101 and the prediction motion vector calculated by the motion vector prediction unit 103, and outputs a motion vector prediction residual. This motion vector prediction residual is encoded and output as motion vector encoding information.
  • FIG. 12 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.
  • the motion vector calculation unit 201 generates a motion vector by adding the motion vector prediction residual decoded from the encoded stream and the prediction motion vector predicted by the motion vector prediction unit 204, and uses the motion vector as a motion vector memory.
  • the data is stored in 203 and output to the prediction signal creation unit 202.
  • the prediction signal creation unit 202 reads the decoded signal from the reference image that has been decoded according to the motion vector, and outputs it as the prediction signal of the decoding target block.
  • the motion vector prediction unit 204 reads a motion vector used for decoding a decoded block in the vicinity of the decoding target block from the motion vector memory 203, and calculates a prediction motion vector using them as a reference motion vector.
  • FIG. 13 is a diagram for explaining an example of a conventional motion vector predictive coding method.
  • a motion vector encoded motion vector
  • a motion vector encoded motion vector
  • the median of the reference motion vector is used as a predicted motion vector, and the error (referred to as motion vector prediction residual) between the motion vector of the encoding target block and the predicted motion vector is encoded.
  • motion vector prediction residual the error between the motion vector of the encoding target block and the predicted motion vector
  • a coding device selects a motion vector to be used for prediction from among the reference motion vectors, and encodes a reference motion vector identifier to be used for prediction together with a motion vector prediction residual ( Non-patent document 2).
  • a technique for predicting a motion vector of a block to be encoded instead of encoding a motion vector by obtaining a motion vector prediction residual a technique for predicting a motion vector by template matching (hereinafter, conventional technique c) is used. Called).
  • the prior art c is a motion vector prediction method for motion compensation without encoding the motion vectors the encoding side (see Non-Patent Document 3).
  • FIG. 14 is a diagram illustrating motion vector prediction based on conventional template matching.
  • a template a set of pixels that are adjacent to the encoding target block and have been encoded as shown in FIG. Is called a template
  • a motion search is performed for a predetermined search range on the reference image (this process is called template matching).
  • template matching a region in which the region at the same position as the template on the reference image is shifted by the motion vector
  • SAD Search for similarities such as Sum of Absolute Differences.
  • Motion compensation is performed using the motion vector obtained thereby. Since the same processing can be performed on the decoding side using a template that is a set of decoded pixels, there is an advantage that motion compensation can be performed without encoding a motion vector.
  • the prediction efficiency of a motion vector decreases when there is no reference motion vector effective for prediction in neighboring blocks. It is also conceivable to use the reference motion vectors of a large number of blocks included not only in the vicinity of the encoding target block but also in a wider range for prediction. However, if this is done by the method of the prior art, the prediction efficiency and the coding efficiency will deteriorate.
  • FIG. 15 is a diagram for explaining a problem of the prior art.
  • the neighboring block of the encoding target block is the boundary of the subject Obj and when there is occlusion (when the corresponding point of the neighboring block is hidden by some subject in the reference image), the subject is If it is not a rigid body, the reference motion vector of the neighboring block may not be suitable for the motion vector prediction of the encoding target block, or intra coding may be performed and the reference motion vector itself may not exist. In such a case, the prediction efficiency is deteriorated in both the conventional technique a and the conventional technique b.
  • 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, so that the coding efficiency may be deteriorated.
  • the conventional technique c is a motion vector prediction method for performing motion compensation without encoding a motion vector on the encoding side. Therefore, consider applying this to the problems of the prior art described above. That is, it is considered that a motion vector prediction residual is generated from a motion vector of a target block to be encoded obtained by generating a motion vector predictor using template matching of the conventional technique c and a normal motion search and encoded. . In this case, there are the following problems.
  • the search can be performed without using the encoded motion vectors of the neighboring blocks of the encoding target block. For this reason, even when the encoded motion vector is not effective for prediction, there is a possibility that an effective predicted motion vector can be created. However, since the predicted motion vector is determined only from the template, a motion vector indicating an area unrelated to the encoding target block is used as the predicted motion vector, and the prediction efficiency may deteriorate.
  • An object of the present invention is to solve the above-described problems, improve the prediction efficiency of motion vectors, and improve the encoding efficiency of moving images.
  • the prediction efficiency of a motion vector means the degree of similarity between a motion vector to be predicted and a predicted motion vector. Specifically, it is assumed that the prediction efficiency is high when the length of the difference vector between these two vectors is small.
  • the outline of the present invention is as follows.
  • the present invention performs motion vector prediction for each block on the encoding side and decoding side by the following method.
  • N a large number of encoded primary candidate blocks determined by the position of the encoding target block
  • the primary candidate reference motion vectors are narrowed down to M ( ⁇ N) secondary candidate reference motion vectors according to the reliability.
  • a predicted motion vector is created using M secondary candidate reference motion vectors.
  • processing 1 to processing 3 are performed as preprocessing of motion vector predictive coding (processing 4 below) similar to the conventional one.
  • N blocks (N is an integer greater than or equal to 2) are set as primary candidate blocks, and N primary candidate reference motion vectors are determined from the motion vectors used for encoding the primary candidate blocks.
  • the top M reference candidate motion vectors (M is an integer greater than or equal to 1 and less than N) with high reliability are used as secondary candidate reference motion vectors. elect.
  • a prediction motion vector of the encoding target block is calculated using the secondary candidate reference motion vector, and a residual between the motion vector obtained by the motion search of the encoding target block and the prediction motion vector is calculated as a motion vector. It encodes as encoding information.
  • a median value of M secondary candidate reference motion vectors is selected, or M secondary candidate reference motion vectors are selected. Conventional methods such as selecting a secondary candidate reference motion vector having the smallest prediction residual among the vectors and encoding the motion vector identifier together with the prediction residual can be used.
  • motion vectors of a large number of primary candidate blocks in a predetermined range in at least one of an encoding target image and an encoded image as well as neighboring blocks of the encoding target block To determine a primary candidate reference motion vector. Then, reliability is calculated for each primary candidate reference motion vector 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. In the subsequent processing, using the secondary candidate reference motion vector as an input, for example, using the same method as the conventional motion vector predictive coding, a predicted motion vector is obtained, and the prediction residual between the predicted motion vector and the motion vector is coded .
  • motion vectors of a large number of predetermined primary candidate blocks are set as primary candidate reference motion vectors.
  • the reliability is calculated using the 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 predicted motion vector using the same method as conventional motion vector predictive decoding, and calculates the motion vector by adding the predicted motion vector to the decoded prediction residual. To do.
  • a method of calculating the reliability for example, a set of encoded pixels adjacent to the encoding target block is used as a template, and an area that is spatially identical to the template on the reference image is shifted by the primary candidate reference motion vector. It is possible to use a method of calculating the similarity between the matching target region and the template and setting the similarity as the reliability.
  • the reliability may be calculated using the smallness of the decoded prediction residual signal in the motion compensation of the primary candidate block from which each primary candidate reference motion vector is calculated as an index of reliability.
  • the reference motion vectors are narrowed down by performing the above processes 1 to 3. This narrowing down can be realized on the decoding side without additional information from the encoding side, and the secondary candidate reference motion vector includes a motion vector effective for prediction. For this reason, prediction efficiency improves from the prior art a, b, c mentioned above.
  • 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.
  • primary candidate reference motion vectors can be set from a large number of primary candidate blocks, and these primary candidate reference motion vectors are motion vectors used for encoding. It corresponds to the motion of the subject in the moving image, and there is a high possibility that a motion vector effective for motion vector prediction is included.
  • the reliability is obtained only for these primary candidate reference motion vectors, it is possible to realize high prediction efficiency with a smaller amount of calculation than in the conventional technique c.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the structural example of the moving image encoder which concerns on embodiment of this invention. It is a figure which shows the detailed structural example of the motion compensation part shown in FIG. It is a figure which shows the structural example of the moving image decoding apparatus which concerns on embodiment of this invention. It is a figure which shows the detailed structural example of the motion compensation part shown in FIG. It is a flowchart of a motion vector prediction process. It is a figure explaining the example of a setting of a primary candidate block. It is a figure explaining the example of a setting of a primary candidate block. It is a figure explaining the example of a setting of a primary candidate reference motion vector. It is a flowchart which shows an example of a reliability calculation process.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a moving image encoding apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • the part of the motion compensation unit 18 is particularly different from the prior art, and the other part is H.264. It is the same as that of a conventional general video encoding apparatus used as an encoder in H.264 and others.
  • the moving image encoding apparatus 1 receives a video signal to be encoded, divides a frame of the input video signal into blocks, encodes each block, and outputs the encoded data as a bit stream.
  • the prediction residual signal calculation unit 10 obtains a difference between the input video signal and the prediction signal that is the output of the motion compensation unit 18, and outputs it as a prediction residual signal.
  • the orthogonal transform unit 11 performs orthogonal transform such as discrete cosine transform (DCT) on the prediction residual signal and outputs a transform coefficient.
  • the quantization unit 12 quantizes the transform coefficient and outputs the quantized transform coefficient.
  • the information source encoding unit 13 entropy encodes the quantized transform coefficient and outputs it as a bit stream.
  • the quantized transform coefficient is also input to the inverse quantization unit 14 where it is inversely quantized.
  • the inverse orthogonal transform unit 15 performs inverse orthogonal transform on the transform coefficient output from the inverse quantization unit 14 and outputs a prediction residual decoded signal.
  • the decoded signal calculation unit 16 adds the prediction residual decoded signal and the prediction signal output from the motion compensation unit 18 to generate a coded decoded signal of the encoding target block.
  • the decoded signal is stored in the frame memory 17 for use as a motion compensation reference image in the motion compensation unit 18.
  • 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 using the encoded information in order to predictively encode a motion vector as a result of motion search, 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 but predicts the motion vector in advance with respect to the position of the encoding target block.
  • a large number of encoded primary candidate blocks at relative positions are set, a primary candidate reference motion vector is set from the motion vectors used for encoding the primary candidate block, and the primary candidate reference is set.
  • the motion vector reliability is calculated from the encoded information, narrowed down to a small number of secondary candidate reference motion vectors according to the reliability, and then the predicted motion vector is calculated using the secondary candidate reference motion vectors.
  • 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.
  • FIG. 2 is a diagram showing a detailed configuration example of the motion compensation unit 18 shown in FIG.
  • the motion compensation unit 18 includes a motion search unit 181, a motion vector memory 182, a primary candidate block motion vector reading unit 183, a reliability calculation unit 184, a reference motion vector determination unit 185, and a motion vector prediction. 186, a motion vector prediction residual calculation unit 187.
  • the motion search unit 181 performs a motion search for matching a block to be coded of an input video signal with a decoded signal of a reference image that has already been coded, and a prediction signal Is generated and output, and a motion vector indicating the matching position is output.
  • This motion vector is stored in the motion vector memory 182 and output to the motion vector prediction residual calculation unit 187.
  • the primary candidate block motion vector reading unit 183 encodes N (N is an integer of 2 or more) primary candidate blocks at predetermined positions, which are encoded in the past and stored in the motion vector memory 182. Are set as primary candidate reference motion vectors and notified to the reliability calculation unit 184.
  • the reliability calculation unit 184 uses the encoded image information (decoded signal) to quantitatively evaluate the effectiveness in motion vector prediction in the encoding target block. Calculate the confidence level to represent.
  • 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, as secondary candidate reference motions. Elected as a vector.
  • the motion vector prediction unit 186 calculates a prediction motion vector of the encoding target block using the secondary candidate reference motion vector selected by the reference motion vector determination unit 185.
  • the motion vector predictor 186 calculates the motion vector predictor in the same manner as in the prior art. For example, the median value in the secondary candidate reference motion vector is used as the motion vector predictor.
  • the secondary candidate reference motion vector having the closest value to the motion vector obtained by the motion search unit 181 is set as a predicted motion vector, and an identifier indicating the motion vector is added to the encoding target, and then the decoding side. It is also possible to notify.
  • the motion vector prediction residual calculation unit 187 calculates a residual between the motion vector calculated by the motion search unit 181 and the prediction motion vector calculated by the motion vector prediction unit 186, and uses the calculated residual as a motion vector prediction residual. Output as difference.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of the moving picture decoding apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • the part of the motion compensation unit 25 is different from the prior art, and the other part is H.264. It is the same as that of a conventional general video decoding device used as a decoder in H.264 and others.
  • the moving picture decoding apparatus 2 outputs the decoded signal of the decoded picture by inputting and decoding the bit stream encoded by the moving picture encoding apparatus 1 shown in FIG.
  • the information source decoding unit 20 entropy-decodes the quantized transform coefficient of the block to be decoded based on the input bitstream and also decodes the motion vector prediction residual.
  • the inverse quantization unit 21 receives a quantized transform coefficient, inversely quantizes it, and outputs a decoded transform coefficient.
  • the inverse orthogonal transform unit 22 performs inverse orthogonal transform on the decoded transform coefficient and outputs a decoded prediction residual signal.
  • the decoding signal calculating section 23, by adding the a prediction signal generated by the motion compensation unit 25 decodes the prediction residual signal to generate a decoded signal of the decoding target block.
  • the decoded signal is output to an external device such as a display device, for use as a reference picture of motion compensation in the motion compensation unit 25, it is stored in the frame memory 24.
  • the motion compensation unit 25 performs motion vector prediction using the decoded information stored in the frame memory 24, and adds the predicted motion vector and the motion vector prediction residual decoded by the information source decoding unit 20.
  • a motion vector is calculated, and a reference signal in the frame memory 24 is referred to based on the motion vector to generate a prediction signal for the decoding target block.
  • the motion compensation unit 25 does not simply use the motion vector of the decoded block in the vicinity of the block to be decoded, but predicts the motion vector by using a predetermined relative position with respect to the position of the block to be decoded. A large number of decoded primary candidate blocks at different positions are set, and a primary candidate reference motion vector is set from the motion vectors used for decoding the primary candidate block.
  • the motion compensation unit 25 calculates the reliability of the primary candidate reference motion vector from the decoded information, narrows down to a small number of secondary candidate reference motion vectors according to the reliability, and then performs secondary candidate reference motion. A predicted motion vector is calculated using the vector. 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.
  • FIG. 4 is a diagram showing a detailed configuration example of the motion compensation unit 25 shown in FIG.
  • the motion compensation unit 25 includes a motion vector calculation unit 251, a prediction signal creation unit 252, a motion vector memory 253, a primary candidate block motion vector reading unit 254, a reliability calculation unit 255, and a reference motion vector.
  • a determination unit 256 and a motion vector prediction unit 257 are provided.
  • 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 a prediction signal of the decoding target block.
  • the primary candidate block motion vector reading unit 254 decodes N (N is an integer of 2 or more) primary candidate blocks at predetermined positions, which have been decoded in the past and stored in the motion vector memory 253.
  • the motion vectors are read out, these motion vectors are set as primary candidate reference motion vectors, and the reliability calculation unit 255 is notified.
  • the reliability calculation unit 255 uses the decoded image information (decoded signal) for each of the N primary candidate reference motion vectors to quantitatively represent the effectiveness in motion vector prediction in the decoding target block. Calculate the degree.
  • the reference motion vector determination unit 256 outputs M primary candidate reference motion vectors (M is an integer of 1 or more and less than N) from the top in the descending order of reliability calculated by the reliability calculation unit 255, as secondary candidate reference motions. Elected as a vector.
  • the motion vector prediction unit 257 calculates the prediction motion vector of the decoding target block using the secondary candidate reference motion vector selected by the reference motion vector determination unit 256.
  • the motion vector prediction unit 257 may calculate the motion vector predictor in the same manner as in the prior art. For example, the median value in the secondary candidate reference motion vector is used as the motion vector predictor.
  • the motion vector indicated by the identifier is set as a predicted motion vector.
  • motion vector prediction processing related to the present invention will be described with reference to FIGS. 5 to 10B. To do. In the following, the description will focus on the motion vector prediction process on the encoding side, but the motion vector prediction process on the decoding side is exactly the same.
  • FIG. 5 shows a flowchart of motion vector prediction processing.
  • the motion vector reading unit 183 (or 254) of the primary candidate block reads the motion vectors of the N primary candidate blocks from the motion vector memory 182 (or 253).
  • the primary candidate block can be selected and set from an encoding (decoding) target picture, or can be selected and set from an encoded picture.
  • FIG. 6A shows an example in which an encoded block in the encoding target picture 3 is set as a primary candidate block.
  • encoded blocks B1 ⁇ B10 numerous in the neighborhood of the encoding target block 31 (10 pieces in this example) is set as the primary candidate blocks.
  • the decoded block in the same position as the primary candidate blocks used in encoding side can be set as the primary candidate blocks.
  • FIG. 6B shows an example in which the encoded block in the encoded picture 30 is set as the primary candidate block. For example, if the position of the block B11 (corresponding position block) in the encoded picture 30 is the same as the position of the encoding target block 31 in the encoding target picture 3, the block B11 and some of its surroundings Blocks B12 to B19 are set as primary candidate blocks.
  • encoded picture block may be set as a primary candidate block, but a plurality of encoded picture blocks may be set as primary candidate blocks.
  • the primary candidate block motion vector reading unit 183 determines whether each of the N primary candidate blocks is a block of an encoded picture (or a decoded picture). If the primary candidate block is an encoded picture block, the motion vector reading unit 183 of the primary candidate block executes the next step S3.
  • Step S3 If the primary candidate block is an encoded picture, the motion vector itself used for encoding is not used as the primary candidate reference motion vector, but corresponds to the reference image of the encoding target picture. Process motion vectors.
  • the motion vector is processed as follows.
  • V V c ⁇ (T r ⁇ T e ) / (T r2 ⁇ T c )
  • the “time” of the above picture is the display time information of the picture, Any device may be used as long as it indicates the relative time relationship of pictures, such as POC (Picture Order Count) defined in the H.264 standard.
  • POC Picture Order Count
  • FIG. 7 shows a setting example of the primary candidate reference motion vector for the primary candidate block of the encoded picture.
  • the encoded picture may be any picture as long as it is an inter picture (a picture that is encoded by performing motion compensation). For example, H.M. In the case of a B picture in H.264, there are cases where the preceding and following P pictures can be used.
  • P2 is an encoding target picture 3 and P4 is an encoded picture 30 in which a primary candidate block exists. Further, it is assumed that P1 and P4 are P pictures and P2 and P3 are B pictures among P1 to P4.
  • the encoding target picture 3 of P2 uses the encoded picture 30 of P4 as a reference image, and the encoded picture 30 of P4 uses P1 as a reference image.
  • the motion vector V p4 (dotted arrow in the figure) of the primary candidate block in the encoded picture 30 of P4 is for the encoded picture of P1. Therefore, from the temporal distance L1 between P1 and P4 and the temporal distance L2 between P2 and P4 and the reference directionality, the primary candidate reference motion vector V (solid arrow in the figure) is calculated by the following equation.
  • the motion vector reading unit 183 (or 254) of the primary candidate block sets the motion vector obtained from the N primary candidate blocks by the above processing as the primary candidate reference motion vector, and the reliability calculation unit 184. (Or 255).
  • the reliability calculation unit 184 calculates the reliability for each of the set N primary candidate reference motion vectors 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 at the time when decoding starts on the decoding side.
  • FIG. 8 is a flowchart showing an example of the reliability calculation process.
  • FIG. 9 is a diagram for explaining how to obtain reliability using template matching.
  • the template 32 is a set of encoded pixels adjacent to the encoding target block 31 (in this example, an inverted L-shaped region composed of a pixel group on the left and the upper side of the encoding target block 31).
  • the width (thickness) of the inverted L-shaped region is, for example, about 2 pixels, but may be 1 pixel or 3 pixels or more.
  • the reference image 4 is an encoded or decoded picture.
  • the corresponding position block 41 in the reference image 4 is a block at the same position as the position of the encoding target block 31 in the encoding target picture 3.
  • step S51 an attempt is made to calculate the reliability of an area spatially the same as the template 32 (an inverted L-shaped area adjacent to the corresponding position block 41) on the reference image 4.
  • a region shifted by the existing primary candidate reference motion vector V i is obtained, and this is acquired as the matching target region 42.
  • step S52 the similarity between the template 32 of the encoding target block 31 and the matching target area 42 in the reference image 4 is calculated and set as the reliability of the primary candidate reference motion vector V i .
  • SAD Sud of Absolute Differences
  • the reliability index used in the reliability calculation unit 184 may be any other index as long as it indicates the similarity between the template 32 and the matching target area 42.
  • SSD Sum of Squared Differences
  • SATD Sud of Absolute Transformed Differences
  • 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 using the similarity.
  • a method using the small size of the decoded prediction residual signal in the motion compensation of the primary candidate block can be used.
  • the primary candidate block is highly likely to be a subject boundary, and therefore is highly likely to be a motion vector that is not effective for motion vector prediction.
  • the smaller the decoded prediction residual signal the higher the reliability.
  • an absolute value sum, a square sum, etc. of the decoded prediction residual signal can be used as an indicator of the smallness of the decoded prediction residual signal.
  • Step S6 In the reference motion vector determination unit 185 (or 256), M primary candidate reference motion vectors (1 ⁇ M ⁇ 1) are determined based on each primary candidate reference motion vector • BR> pump reliability information. N) The secondary candidate reference motion vector is narrowed down.
  • FIG. 10A 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 primary candidate reference motion vectors having the highest M reliability as the secondary. Set as a candidate reference motion vector.
  • FIG. 10B is a flowchart of another reference motion vector determination process, and shows an example of a reference motion vector determination process when a case where the number of primary candidate reference motion vectors is less than M is considered.
  • the secondary candidate reference motion vector is determined as a reference motion vector as follows.
  • step S62 it is determined whether or not the number N of primary candidate reference motion vectors is larger than M. If N is greater than M, the process proceeds to step S63, and the upper M primary candidate reference motion vectors are set as secondary candidate reference motion vectors for reliability as in step S61 described above. If the number N of primary candidate reference motion vectors that can actually be used is not greater than M, the process proceeds to step S64, and N primary candidate reference motion vectors are set as secondary candidate reference motion vectors. .
  • the motion vector prediction unit 186 uses the secondary candidate reference motion vector selected by the reference motion vector determination unit 185 to create a prediction motion vector of the encoding target block.
  • the important point in the present invention is that a motion vector prediction residual for calculating a motion vector prediction residual using a highly reliable secondary candidate reference motion vector by narrowing down a large number of primary candidate reference motion vectors by reliability. The point is to find a vector. Therefore, the process for obtaining the predicted motion vector from the secondary candidate reference motion vector may be the same as the process of the motion vector predicting unit 103 (or 204) of the prior art described with reference to FIGS. However, the processing does not necessarily have to be the same as that in the prior art, and the present invention can also be implemented by obtaining a predicted motion vector by different processing.
  • the primary candidate reference motion vector can also be set as follows.
  • the motion vectors of the encoded block are candidates, the motion vectors within a predetermined range for these motion vectors are also used as primary candidate reference motion vectors.
  • the predetermined range is a range of ⁇ 1 in the X and Y directions
  • the motion vector of (10, 20) (9, 20), (11, 20), (10, 19), (10, 21), (9, 19), (9, 21), (11, 19), (11, 21) motion vectors are also candidates.
  • a total of nine primary candidate reference motion vectors are candidates for the motion vector of one encoded block. If the number of motion vectors of an encoded block that is initially included in the candidate is K, and all the K surroundings are also included in the candidate, 9 ⁇ K primary candidate reference motion vectors are used. However, if it is common with the decoding side, the periphery of the motion vectors of all the encoded blocks is not included in the candidates but may be a part.
  • the effect of such setting is that the motion vector prediction efficiency is further improved by taking into account the periphery of the motion vector of the encoded block.
  • the above-described motion vector predictive encoding process and motion vector predictive decoding process can also be realized by a computer and a software program.
  • the program can be recorded on a computer-readable recording medium or provided through a network.
  • the present invention can be used for, for example, moving picture coding for predictive coding of motion vectors. According to the present invention, motion vector prediction efficiency is improved, and moving picture encoding efficiency is improved.
  • Video coding apparatus 2 Video decoding apparatus 10 Prediction residual signal calculation part 11 Orthogonal transformation part 12 Quantization part 13 Information source coding part 14, 21 Inverse quantization part 15, 22 Inverse orthogonal transformation part 16 Decoding signal calculation Unit 17, 24 frame memory 18, 25 motion compensation unit 181 motion search unit 182, 253 motion vector memory 183, 254 primary candidate block motion vector reading unit 184, 255 reliability calculation unit 185, 256 reference motion vector determination unit 186 , 257 Motion vector prediction unit 187 Motion vector prediction residual calculation unit 20 Information source decoding unit 23 Decoded signal calculation unit 251 Motion vector calculation unit 252 Prediction signal generation unit

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  • Multimedia (AREA)
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  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)

Abstract

　動きベクトル予測符号化において，動きベクトルの予測効率を向上させ，動画像の符号化効率を向上させる。符号化済みの参照画像を用いて，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い，動きベクトルを算出する。符号化対象画像における符号化対象ブロックの位置に対して，予め定められた相対的な位置にあり，符号化対象画像中の符号化済みブロックおよび符号化済み画像における符号化済みブロックの少なくとも一方からなる複数個のブロックを１次候補ブロックとして設定し，１次候補ブロックの符号化に用いた動きベクトルからＮ個の１次候補参照動きベクトルを決定する。１次候補参照動きベクトルの，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信頼度を，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。１次候補参照動きベクトルの信頼度が大きい上位Ｍ個の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。２次候補参照動きベクトルを用いて符号化対象ブロックの予測動きベクトルを算出し，符号化対象ブロックの動き探索で求めた動きベクトルと，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。

Description

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
　本発明は，動きベクトルを予測符号化する動画像符号化技術に関するものである。特に，本発明は，動きベクトルの予測効率を向上させ，動画像の符号化効率を向上させるための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に関するものである。
　本願は，２０１０年２月９日に日本へ出願された日本特願２０１０－０２６１３０号に対して優先権を主張し，その内容をここに援用する。
　Ｈ．２６４に代表されるような，動き補償を用いた動画像符号化方式では，動きベクトルを効率的に符号化するために，動きベクトルの予測符号化を行う。
　図１１は，従来の動画像符号化装置における動き補償部の構成例を示す。従来の動画像符号化装置における動き補償部１００は，動き探索部１０１と，動きベクトルメモリ１０２と，動きベクトル予測部１０３と，予測残差算出部１０４を備える。
　動き探索部１０１は，符号化対象ブロックの映像信号が入力されると，符号化済みの参照画像の復号信号と照合することにより動き探索を行い，動きベクトルを算出して動きベクトルメモリ１０２に格納する。動きベクトル予測部１０３は，符号化対象ブロックの近隣にある符号化済みブロックの符号化に用いられた動きベクトルを動きベクトルメモリ１０２から読み出し，それらを参照動きベクトルとして用いて予測動きベクトルを算出する。予測残差算出部１０４は，動き探索部１０１が算出した動きベクトルと，動きベクトル予測部１０３が算出した予測動きベクトルとの残差を算出し，動きベクトル予測残差を出力する。この動きベクトル予測残差が符号化されて，動きベクトルの符号化情報として出力されることになる。
　図１２は，従来の動画像復号装置における動き補償部の構成例を示す。従来の動画像復号装置における動き補償部２００は，動きベクトル算出部２０１と，予測信号作成部２０２と，動きベクトルメモリ２０３と，動きベクトル予測部２０４とを備える。
　動きベクトル算出部２０１は，符号化ストリームから復号された動きベクトル予測残差と，動きベクトル予測部２０４が予測した予測動きベクトルとを加算して動きベクトルを生成し，この動きベクトルを動きベクトルメモリ２０３に格納するとともに，予測信号作成部２０２に出力する。予測信号作成部２０２は，動きベクトルに従って復号済みの参照画像から復号信号を読み出し，復号対象ブロックの予測信号として出力する。動きベクトル予測部２０４は，復号対象ブロックの近隣にある復号済みブロックの復号に用いられた動きベクトルを動きベクトルメモリ２０３から読み出し，それらを参照動きベクトルとして用いて予測動きベクトルを算出する。
　以上のような動きベクトル予測符号化に関する技術として，従来，以下のような技術がある。
（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１３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１３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。
　具体的には，従来技術ａでは，参照動きベクトルのメディアンを予測動きベクトルとして用いて，符号化対象ブロックの動きベクトルと，予測動きベクトルとの誤差（動きベクトル予測残差という）を符号化する（非特許文献１参照）。
　また，従来技術ｂでは，参照動きベクトルのうち，予測に利用する動きベクトルを符号化装置（エンコーダ）が選択し，動きベクトル予測残差とともに予測に利用する参照動きベクトルの識別子を符号化する（非特許文献２参照）。
　また，従来，動きベクトル予測残差を求めて動きベクトルを符号化するのではなく，符号化対象ブロックの動きベクトルそのものを予測する技術として，テンプレートマッチングによる動きベクトル予測の技術（以下，従来技術ｃという）がある。この従来技術ｃは，符号化側において動きベクトルを符号化しないで動き補償をするための動きベクトル予測方法である（非特許文献３参照）。
　図１４は，従来のテンプレートマッチングによる動きベクトル予測を説明する図である。従来技術ｃでは，符号化対象ブロックの動きベクトルを予測するにあたり，図１４に逆Ｌ字型の領域として示されるような，符号化対象ブロックの近隣で，なおかつ符号化済みの画素の集合（これをテンプレートと呼ぶ）を利用して，参照画像上で所定の探索範囲について動き探索を行う（この処理をテンプレートマッチングと呼ぶ）。具体的には，所定の探索範囲内の各動きベクトルについて，参照画像上でテンプレートと同じ位置にある領域を動きベクトル分だけずらした領域（マッチング領域と呼ぶ）と，テンプレートとの間でＳＡＤ（Sum of Absolute Differences ）などの類似度を求めて探索をする。それによって得られた動きベクトルを利用して動き補償を行う。復号側でも復号済み画素の集合であるテンプレートで同じ処理が可能であるため，動きベクトルを符号化しないで動き補償ができる利点がある。
角野，菊池，鈴木，"改訂三版Ｈ．２６４／ＡＶＣ教科書"，インプレスＲ＆Ｄ発行，2009, pp. 123-125． T. Yamamoto, "A new scheme for motion vector predictor encoding ", ITU-T SG16/Q6, 32nd VCEG Meeting, San Jose, April 2007. 小林，鈴木，ブン，堀越，"テンプレートマッチングを用いた動き予測方法に伴う予測情報量削減"，画像符号化シンポジウム資料，2005，pp. 17-18．
　前述した従来技術ａ，ｂでは，近隣のブロックに予測に有効な参照動きベクトルがない場合に，動きベクトルの予測効率が低下する。符号化対象ブロックの近隣だけでなく，より広範囲に含まれる多数のブロックの参照動きベクトルを予測に利用することも考えられる。しかし，従来技術の方法でこれを行った場合，予測効率や符号化効率の悪化をまねく。
　図１５は，従来技術の問題を説明する図である。図１５に示すように，符号化対象ブロックの近隣ブロックが被写体Ｏｂｊの境界である場合とオクルージョンがある場合（参照画像において近隣ブロックの対応点が何らかの被写体で隠れている場合），また，被写体が剛体でない場合には，当該近隣ブロックの参照動きベクトルが，符号化対象ブロックの動きベクトル予測に適していないか，イントラ符号化が行われて参照動きベクトル自体が存在しないことがある。このような場合，従来技術ａおよび従来技術ｂのいずれにおいても，予測効率が悪くなる。
　一方，図１５に点線で示すブロックのように，候補に含まれないブロックの動きベクトルのほうが予測に有効になる場合がある。このような動きベクトルを予測に利用するために，最近隣のブロックだけを候補とするのではなく，候補となるブロックを多くすることが容易に類推できる。しかし，候補となるブロックを多くした場合，従来技術ａにおいては適切でない参照動きベクトルが候補に含まれて予測効率が逆に悪化するおそれがある。また，従来技術ｂでは，予測に利用する参照動きベクトルの識別子の符号量の増加を招くため，符号化効率が逆に悪化するおそれがある。
　これに対して，従来技術ｃは，符号化側で動きベクトルを符号化しないで動き補償をするための動きベクトル予測方法である。そこで，これを前述の従来技術の課題に対して応用することを考える。すなわち，従来技術ｃのテンプレートマッチングを用いて予測動きベクトルを作成し，これと通常の動き探索により求めた符号化対象ブロックの動きベクトルとから動きベクトル予測残差を求めて符号化することを考える。この場合，次の問題がある。
　従来技術ｃによる動きベクトル予測では，従来技術ａや従来技術ｂと異なり，符号化対象ブロックの近隣ブロックの符号化済み動きベクトルを利用しないで探索を行うことができる。このため，符号化済み動きベクトルが予測に有効でない場合にも，有効な予測動きベクトルを作成できる可能性がある。しかしながら，テンプレートのみから予測動きベクトルを決定してしまうため，符号化対象ブロックとは無関係な領域を指す動きベクトルを予測動きベクトルとしてしまい，予測効率が悪化する場合がある。
　本発明は，上記課題の解決を図り，動きベクトルの予測効率を向上させ，動画像の符号化効率を向上させることを目的とする。ここで，動きベクトルの予測効率とは，予測の対象となる動きベクトルと予測動きベクトルとの類似の度合いを意味する。具体的には，これらの２つのベクトルの差分ベクトルの長さが小さい場合に予測効率が高いとする。
　本発明の概要は，以下のとおりである。本発明は，符号化側および復号側の各ブロックについて，以下の方法で動きベクトル予測を行う。
（１）符号化対象画像および符号化済み画像の少なくとも一方において，符号化対象ブロックの位置によって定まる，符号化済みの多数（Ｎ個）の１次候補ブロックの動きベクトルを，１次候補参照動きベクトルとして利用する。
（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。
　詳しくは，本発明では，従来と同様な動きベクトル予測符号化（下記の処理４）の前処理として，以下の処理１～処理３を行う。
　［処理１］符号化対象画像における符号化対象ブロックの位置に対して，予め定められた相対的な位置にあり，符号化対象画像中の符号化済みブロックおよび符号化済み画像における符号化済みブロックの少なくとも一方からなるＮ個（Ｎは２以上の整数）のブロックを１次候補ブロックとして設定し，１次候補ブロックの符号化に用いた動きベクトルからＮ個の１次候補参照動きベクトルを決定する。
　［処理２］次に，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信頼度を，符号化済みまたは復号済みの画像情報を用いて算出する。
　［処理３］Ｎ個の１次候補参照動きベクトルの中で信頼度が大きい上位Ｍ個（Ｍは１以上かつＮ未満の整数）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。
　［処理４］２次候補参照動きベクトルを用いて符号化対象ブロックの予測動きベクトルを算出し，符号化対象ブロックの動き探索で求めた動きベクトルと，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。２次候補参照動きベクトルを用いて符号化対象ブロックの予測動きベクトルを算出する処理としては，例えば，Ｍ個の２次候補参照動きベクトルの中央値を選ぶとか，Ｍ個の２次候補参照動きベクトルの中で最も予測残差が小さくなる２次候補参照動きベクトルを選択し，その動きベクトルの識別子を予測残差とともに符号化するなどの，従来方法を用いることができる。
　以上のように，本発明では，符号化対象ブロックの近隣のブロックだけでなく，符号化対象画像および符号化済み画像の少なくとも一方における，予め定められた範囲の多数の１次候補ブロックの動きベクトルから１次候補参照動きベクトルを決める。そして，各々の１次候補参照動きベクトルについて，符号化済みの情報または復号済みの情報を利用して信頼度の計算を行う。１次候補参照動きベクトルを信頼度に応じて絞り込み，絞り込んだ結果を２次候補参照動きベクトルとする。以降の処理は，２次候補参照動きベクトルを入力として，例えば従来の動きベクトル予測符号化と同じ方法を用いて予測動きベクトルを求め，予測動きベクトルと動きベクトルとの予測残差を符号化する。
　本発明による動きベクトル予測復号の場合にも，予め定められた多数の１次候補ブロックの動きベクトルを１次候補参照動きベクトルとする。そして，各々の１次候補参照動きベクトルについて，復号済みの情報を利用して信頼度の計算を行う。１次候補参照動きベクトルを信頼度に応じて絞り込み，絞り込んだ結果を２次候補参照動きベクトルとする。以降の処理は，２次候補参照動きベクトルを入力として，従来の動きベクトル予測復号と同じ方法を用いて予測動きベクトルを求め，復号した予測残差に予測動きベクトルを加算して動きベクトルを算出する。
　信頼度の算出方法としては，例えば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，参照画像上でテンプレートと空間的に同じ領域を１次候補参照動きベクトル分だけずらした領域であるマッチング対象領域とテンプレートとの類似度を算出し，その類似度を信頼度とする方法を用いることができる。また，各１次候補参照動きベクトルを算出する元になった１次候補ブロックの動き補償における復号予測残差信号の小ささを信頼度の指標として用いて，信頼度を算出してもよい。
　本発明では，上記処理１～３を行うことで，参照動きベクトルの絞り込みを行う。この絞り込みは，復号側でも符号化側からの付加情報なしで実現でき，なおかつ，２次候補参照動きベクトルには，予測に有効な動きベクトルが含まれる。このため，前述した従来技術ａ，ｂ，ｃより予測効率が向上する。
　また，一般的に，動きベクトルの予測効率が向上すると，動きベクトル予測残差のエントロピーが減少し，動きベクトルの符号量が小さくなる。動画像の符号化データは動きベクトルの符号量を含むため，従来技術ａ，ｂ，ｃを利用した方式よりも動画像の符号化効率が向上する。
　また，多数の１次候補ブロックから多様性のある１次候補参照動きベクトルを設定することができ，また，これらの１次候補参照動きベクトルは符号化に利用された動きベクトルであるために，動画像の被写体の動きに対応しており，動きベクトル予測に有効な動きベクトルが含まれる可能性が高い。本発明では，これらの１次候補参照動きベクトルについてのみ信頼度を求めるので，従来技術ｃよりも少ない演算量で高い予測効率を実現することができる。
本発明の実施形態に係る動画像符号化装置の構成例を示す図である。 図１に示す動き補償部の詳細な構成例を示す図である。 本発明の実施形態に係る動画像復号装置の構成例を示す図である。 図３に示す動き補償部の詳細な構成例を示す図である。 動きベクトル予測処理のフローチャートである。 １次候補ブロックの設定例を説明する図である。 １次候補ブロックの設定例を説明する図である。 １次候補参照動きベクトルの設定例を説明する図である。 信頼度算出処理の一例を示すフローチャートである。 テンプレートマッチングを用いた信頼度の求め方を説明する図である。 参照動きベクトル決定処理のフローチャートである。 他の参照動きベクトル決定処理のフローチャートである。 従来の動画像符号化装置における動き補償部の構成例を示す図である。 従来の動画像復号装置における動き補償部の構成例を示す図である。 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。 従来のテンプレートマッチングによる動きベクトル予測を説明する図である。 従来技術の問題を説明する図である。
　以下，図面を用いて，本発明の実施形態を詳細に説明する。
　図１は，本発明の実施形態に係る動画像符号化装置の構成例を示す図である。本実施形態の動画像符号化装置１において，特に動き補償部１８の部分が従来技術と異なる部分であり，他の部分は，Ｈ．２６４その他でエンコーダとして用いられている従来の一般的な動画像符号化装置と同様である。
　動画像符号化装置１は，符号化対象の映像信号を入力し，入力映像信号のフレームをブロックに分割してブロックごとに符号化し，その符号化データをビットストリームとして出力する。
　この符号化のため，予測残差信号算出部１０は，入力映像信号と動き補償部１８の出力である予測信号との差分を求め，それを予測残差信号として出力する。直交変換部１１は，予測残差信号に対して離散コサイン変換（ＤＣＴ）等の直交変換を行い，変換係数を出力する。量子化部１２は，変換係数を量子化し，その量子化された変換係数を出力する。情報源符号化部１３は，量子化された変換係数をエントロピー符号化し，ビットストリームとして出力する。
　一方，量子化された変換係数は，逆量子化部１４にも入力され，ここで逆量子化される。逆直交変換部１５は，逆量子化部１４の出力である変換係数を逆直交変換し，予測残差復号信号を出力する。復号信号算出部１６では，この予測残差復号信号と動き補償部１８の出力である予測信号とを加算し，符号化した符号化対象ブロックの復号信号を生成する。この復号信号は，動き補償部１８における動き補償の参照画像として用いるために，フレームメモリ１７に格納される。
　動き補償部１８は，符号化対象ブロックの映像信号について，フレームメモリ１７に格納された参照画像を参照して動き探索を行い，符号化対象ブロックの予測信号を出力する。また，動き補償部１８は，動き探索の結果の動きベクトルについても予測符号化するために，符号化済みの情報を用いて動きベクトルの予測を行い，動き探索の結果の動きベクトルと，予測動きベクトルとの差分を算出して，結果を動きベクトル予測残差として情報源符号化部１３へ出力する。
　ここで，動き補償部１８は，動きベクトルの予測にあたって，単に符号化対象ブロックの近隣にある符号化済みブロックの動きベクトルを用いるのではなく，符号化対象ブロックの位置に対して，予め定められた相対的な位置にある多数の符号化済みの１次候補ブロックを設定し，その１次候補ブロックの符号化に用いた動きベクトルから１次候補参照動きベクトルを設定し，その１次候補参照動きベクトルの信頼度を符号化済みの情報から算出し，信頼度に応じて少数の２次候補参照動きベクトルに絞り込んでから，２次候補参照動きベクトルを用いて予測動きベクトルを算出する。２次候補参照動きベクトルを用いて予測動きベクトルを算出する処理は，従来技術と同様な動きベクトルの予測手法を用いて行うことができる。
　図２は，図１に示す動き補償部１８の詳細な構成例を示す図である。動き補償部１８は，図２に示すように，動き探索部１８１，動きベクトルメモリ１８２，１次候補ブロックの動きベクトル読み出し部１８３，信頼度計算部１８４，参照動きベクトル決定部１８５，動きベクトル予測部１８６，動きベクトル予測残差算出部１８７を備える。
　符号化対象ブロックの符号化における動き補償において，まず，動き探索部１８１は，入力映像信号の符号化対象ブロックについて，既に符号化済みの参照画像の復号信号と照合する動き探索を行い，予測信号を生成して出力するとともに，マッチング位置を示す動きベクトルを出力する。この動きベクトルは動きベクトルメモリ１８２に格納され，また，動きベクトル予測残差算出部１８７に出力される。
　１次候補ブロックの動きベクトル読み出し部１８３は，過去に符号化されて動きベクトルメモリ１８２に格納されている，予め定められた位置にあるＮ個（Ｎは２以上の整数）の１次候補ブロックの動きベクトルを読み出し，これら動きベクトルを１次候補参照動きベクトルとして設定し，信頼度計算部１８４に通知する。
　信頼度計算部１８４は，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（復号信号）を用いて，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信頼度を算出する。
　参照動きベクトル決定部１８５は，信頼度計算部１８４が算出した信頼度が大きい順に上位からＭ個（Ｍは１以上かつＮ未満の整数）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。
　動きベクトル予測部１８６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用いて，符号化対象ブロックの予測動きベクトルを算出する。この動きベクトル予測部１８６での予測動きベクトルの算出方法は従来技術と同様でよく，例えば２次候補参照動きベクトルの中の中央値（メディアン）を予測動きベクトルとする。また，２次候補参照動きベクトルの中で動き探索部１８１が求めた動きベクトルと最も近い値を持つものを予測動きベクトルとし，その動きベクトルを示す識別子を符号化対象に加えて，復号側へ通知するようなことも可能である。
　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。
　図３は，本発明の実施形態に係る動画像復号装置の構成例を示す図である。本実施形態の動画像復号装置２において，特に動き補償部２５の部分が従来技術と異なる部分であり，他の部分は，Ｈ．２６４その他でデコーダとして用いられている従来の一般的な動画像復号装置と同様である。
　動画像復号装置２は，図１に示す動画像符号化装置１により符号化されたビットストリームを入力して復号することにより復号画像の復号信号を出力する。
　この復号のために，情報源復号部２０は，入力されたビットストリームに基づいて，復号対象ブロックの量子化変換係数をエントロピー復号するとともに，動きベクトル予測残差を復号する。逆量子化部２１は，量子化変換係数を入力し，それを逆量子化して復号変換係数を出力する。逆直交変換部２２は，復号変換係数に逆直交変換を施し，復号予測残差信号を出力する。復号信号算出部２３では，動き補償部２５で生成された予測信号と復号予測残差信号とを加算することで，復号対象ブロックの復号信号を生成する。この復号信号は，表示装置等の外部の装置に出力されるとともに，動き補償部２５における動き補償の参照画像として用いるために，フレームメモリ２４に格納される。
　動き補償部２５は，フレームメモリ２４に格納された復号済みの情報を用いて動きベクトルの予測を行い，その予測動きベクトルと情報源復号部２０が復号した動きベクトル予測残差とを加算して動きベクトルを算出し，その動きベクトルをもとにフレームメモリ２４の参照画像を参照して，復号対象ブロックの予測信号を生成する。
　ここで，動き補償部２５は，動きベクトルの予測にあたって，単に復号対象ブロックの近隣にある復号済みブロックの動きベクトルを用いるのではなく，復号対象ブロックの位置に対して，予め定められた相対的な位置にある多数の復号済みの１次候補ブロックを設定し，その１次候補ブロックの復号に用いた動きベクトルから１次候補参照動きベクトルを設定する。また，動き補償部２５は，その１次候補参照動きベクトルの信頼度を復号済みの情報から算出し，信頼度に応じて少数の２次候補参照動きベクトルに絞り込んでから，２次候補参照動きベクトルを用いて予測動きベクトルを算出する。２次候補参照動きベクトルを用いて予測動きベクトルを算出する処理は，従来技術と同様な動きベクトルの予測手法を用いて行うことができる。
　図４は，図３に示す動き補償部２５の詳細な構成例を示す図である。動き補償部２５は，図４に示すように，動きベクトル算出部２５１，予測信号作成部２５２，動きベクトルメモリ２５３，１次候補ブロックの動きベクトル読み出し部２５４，信頼度計算部２５５，参照動きベクトル決定部２５６，動きベクトル予測部２５７を備える。
　復号対象ブロックの復号における動き補償において，まず，動きベクトル算出部２５１は，符号化ビットストリームを復号して得られた動きベクトル予測残差と，動きベクトル予測部２５７が復号済みの情報を用いて予測した予測動きベクトルとを加算し，復号に用いる動きベクトルを出力する。この動きベクトルは動きベクトルメモリ２５３に格納され，また，予測信号作成部２５２に出力される。予測信号作成部２５２は，入力された動きベクトルが示す参照画像位置の復号信号を読み出し，復号対象ブロックの予測信号として出力する。
　１次候補ブロックの動きベクトル読み出し部２５４は，過去に復号されて動きベクトルメモリ２５３に格納されている，予め定められた位置にあるＮ個（Ｎは２以上の整数）の１次候補ブロックの動きベクトルを読み出し，これら動きベクトルを１次候補参照動きベクトルとして設定し，信頼度計算部２５５に通知する。
　信頼度計算部２５５は，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（復号信号）を用いて，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信頼度を算出する。
　参照動きベクトル決定部２５６は，信頼度計算部２５５が算出した信頼度が大きい順に上位からＭ個（Ｍは１以上かつＮ未満の整数）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。
　動きベクトル予測部２５７は，参照動きベクトル決定部２５６が選出した２次候補参照動きベクトルを用いて，復号対象ブロックの予測動きベクトルを算出する。この動きベクトル予測部２５７での予測動きベクトルの算出方法は従来技術と同様でよく，例えば２次候補参照動きベクトルの中の中央値（メディアン）を予測動きベクトルとする。または，符号化側で予測に用いる動きベクトルの識別子を指定している場合には，その識別子が示す動きベクトルを予測動きベクトルとする。
　次に，動画像符号化装置１における動き補償部１８および動画像復号装置２における動き補償部２５が行う処理のうち，本発明に関連する動きベクトル予測の処理について，図５～図１０Ｂに従って説明する。以下では，主に符号化側の動きベクトル予測の処理を中心に説明するが，復号側における動きベクトル予測の処理もまったく同様である。
　図５は，動きベクトル予測処理のフローチャートを示している。
　［ステップＳ１の処理］
　最初に，１次候補ブロックの動きベクトル読み出し部１８３（または２５４）は，Ｎ個の１次候補ブロックの動きベクトルを，動きベクトルメモリ１８２（または２５３）から読み出す。
　ここで，１次候補ブロックの設定例を図６Ａおよび図６Ｂに従って説明する。１次候補ブロックは，符号化（復号）対象ピクチャから選択して設定することもでき，また符号化済みピクチャから選択して設定することもできる。
　図６Ａは，符号化対象ピクチャ３内の符号化済みブロックを１次候補ブロックとして設定する例を示している。この場合，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が１次候補ブロックとして設定される。復号側でも，符号化側で用いた１次候補ブロックと同じ位置にある復号済みブロックを，１次候補ブロックとして設定することができる。
　図６Ｂは，符号化済みピクチャ３０内の符号化済みブロックを１次候補ブロックとして設定する例を示している。例えば，符号化済みピクチャ３０内にあるブロックＢ１１（対応位置ブロック）の位置が，符号化対象ピクチャ３における符号化対象ブロック３１の位置と同じであるとすると，そのブロックＢ１１とその周囲のいくつかのブロックＢ１２～Ｂ１９を１次候補ブロックとして設定している。
　１次候補ブロック群から，できるだけ多様性のある１次候補参照動きベクトルを設定するために，図６Ａのように符号化対象ピクチャ３から１次候補ブロックを選択する方法と，図６Ｂのように符号化済みピクチャ３０から１次候補ブロックを選択する方法とを組み合わせるのも好適である。例えば，符号化対象ピクチャ３からＮ1 個の符号化済みブロックを選び，符号化済みピクチャ３０からＮ2 個の符号化済みブロックを選んで，合計Ｎ個（Ｎ＝Ｎ1 ＋Ｎ2 ）の１次候補ブロックを設定する。
　なお，１枚の符号化済みピクチャのブロックを１次候補ブロックとして設定するだけでなく，複数枚の符号化済みピクチャのブロックを１次候補ブロックとして設定するようにしてもよい。
　［ステップＳ２の処理］
　１次候補ブロックの動きベクトル読み出し部１８３は，Ｎ個の１次候補ブロックの各々について，符号化済みピクチャ（または復号済みピクチャ）のブロックであるかどうかを判定する。１次候補ブロックが符号化済みピクチャのブロックである場合には，１次候補ブロックの動きベクトル読み出し部１８３は，次のステップＳ３を実行する。
　［ステップＳ３の処理］
　１次候補ブロックが符号化済みピクチャのものであれば，その符号化に利用された動きベクトルそのものを１次候補参照動きベクトルとするのではなく，符号化対象ピクチャの参照画像に対応するように動きベクトルを加工する。
　動きベクトルの加工は，例えば次のように行う。符号化対象ブロックのピクチャの時刻をＴe とし，１次候補ブロック（符号化に利用した動きベクトルはＶc ）を含む符号化済みピクチャの時刻をＴc とし，符号化対象ブロックが参照するピクチャの時刻をＴr とし，１次候補ブロックが参照するピクチャの時刻をＴr2としたとき，以下の式により加工した１次候補参照動きベクトルＶを算出する。
　　Ｖ＝Ｖc ×（Ｔr －Ｔe ）／（Ｔr2－Ｔc ）
　上記のピクチャの「時刻」は，ピクチャの表示時刻情報や，Ｈ．２６４の規格で定義されているＰＯＣ（Picture Order Count ）など，ピクチャの相対的な時間関係を示すものであればどのようなものでもよい。
　図７に，符号化済みピクチャの１次候補ブロックに対する１次候補参照動きベクトルの設定例を示す。符号化済みピクチャは，インターピクチャ（動き補償を行って符号化するピクチャ）であれば，どのようなピクチャでもよい。例えば，Ｈ．２６４におけるＢピクチャの場合，前後のＰピクチャを利用できる場合がある。
　図７の例で，Ｐ２が符号化対象ピクチャ３であり，Ｐ４が１次候補ブロックの存在する符号化済みピクチャ３０であるとする。また，Ｐ１～Ｐ４のうち，Ｐ１とＰ４がＰピクチャであり，Ｐ２とＰ３がＢピクチャであるとする。Ｐ２の符号化対象ピクチャ３はＰ４の符号化済みピクチャ３０を参照画像とし，Ｐ４の符号化済みピクチャ３０は，Ｐ１を参照画像としている。
　Ｐ４の符号化済みピクチャ３０における１次候補ブロックの動きベクトルＶp4（図中，点線の矢印）は，Ｐ１の符号化済みピクチャに対するものである。したがって，Ｐ１とＰ４間の時間的距離Ｌ１およびＰ２とＰ４間の時間的距離Ｌ２および参照の方向性から，１次候補参照動きベクトルＶ（図中，実線の矢印）は，次式により算出される。
　　　Ｖ＝－Ｖp4×Ｌ２／Ｌ１
　すなわち，前述した１次候補参照動きベクトルＶを算出する式「Ｖ＝Ｖc ×（Ｔr －Ｔe ）／（Ｔr2－Ｔc ）」に当てはめると，Ｖp4＝Ｖc ，ピクチャＰ２の時刻がＴe ，ピクチャＰ４の時刻がＴc ＝Ｔr ，ピクチャＰ１の時刻がＴr2となる。この式により，１次候補ブロックの動きベクトルＶp4を加工して，１次候補参照動きベクトルＶとして用いることができるようにする。
　［ステップＳ４の処理］
　１次候補ブロックの動きベクトル読み出し部１８３（または２５４）は，以上の処理によってＮ個の１次候補ブロックから得られた動きベクトルを，１次候補参照動きベクトルとして設定し，信頼度計算部１８４（または２５５）に通知する。
　［ステップＳ５の処理］
　信頼度計算部１８４（または２５５）は，設定された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の復号を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。
　図８は，信頼度算出処理の一例を示すフローチャートである。また，図９は，テンプレートマッチングを用いた信頼度の求め方を説明する図である。
　信頼度の求め方の一例として，テンプレートマッチングを応用する方法について説明する。図９の符号化対象ピクチャ３において，符号化対象ブロック３１の予測動きベクトルを求めるものとする。テンプレート３２は，符号化対象ブロック３１に隣接する，符号化済み画素の集合（この例では符号化対象ブロック３１の左と上の画素群で構成される逆Ｌ字型の領域）である。なお，逆Ｌ字型の領域の幅（厚さ）は，例えば２画素程度であるが１画素でも３画素以上でもよい。参照画像４は，符号化済みまたは復号済みのピクチャである。参照画像４における対応位置ブロック４１は，符号化対象ピクチャ３内の符号化対象ブロック３１の位置と同じ位置にあるブロックである。
　図８の信頼度算出処理において，ステップＳ５１では，参照画像４上で，テンプレート３２と空間的に同じ領域（対応位置ブロック４１に隣接する逆Ｌ字型の領域）を，信頼度を計算しようとしている１次候補参照動きベクトルＶi 分だけずらした領域を求め，これをマッチング対象領域４２として取得する。
　次に，ステップＳ５２では，符号化対象ブロック３１のテンプレート３２と，参照画像４におけるマッチング対象領域４２との類似度を算出し，これを１次候補参照動きベクトルＶi の信頼度として設定する。
　類似度の指標の一例としては，ＳＡＤ（Sum of Absolute Differences ）がある。ＳＡＤが小さいほど，当該１次候補参照動きベクトルＶi は，符号化対象ブロック３１の動きに近い可能性が高いため，信頼度が高い参照動きベクトルと捉える。信頼度計算部１８４で利用する信頼度の指標としては，テンプレート３２とマッチング対象領域４２の類似度を示すものであれば，他のものでもよい。前述のＳＡＤの他にはＳＳＤ（Sum of Squared Differences），ＳＡＴＤ（Sum of Absolute Transformed Differences ）などを用いることができる。これらは，いずれも値が小さいほど信頼度が高いことを示す尺度となる。
　テンプレート３２は，符号化対象ブロック３１の画像信号と相関が高いため，これによる類似度を用いると，動きベクトル予測に有効な２次候補参照ブロックを特定することができる。
　また，信頼度を算出する別の方法として，１次候補ブロックの動き補償における復号予測残差信号の小ささを利用する方法を用いることもできる。復号予測残差信号が大きい場合，その１次候補ブロックは被写体境界である可能性が高く，したがって動きベクトル予測に有効でない動きベクトルである可能性が高い。そこで，復号予測残差信号が小さいほど信頼度が高いとする。復号予測残差信号の小ささの指標としては，復号予測残差信号の絶対値和，二乗和等を用いることができる。
　［ステップＳ６の処理］
　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・BR>汲フ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。
　図１０Ａは，参照動きベクトル決定処理のフローチャートである。ステップＳ６１では，参照動きベクトル決定部１８５は，信頼度計算部１８４で計算した１次候補参照動きベクトルの信頼度を降順に並べ，信頼度が上位Ｍ個の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設定する。
　図１０Ｂは，他の参照動きベクトル決定処理のフローチャートであり，１次候補参照動きベクトルの数がＭ個に満たない場合を考慮したときの参照動きベクトル決定処理の例を示している。
　例えば，１次候補参照動きベクトルに多数のイントラブロックが含まれる場合など，１次候補参照動きベクトルの数が所定数のＭ個に満たない場合があり得る。この場合には，次のように２次候補参照動きベクトルを参照動きベクトルとして決定する。
　まず，ステップＳ６２では，１次候補参照動きベクトルの数Ｎは，Ｍより大きいかどうかを判定する。ＮがＭより大きい場合には，処理がステップＳ６３へ進み，前述したステップＳ６１と同様に，信頼度について上位Ｍ個の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設定する。実際に用いることができる１次候補参照動きベクトルの数ＮがＭより大きくない場合には，処理がステップＳ６４へ進み，Ｎ個の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設定する。
　［ステップＳ７の処理］
　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。本発明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１１や図１２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，本発明を実施することもできる。
　以上の例では，Ｎ個の１次候補ブロックからＮ個の１次候補参照動きベクトルを設定する例を説明した。しかし，さらに，次のように１次候補参照動きベクトルを設定することもできる。符号化済みブロックの動きベクトルを候補とするときに，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についても，１次候補参照動きベクトルとする。例えば，ある符号化済みブロックの動きベクトルを（１０，２０）とし，所定範囲を，Ｘ，Ｙ方向にそれぞれ±１の範囲とした場合，（１０，２０）の動きベクトルに加え，（９，２０），（１１，２０），（１０，１９），（１０，２１），（９，１９），（９，２１），（１１，１９），（１１，２１）の動きベクトルも候補となる。つまり，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。
　このような設定の効果としては，符号化済みブロックの動きベクトルの周辺も考慮に入れることにより，動きベクトルの予測効率がさらに向上するということが挙げられる。
　以上説明した動きベクトル予測符号化の処理および動きベクトル予測復号の処理は，コンピュータとソフトウェアプログラムとによっても実現することができる。また，そのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録することも，ネットワークを通して提供することも可能である。
　以上，本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが，具体的な構成はこれら実施形態に限られるものではなく，本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等（構成の付加，省略，置換，およびその他の変更）も含まれる。本発明は前述した説明によって限定されることはなく，添付の請求の範囲によってのみ限定される。
　本発明は，例えば，動きベクトルを予測符号化する動画像符号化に利用することができる。本発明によれば，動きベクトルの予測効率が向上し，また，動画像の符号化効率が向上する。
　１　　動画像符号化装置
　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次候補ブロックの動きベクトル読み出し部
　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 (14)

  1. 　符号化対象画像をブロックに分割し，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い，動きベクトルを算出するステップと，
    　前記符号化対象画像における前記符号化対象ブロックの位置に対して，予め定められた相対的な位置にあり，前記符号化対象画像中の符号化済みブロックおよび符号化済み画像における符号化済みブロックの少なくとも一方からなる複数個のブロックを１次候補ブロックとして設定し，前記１次候補ブロックの符号化に用いた動きベクトルからＮ個（Ｎは２以上の整数）の１次候補参照動きベクトルを決定するステップと，
    　前記１次候補参照動きベクトルの，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信頼度を，前記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中から，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，前記符号化対象ブロックの動き探索で求めた前記動きベクトルと，前記予測動きベクトルとの残差を，前記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。
  2. 　請求項１記載の動きベクトル予測符号化方法において，
    　Ｎ個設定すべき前記１次候補参照動きベクトルが前記Ｍ個より小さいＭ′個しか設定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。
  3. 　請求項１または請求項２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。
  4. 　請求項１または請求項２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１次候補参照動きベクトルに係る１次候補ブロックの動き補償における復号予測残差信号の小ささを信頼度の指標として，前記信頼度を算出する
    　動きベクトル予測符号化方法。
  5. 　請求項１から請求項４までのいずれか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決定するステップでは，前記１次候補ブロックの符号化に用いた前記動きベクトルと，当該動きベクトルの各々を基準とした所定範囲内の動きベクトルとから，前記１次候補参照動きベクトルを決定する
    　動きベクトル予測符号化方法。
  6. 　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，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，
    　前記復号対象画像における前記復号対象ブロックの位置に対して，予め定められた相対的な位置にあり，前記復号対象画像中の復号済みブロックおよび復号済み画像における復号済みブロックの少なくとも一方からなる複数個のブロックを１次候補ブロックとして設定し，前記１次候補ブロックの復号に用いた動きベクトルからＮ個（Ｎは２以上の整数）の１次候補参照動きベクトルを決定するステップと，
    　前記１次候補参照動きベクトルの，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信頼度を，前記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中から，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，前記復号した動きベクトル予測残差に前記予測動きベクトル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。
  7. 　請求項６記載の動きベクトル予測復号方法において，
    　Ｎ個設定すべき前記１次候補参照動きベクトルが前記Ｍ個より小さいＭ′個しか設定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。
  8. 　請求項６または請求項７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
    　動きベクトル予測復号方法。
  9. 　請求項６または請求項７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１次候補参照動きベクトルに係る１次候補ブロックの動き補償における復号予測残差信号の小ささを信頼度の指標として，前記信頼度を算出する
    　動きベクトル予測復号方法。
  10. 　請求項６から請求項９までのいずれか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決定するステップでは，前記１次候補ブロックの復号に用いた前記動きベクトルと，当該動きベクトルの各々を基準とした所定範囲内の動きベクトルとから，前記１次候補参照動きベクトルを決定する
    　動きベクトル予測復号方法。
  11. 　符号化対象画像をブロックに分割し，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い，動きベクトルを算出する動き探索部と，
    　前記符号化対象画像における前記符号化対象ブロックの位置に対して，予め定められた相対的な位置にあり，前記符号化対象画像中の符号化済みブロックおよび符号化済み画像における符号化済みブロックの少なくとも一方からなる複数個のブロックを１次候補ブロックとして設定し，前記１次候補ブロックの符号化に用いた動きベクトルからＮ個（Ｎは２以上の整数）の１次候補参照動きベクトルを決定する１次候補参照動きベクトル決定部と，
    　前記１次候補参照動きベクトルの，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信頼度を，前記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中から，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，前記符号化対象ブロックの動き探索で求めた前記動きベクトルと，前記予測動きベクトルとの残差を，前記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符号化部とを備える
    　動画像符号化装置。
  12. 　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，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，
    　前記復号対象画像における前記復号対象ブロックの位置に対して，予め定められた相対的な位置にあり，前記復号対象画像中の復号済みブロックおよび復号済み画像における復号済みブロックの少なくとも一方からなる複数個のブロックを１次候補ブロックとして設定し，前記１次候補ブロックの復号に用いた動きベクトルからＮ個（Ｎは２以上の整数）の１次候補参照動きベクトルを決定する１次候補参照動きベクトル決定部と，
    　前記１次候補参照動きベクトルの，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信頼度を，前記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中から，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，前記復号した動きベクトル予測残差に前記予測動きベクトル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算出部とを備える
    　動画像復号装置。
  13. 　請求項１から請求項５までのいずれか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。
  14. 　請求項６から請求項１０までのいずれか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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