WO2012035749A1 - 映像符号化装置および映像復号装置 - Google Patents

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慶一 蝶野
裕三 仙田
純二 田治米
啓史 青木
健太 先崎
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日本電気株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a video encoding device and a video decoding device to which a video encoding technology is applied.
  • a video encoding device digitizes a moving image signal input from the outside, and then performs encoding processing in accordance with a predetermined video encoding method to generate encoded data, that is, a bit stream.
  • Non-Patent Document 1 There is ISO / IEC 14496-10 Advanced Video Coding (AVC) described in Non-Patent Document 1 as a predetermined video encoding method.
  • AVC Advanced Video Coding
  • the Joint Model method is known (hereinafter referred to as a general video encoding device).
  • a general video encoding apparatus includes an MB buffer 101, a frequency conversion unit 102, a quantization unit 103, an entropy encoding unit 104, an inverse quantization unit 105, an inverse frequency conversion unit 106, a picture buffer. 107, a distortion removal filter unit 108a, a decoded picture buffer 109, an intra prediction unit 110, an inter-frame prediction unit 111, an encoding control unit 112, and a switch 100.
  • a general video encoding apparatus divides each frame into blocks of 16 ⁇ 16 pixel size called MB (Macro Block), and further divides MB into 4 ⁇ 4 pixel size blocks.
  • the obtained 4 ⁇ 4 block is set as a minimum structural unit of encoding.
  • FIG. 21 is an explanatory diagram showing an example of block division when the spatial resolution of a frame is QCIF (Quarter Common Intermediate Format).
  • QCIF Quadrater Common Intermediate Format
  • the MB buffer 101 stores the pixel value of the encoding target MB of the input image frame.
  • the encoding target MB is referred to as an input MB.
  • the prediction signal supplied from the intra prediction unit 110 or the inter-frame prediction unit 111 is reduced via the switch 100.
  • the input MB from which the prediction signal is reduced is referred to as a prediction error image block.
  • the intra prediction unit 110 generates an intra prediction signal using a reconstructed image stored in the picture buffer 107 and having the same display time as the current frame.
  • an MB encoded using an intra prediction signal is referred to as an intra MB.
  • the inter-frame prediction unit 111 generates an inter-frame prediction signal using a reference image stored in the decoded picture buffer 109 that has a display time different from that of the current frame.
  • an MB encoded using an inter-frame prediction signal is referred to as an inter MB.
  • a frame encoded only with an intra MB is called an I frame.
  • a frame encoded including not only an intra MB but also an inter MB is called a P frame.
  • a frame encoded including an inter MB that uses not only one reference image but also two reference images at the same time for generating an inter-frame prediction signal is called a B frame.
  • the encoding control unit 112 compares the intra prediction signal and the inter-frame prediction signal with the input MB stored in the MB buffer 101, selects a prediction signal that reduces the energy of the prediction error image block, and switches the switch 100. Control. Information related to the selected prediction signal (intra prediction mode, intra prediction direction, and information related to inter-frame prediction) is supplied to the entropy encoding unit 104.
  • the encoding control unit 112 selects an integer DCT (Discrete (Cosine Transform) base block size suitable for frequency conversion of the prediction error image block based on the input MB or the prediction error image block.
  • the integer DCT means frequency conversion based on a base obtained by approximating a DCT base with an integer value in a general video encoding apparatus.
  • a larger base block size is selected.
  • Information on the base size of the selected integer DCT is supplied to the frequency transform unit 102 and the entropy encoding unit 104.
  • auxiliary information information related to the selected prediction signal, information related to the base size of the selected integer DCT, and the quantization parameter described later.
  • the encoding control unit 112 monitors the number of bits of the bit stream output from the entropy encoding unit 104 in order to encode the frame with the target number of bits or less. If the number of bits of the output bit stream is larger than the target number of bits, a quantization parameter for increasing the quantization step size is output. Conversely, if the number of bits of the output bit stream is smaller than the target number of bits, A quantization parameter for reducing the quantization step size is output. As such, the output bitstream is encoded to approach the target number of bits.
  • the frequency conversion unit 102 converts the prediction error image block by frequency conversion from the spatial domain to the frequency domain with the selected base size of the integer DCT.
  • the prediction error converted to the frequency domain is called a conversion coefficient.
  • the quantization unit 103 quantizes the transform coefficient with a quantization step size corresponding to the quantization parameter supplied from the encoding control unit 112. Note that the quantization index of the quantized transform coefficient is also called a level.
  • the entropy encoding unit 104 entropy-encodes the auxiliary information and the quantization index, and outputs the bit string, that is, a bit stream.
  • the inverse quantization unit 105 and the inverse transform unit 106 dequantize the quantization index supplied from the quantization unit 103 for subsequent encoding to obtain a quantized representative value, and further perform inverse frequency conversion. Return to the original space area.
  • the prediction error image block returned to the original space area is referred to as a reconstructed prediction error image block.
  • the picture buffer 107 stores a reconstructed image block obtained by adding a prediction signal to a reconstructed prediction error image block until all MBs included in the current frame are encoded.
  • a picture constituted by the reconstructed image in the picture buffer 107 is referred to as a reconstructed image picture.
  • the distortion removal filter unit 108a applies a filter to the boundary between each MB of the reconstructed image and its internal block, and removes distortion (block distortion and banding distortion) from the reconstructed image stored in the picture buffer 107. I do.
  • 22 and 23 are explanatory diagrams for explaining the operation of the distortion removing filter unit 108a.
  • the distortion removal filter unit 108a applies a filter to the block boundaries in the horizontal direction of the MB and its internal blocks, as shown in FIG. Also, as shown in FIG. 23, a filter is applied to the vertical block boundaries of the MB and its internal blocks.
  • the horizontal block boundaries are the left block boundaries of 4 ⁇ 4 blocks 0, 4, 8, and 12, the left block boundaries of 4 ⁇ 4 blocks 1, 5, 9, and 13, 2, 6, 10, and 14 4 is a block boundary on the left side of the 4 ⁇ 4 block and a block boundary on the left side of the 4 ⁇ 4 block of 3, 7, 11, and 15.
  • the vertical block boundaries are the upper block boundaries of the 4 ⁇ 4 blocks 0, 1, 2 and 3, the upper block boundaries of the 4 ⁇ 4 blocks 4, 5, 6, and 7, 8, 9, 10 , 11 4 ⁇ 4 block upper block boundary and 12, 13, 14, 15 upper block boundary.
  • the base of an integer DCT having a 16 ⁇ 16 block size is a base obtained by approximating a DCT base having a 16 ⁇ 16 block size with an integer value
  • an MB using the integer DCT having a 16 ⁇ 16 block size is 0, 4 , 8, 12 only the left block boundary of the 4 ⁇ 4 block and the upper block boundary of the 0, 1, 2, 3 4 ⁇ 4 block are the block boundaries for distortion removal.
  • the pixels before the filter on the left side centering on the block boundary are p3, p2, p1, p0
  • the pixels after the filter are P3, P2, P1, P0
  • the block boundary is The pixels before the filter on the right side as the center are q0, q1, q2, and q3, and the pixels after the filter are Q0, Q1, Q2, and Q3.
  • the upper pre-filter pixels centered on the block boundary are p3, p2, p1, p0
  • the post-filter pixels are P3, P2, P1, P0
  • the block boundary is The pixels before the lower filter at the center are q0, q1, q2, and q3, and the pixels after the filter are Q0, Q1, Q2, and Q3.
  • P3, P2, P1, P0, Q0, Q1, Q2, and Q3 are initialized with p3, p2, p1, p0, q0, q1, q2, and q3.
  • FIG. 24 shows the internal configuration of the distortion removal filter unit 108a.
  • the block boundary strength determination unit 1081 refers to 8.7 Deblocking filter process of Non-Patent Document 1, and based on the auxiliary information of the adjacent block, the block boundary strength bS (0 ⁇ bS ⁇ 4) is determined.
  • FIG. 25 is a flowchart showing a process for determining bS.
  • the block boundary strength determination unit 1081 is a pixel on the left and right of the MB boundary. Whether or not (step S102).
  • BS is determined to be 4 when the pixel p0 and the pixel q0 are the left and right pixels of the MB boundary, and bS is determined to be 3 when the pixel p0 and the pixel q0 are not the left and right pixels of the MB boundary.
  • the block boundary strength determining unit 1081 determines whether a quantization index exists in any of the blocks to which the pixel p0 and the pixel q0 belong, respectively. (Step S103).
  • the block boundary strength determination unit 1081 determines bS to 2 when a quantization index exists in any of the blocks to which the pixel p0 and the pixel q0 belong. If there is no quantization index in the block to which the pixel p0 and the pixel q0 belong, it is determined whether there is discontinuity in inter-frame prediction between the pixel p0 and the pixel q0 (step S104). If there is discontinuity in inter-frame prediction, bS is determined to be 1, and if there is no discontinuity in inter-frame prediction, bS is determined to be 0.
  • ⁇ is determined as a filtering target edge.
  • the filter unit 1083 calculates P0, P1, and P2 using the following equations using pseudorandom noise ditherP [pos] (1 ⁇ ditherP [pos] ⁇ 7) corresponding to pos, respectively.
  • P0 (p2 + 2 * p1 + 2 * p0 + 2 * q0 + q1 + ditherP [pos]) / 8 (1)
  • P1 (p3 + 2 * p2 + 2 * p1 + 2 * p0 + q0 + ditherP [pos]) / 8 (2)
  • P2 (2 * p3 + 3 * p2 + p1 + p0 + q0 + ditherP [pos]) / 8 (3)
  • ⁇ and ⁇ are parameters that increase as the value of the quantization parameter Q increases, and pos is a position relative to the coordinates of the block position to be processed.
  • the edge determination unit 1082 calculates Q 0, Q 1, and Q 2 using the following formula using pseudorandom noise ditherQ [pos] (1 ⁇ ditherQ [pos] ⁇ 7) corresponding to pos.
  • Q0 (q2 + 2 * q1 + 2 * q0 + 2 * p0 + p1 + ditherQ [pos]) / 8 (4)
  • Q1 (q3 + 2 * q2 + 2 * q1 + 2 * q0 + p0 + ditherQ [pos]) / 8 (5)
  • Q2 (2 * q3 + 3 * q2 + q1 + q0 + p0 + ditherQ [pos]) / 8 (6)
  • the edge determination unit 1082 calculates
  • the filter unit 1083 calculates P0 using the following equation.
  • tc is a parameter that increases as the values of bS and quantization parameter Q increase.
  • the edge determination unit 1082 calculates
  • ⁇ is determined as a filtering target edge.
  • the filter unit 1083 calculates Q0 using the following equation.
  • the decode picture buffer 109 stores, as a reference image picture, the distortion-reconstructed reconstructed image picture from which block distortion and ringing distortion are removed, which is supplied from the distortion removal filter unit 108a.
  • the image of the reference image picture is used as a reference image for generating an inter-frame prediction signal.
  • Planar prediction In Planar prediction, first, the lower right image of the encoding target block is transmitted from the encoder based on predictive encoding using a reference image (see FIG. 26). Subsequently, in Planar prediction, the one-dimensional linear interpolation is performed on the prediction image in the rightmost column and the bottom row of the encoding target block using the transmitted lower right image and the reference image around the encoding target block. (See FIG. 27). Finally, the prediction image of the remaining area is calculated by two-dimensional linear interpolation (see FIG. 28).
  • Planar mode In a block using Planar prediction (hereinafter also referred to as Planar mode), no prediction error (difference between the original signal and the interpolated image) is transmitted. That is, the interpolated image becomes a reconstructed image as it is. Therefore, at the block boundary between adjacent Planar modes, processing different from the distortion removal described in the description of the background art is described in Section 5.4.1 of Non-Patent Document 3, Deblocking filter process Planar mode filtering. .
  • Planar mode filter block interpolation (see FIG. 29) of adjacent Planar mode blocks is subjected to one-way interpolation using images at predetermined positions on the left and right of the block boundary (see FIG. 30).
  • the M / 4th image on the left of the block boundary and the M / 4th image on the right are images at predetermined positions.
  • the M / 4th image above the block boundary and the M / 4th image below are the images at predetermined positions.
  • an image at a predetermined position is referred to as a reference image, and a distortion-removed image obtained by one-way interpolation using the reference image is referred to as a Planar mode filter image.
  • the Planar mode filter image is obtained by one-way interpolation of the reference image, if pseudo-random noise is mixed in the area centered on the block boundary by removing distortion of a general technique, the pseudo-random noise mixed in the reference image is There is a problem in that linear artifacts (linear artifacts) occur due to diffusion in the horizontal and vertical directions by one-way interpolation.
  • pseudo-random noise is not mixed in an area serving as a reference image in the subsequent Planar mode filter.
  • the purpose is to do so.
  • a video encoding apparatus includes: an inverse quantization unit that inversely quantizes a quantization index to obtain a quantized representative value; and a reconstructed image block obtained by inversely transforming the quantized representative value obtained by the inverse quantization unit. And a noise mixing means for mixing pseudo-random noise in a region centered on the boundary of the reconstructed image block, and the noise mixing means is pseudo-random in the region serving as the reference image in the Planar mode filter. It is characterized by not introducing noise.
  • the video decoding apparatus includes an inverse quantization unit that inversely quantizes a quantization index to obtain a quantized representative value, an inverse transform of the quantized representative value obtained by the inverse quantization unit, and a reconstructed image block
  • the noise mixing means includes a pseudo random noise in a region serving as a reference image in the Planar mode filter. It is characterized by not mixing.
  • the quantization index is inversely quantized to obtain a quantized representative value, and the obtained quantized representative value is inversely transformed to obtain a reconstructed image block.
  • pseudo random noise is mixed in a region centered on the boundary, and the pseudo random noise is not mixed in a region serving as a reference image in the Planar mode filter in the process of mixing pseudo random noise.
  • the quantization index is inversely quantized to obtain a quantized representative value
  • the obtained quantized representative value is inversely transformed to obtain a reconstructed image block
  • the boundary of the reconstructed image block In this method, pseudo-random noise is mixed into a region centered on the image, and the pseudo-random noise is not mixed into the region serving as the reference image in the Planar mode filter.
  • a video encoding program includes a computer that performs inverse quantization on a quantization index to obtain a quantized representative value, and inversely transforms the obtained quantized representative value to obtain a reconstructed image block; A process of mixing pseudo-random noise in an area centering on the boundary of the reconstructed image block except for an area that becomes a reference image in the Planar mode filter is performed.
  • the video decoding program according to the present invention allows a computer to dequantize a quantization index to obtain a quantized representative value, inversely transform the obtained quantized representative value to obtain a reconstructed image block, A process of mixing pseudo-random noise in an area centering on the boundary of the constructed image block except for an area serving as a reference image in the Planar mode filter is performed.
  • the video encoding device and the video decoding device according to the present invention detect a region serving as a reference image of the Planar mode filter based on the auxiliary information of the block and the edge position of distortion removal, thereby detecting the reference image of the Planar mode filter. Since the means for preventing the pseudo-random noise from being mixed is provided, it is possible to provide a video encoding device and a video decoding device capable of suppressing banding distortion and preventing linear artifacts.
  • It is explanatory drawing which shows the reference image of the Planar mode filter with respect to the block boundary of the horizontal direction and the vertical direction used as a process target, the block boundary of the subsequent horizontal direction and the vertical direction, and the block boundary of the subsequent horizontal direction and the vertical direction. It is explanatory drawing which shows the area
  • FIG. 1 illustrates a reference image of a Planar mode filter for horizontal and vertical block boundaries to be processed, subsequent horizontal and vertical block boundaries, and subsequent horizontal and vertical block boundaries.
  • the MM / 4th row becomes the reference image of the Planar mode filter for the subsequent vertical block boundary at the horizontal block boundary to be processed.
  • the MM / 4th column is the reference image of the Planar mode filter for the subsequent horizontal block boundaries. That is, in the horizontal block boundary distortion removal, a region where pseudo random noise is not mixed is as shown in FIG.
  • the MM / 4th column becomes the reference image of the Planar mode filter for the subsequent horizontal block boundary at the vertical block boundary to be processed.
  • the MM / 4th row becomes the reference image of the Planar mode filter for the subsequent vertical block boundaries.
  • the video encoding device and the video decoding device detect a region in which pseudo random noise is not mixed in the distortion removal with respect to the block boundary based on the auxiliary information of the block and the edge position of the distortion removal.
  • the edge position for distortion removal is the row number of the block boundary in the distortion removal for the block boundary in the horizontal direction, and the column number of the block boundary in the distortion removal for the block boundary in the vertical direction.
  • the above row number or column number is the row number or column number that becomes the reference image of the Planar mode filter for the block boundaries in the horizontal and vertical directions thereafter.
  • the pseudo random noise is not mixed in the image of the row number and the column number.
  • the video encoding device and the video decoding device use the block size in the Planar mode to limit the mixed range of pseudo-random noise, and the horizontal direction and the subsequent horizontal direction Pseudorandom noise that becomes the reference image of the Planar mode filter for the block boundary in the direction is not mixed.
  • Embodiment 1 an adaptive distortion removal filter that detects a region in which pseudo random noise is not mixed in the distortion removal with respect to the block boundary based on the auxiliary information of the block and the edge position of the distortion removal, and mixes the pseudo random noise adaptively.
  • a video encoding apparatus to be used will be described.
  • the TMuC method is used as the video encoding method instead of the JM method.
  • the major difference between the JM method and the TMuC method is the presence / absence of the Planar mode and the concept corresponding to MB.
  • quoting Unit 7 definition in Non-Patent Document 3 is Coding Tree Block (CTB) corresponding to MB, which is not fixed at 16x16 but in the range of 128x128 to 8x8. It is variable (see FIG. 4).
  • Block * is called Largest
  • Block * is called Smallest
  • the CTB block is referred to as Coding Unit (CU).
  • the concept of Prediction unit (PU) (see FIG. 5) is used as the prediction mode processing unit for Coding Tree block, and the concept of transform unit (TU) is used as the frequency conversion processing unit for Coding Tree block (FIG. 6). Reference) has been introduced.
  • the TU is variable in the range of 64 ⁇ 64 to 4 ⁇ 4. Referring to the explanatory diagram of FIG. 5, in the intra prediction mode, only the square of the shapes shown in FIG. 5 is supported.
  • FIG. 7 shows that the distortion removal filter 108a is replaced with the adaptive distortion removal filter 108 as compared with the general video coding apparatus shown in FIG.
  • the configuration and operation of the adaptive distortion removal filter 108 as an example of the noise mixing means that is a feature of the present invention will be described below.
  • Planar prediction has been introduced into the TMuC method, its configuration is hardly changed at the video encoding device level. This is because it is only necessary to input a prediction error image block including zero pixels to the frequency conversion unit 102 in the Planar mode block.
  • FIG. 8 and 9 are explanatory diagrams for explaining the operation of the adaptive distortion removal filter unit 108.
  • FIG. 8 and 9 are explanatory diagrams for explaining the operation of the adaptive distortion removal filter unit 108.
  • the pixels before the filter on the left side centering on the block boundary are p0, p1, p2,... From the block boundary, and the pixels after the filter are P0, P1, P2. ,..., And the right pre-filter pixels centered on the block boundary are q0, q1, q2, q3,... From the block boundary, and the post-filter pixels are Q0, Q1, Q2, Q3,.
  • the upper unfiltered pixels centered on the block boundary are p0, p1, p2,... From the block boundary, and the filtered pixels are P0, P1, P2. ,..., And the lower pre-filter pixels centered on the block boundary are q0, q1, q2,..., Q3 from the block boundary, and the post-filter pixels are Q0, Q1, Q2, Q3,.
  • the filtering process for the block boundary is the same in the horizontal and vertical directions. Therefore, filter processing for block boundaries will be described below without particularly distinguishing between the horizontal direction and the vertical direction. Also, the internal configuration of the adaptive distortion removal filter unit 108 is shown in FIG.
  • the block boundary strength determining unit 1081, the edge determining unit 1082, and the filter unit 1083 constituting the adaptive distortion removing filter 108 shown in FIG. 10 are the same as those shown in FIG.
  • the pseudo random noise mixed region determination unit 1084 is a functional block that does not exist in the distortion removal filter 108a illustrated in FIG.
  • the pseudo-random noise mixed region determination unit 1084 uses the block boundary strength (bS) supplied from the block boundary strength determination unit 1081 and the auxiliary information of the block supplied from the outside, and an asymmetric pseudo-noise centered on the block boundary. Random noise mixed area (pseudo random noise mixed range) is calculated.
  • the calculated pseudo-random noise mixture range is supplied to the filter unit 1083.
  • block boundary strength determination unit 1081 the edge determination unit 1082, the pseudo random noise mixed region determination unit 1084, and the filter unit 1083 will be described in this order.
  • the block boundary strength determination unit 1081 determines the block boundary strength bS (0 ⁇ bS ⁇ 4) based on auxiliary block information supplied from the outside of the adaptive distortion removal filter 108.
  • FIG. 11 is a flowchart showing a process for determining bS.
  • the block boundary strength determination unit 1081 determines bS to be 4.
  • the block boundary strength determination unit 1081 determines that either the block boundary pixel p0 or the block boundary pixel q0 is an intra PU. If it is a pixel (step S1002), bS is determined to be 3.
  • the block boundary strength determining unit 1081 determines whether or not a quantization index exists in any of the blocks to which the pixel p0 and the pixel q0 belong, respectively. (Step S1003). If the quantization index exists in any of the blocks to which the pixel p0 and the pixel q0 belong, bS is determined to be 2.
  • the block boundary strength determination unit 1081 determines whether or not there is discontinuity in inter-frame prediction between the pixel p0 and the pixel q0 ( Step S1004). If there is discontinuity in inter-frame prediction, bS is determined to be 1, and if there is no discontinuity in inter-frame prediction, bS is determined to be 0.
  • the edge determination unit 1082 determines the filtering process in the filter unit 1083 using bS supplied from the block boundary strength determination unit 1081 and the reconstructed image supplied from the outside.
  • FIG. 12 is a flowchart thereof.
  • the edge determination unit 1082 determines whether or not the following condition 1 is satisfied for each of the eight edges (step S2002). When the condition 1 is not satisfied, it is determined that no filtering is performed on eight edges.
  • the subscript number in Condition 1 is the index of the processing target 8 edge described in “Notation ⁇ of an 8 pixels part of vertical edge for deblocking” of Section 5.4.1 of Non-Patent Document 3 It is. Further, ⁇ is a parameter depending on the quantization parameter QP described in “Relation betweenpqp, ctc, and beta” of Section 5.4.1 of Non-Patent Document 3 Deblocking filter process.
  • the edge determination unit 1082 determines whether each of the eight edges i (0 ⁇ i ⁇ 7) satisfies the following condition 2 (step S2003). When the condition 2 is not satisfied, it is determined that a weak filter described later is applied to the edge i.
  • Condition 2 d ⁇ ( ⁇ / 4) and (
  • tc is a parameter depending on the quantization parameter QP described in “Relation between qp, tc, and beta” of Section 5.4.1 of Non-Patent Document 3 Deblocking filter process.
  • the edge determination unit 1082 determines whether each edge i (0 ⁇ i ⁇ 7) satisfies the following condition 3 (step S2004). When the condition 3 is not satisfied, it is determined that a strong filter described later is applied to the edge i. When the condition 3 is satisfied, it is determined that a strong filter with pseudorandom mixing described later is applied to the edge i.
  • the pseudo-random noise mixed region determination unit 1084 uses the block boundary strength (bS) supplied from the block boundary strength determination unit 1081 and the auxiliary information of the block supplied from the outside to mix pseudo-random noise on the block boundary pixel p0 side.
  • the size pSize of the region and the size qSize of the pseudo random noise mixed region on the block boundary pixel q0 side are calculated.
  • FIG. 13 is a flowchart thereof.
  • the pseudo random noise mixed region determination unit 1084 uses the auxiliary information of the block to which the input block boundary pixel belongs to determine whether or not the block is intra prediction of a predetermined size (16 ⁇ 16 in this embodiment). Judgment is made (step S3001). When the intra prediction is not 16 ⁇ 16 or more, the size of the pseudo random noise mixed region is set to 0. For example, when the block boundary pixel is q0, not only the size of intra prediction but also the edge boundary and its surrounding pixels satisfy
  • step S2002 it is also judged whether it is flat (if the block boundary pixel is p0, or is flat satisfying
  • the pseudo random noise mixed region determination unit 1084 determines whether the input block boundary pixel belongs to a block in the Planar mode. (Step S3002). If the input block boundary pixel does not belong to the Planar mode block, the process advances to step S3003. When the input block boundary pixel belongs to the block in the Planar mode, the process proceeds to step S3004.
  • step S3004 the pseudo random noise mixed region determination unit 1084 determines whether the edge i is a row or a column that becomes a reference image of the Planar mode filter for the horizontal and vertical block boundaries thereafter. If the edge i is a row or column that becomes the reference image of the Planar mode filter for the subsequent horizontal and vertical block boundaries, it is simulated for the reference image of the Planar mode filter for the subsequent horizontal and vertical block boundaries. The size of the pseudo random noise mixed region is determined to be 0 so that random noise is not mixed. If the edge i does not become the reference image of the Planar mode filter for the subsequent horizontal and vertical block boundaries, the process advances to step S3005.
  • the pseudo random noise mixed area determination unit 1084 determines whether or not the input block boundary pixel is p0.
  • the purpose of the second variable of min (MN, MM / 4) is to limit the mixed range of pseudo-random noise using the block size in the Planar mode when the processing target block is in the Planar mode.
  • the pseudo random noise that becomes the reference image of the Planar mode filter for the block boundary in the horizontal direction and the vertical direction is not mixed.
  • the filter unit 1083 applies the filter processing determined by the edge determination unit 1082 to each edge (0 ⁇ i ⁇ 7).
  • Each of the Planar mode filter, the weak filter, the strong filter, and the strong filter with pseudo-random mixing will be described below.
  • Planar mode filter is applied, in accordance with Planar mode filtering of Section 5.4.1 Deblocking filter process of Non-Patent Document 3, Pk i (0 ⁇ k ⁇ M / 4-1) and Qk i (0 ⁇ k ⁇ M / 4) is calculated.
  • the pixels P0 i and Q0 i of the edge i are calculated by the following equations.
  • P0 i Clip 0-255 (p0 i + Clip (-tc, tc, (13 * (q0 i -p0 i ) + 4 * (q1 i -p1 i ) -5 * (q2 i -p2 i ) +16 ) / 32)) (9)
  • Q0 i Clip 0-255 (q0 i -Clip (-tc, tc, (13 * (q0 i -p0 i ) + 4 * (q1 i -p1 i ) -5 * (q2 i -p2 i ) +16 ) / 32)) (10)
  • the pixels P2 i , P1 i , P0 i , Q0 i , Q1 i , and Q2 i of the edge i are calculated by the following equations.
  • the result Pk i (0 ⁇ k ⁇ pSize) of the above-described strong filter is calculated by the following equation using the pSize calculated by the pseudo-random noise mixing region determining unit 1084. .
  • nk i LUT [(idxOffset i ⁇ k ⁇ 1) & (LUTSize ⁇ 1)].
  • LUT [] is a lookup table storing pseudo-random noise, and its element takes a value of -1, 0, or 1.
  • LUTSize is the size of the lookup table.
  • the offset idxOffset i of the lookup table is calculated by the following equation according to the adaptive distortion removal direction.
  • PUPosX is the horizontal position of the vertical edge shown in FIG. 8 in the frame
  • PUPosY is the vertical position of the horizontal edge shown in FIG. 9 in the frame
  • PITCH is a predetermined value (for example, 16).
  • the strong filter with pseudo-random mixing uses the result Qk i (0 ⁇ k ⁇ qSize) of the above-described strong filter using the qSize calculated by the pseudo-random noise mixed region determination unit 1084, and the pixel Qk i of the edge i. (0 ⁇ k ⁇ qSize) is calculated by the following equation.
  • nk i LUT [(idxOffset i + k) & (LUTSize ⁇ 1)].
  • the video encoding apparatus detects a region serving as a reference image of the Planar mode filter based on the block auxiliary information and the edge position of distortion removal, thereby performing pseudo-random noise on the reference image of the Planar mode filter. Do not mix. Accordingly, it is possible to provide a video encoding device that can suppress linear artifacts while suppressing banding distortion.
  • Embodiment 2 an adaptive distortion removal filter that detects a region in which pseudo random noise is not mixed in the distortion removal with respect to the block boundary based on the auxiliary information of the block and the edge position of the distortion removal, and mixes the pseudo random noise adaptively.
  • a video decoding apparatus to be used will be described. Note that the video decoding apparatus according to the present embodiment is a video decoding apparatus corresponding to the video encoding apparatus according to the first embodiment.
  • the video decoding apparatus includes an entropy decoding unit 201, an inverse quantization unit 202, an inverse frequency conversion unit 203, a picture buffer 204, an adaptive distortion removal filter 108, a decoded picture buffer 206, an intra prediction.
  • Unit 207 inter-frame prediction unit 208, decoding control unit 209, and switch 200.
  • the entropy decoding unit 201 performs entropy decoding on the bitstream and outputs information related to the prediction signal of the decoding target CU, the base size of the integer DCT, and the quantization index.
  • the intra prediction unit 207 generates an intra prediction signal using a reconstructed image stored in the picture buffer 204 having the same display time as the currently decoded frame.
  • the inter-frame prediction unit 208 generates an inter-frame prediction signal using a reference image stored in the decoded picture buffer 206 having a display time different from that of the currently decoded frame.
  • the decoding control unit 209 controls the switch 200 based on the entropy-decoded interframe prediction and supplies an intra prediction signal or an interframe prediction signal.
  • the inverse quantization unit 202 inversely quantizes the quantization index supplied from the entropy decoding unit 201.
  • the inverse transform unit 203 performs inverse frequency transform on the quantized representative value and returns it to the original space region, as with the inverse transform unit 106 of the first embodiment.
  • the picture buffer 204 stores a reconstructed image block obtained by adding a prediction signal to the reconstructed prediction error image block returned to the original spatial region until all the CUs included in the currently decoded frame are decoded. Is done.
  • the adaptive distortion removal filter 108 removes distortion from the reconstructed image stored in the picture buffer 204 after all CUs included in the current frame are decoded.
  • the configuration of the adaptive distortion removal filter 108 is as shown in FIG. Further, the processing executed by the adaptive distortion removal filter 108 is as shown in FIGS.
  • the decoded picture buffer 206 stores the distortion-reconstructed reconstructed image supplied from the adaptive distortion removal filter 108 as a reference image picture.
  • the image of the reference image picture is used as a reference image for generating an inter-frame prediction signal. Further, the reference image picture is output as an expanded frame at an appropriate display timing.
  • the video decoding apparatus decompresses the bit stream by the above processing.
  • the video decoding apparatus detects pseudo-random noise with respect to the reference image of the Planar mode filter by detecting the region that is the reference image of the Planar mode filter based on the auxiliary information of the block and the edge position of distortion removal. Do not mix. Thus, it is possible to provide a video decoding apparatus that can suppress linear artifacts while suppressing banding distortion.
  • each of the above embodiments can be configured by hardware, it can also be realized by a computer program.
  • the information processing system shown in FIG. 15 includes a processor 1001, a program memory 1002, a storage medium 1003, and a storage medium 1004.
  • the storage medium 1003 and the storage medium 1004 may be separate storage media, or may be storage areas composed of the same storage medium.
  • a magnetic storage medium such as a hard disk can be used as the storage medium.
  • the program memory 1002 stores a program for realizing the function of each block (excluding the block of the buffer) shown in each of FIGS. Is done.
  • the processor 1001 implements the functions of the video encoding device or the video decoding device shown in FIGS. 7, 10, and 14 by executing processing according to the program stored in the program memory 1002. .
  • FIG. 16 is a block diagram showing the main part of the video encoding apparatus according to the present invention.
  • the video encoding apparatus according to the present invention includes an inverse quantization means 11 (for example, an inverse quantization unit 105) that inversely quantizes a quantization index to obtain a quantized representative value, and an inverse quantization.
  • an inverse quantization means 11 for example, an inverse quantization unit 105
  • An inverse frequency transforming unit 12 (inverse frequency transforming unit 106 as an example) that reversely transforms the quantized representative value obtained by the unit 11 to obtain a reconstructed image block, and a region centered on the boundary of the reconstructed image block
  • a noise mixing unit 13 (for example, an adaptive distortion removing filter unit 108) that mixes pseudo-random noise is included, and the noise mixing unit 13 does not mix pseudo-random noise into a region that becomes a reference image in the Planar mode filter.
  • FIG. 17 is a block diagram showing the main part of the video decoding apparatus according to the present invention.
  • the video decoding apparatus according to the present invention includes an inverse quantization unit 21 (for example, an inverse quantization unit 202) that obtains a quantized representative value by inverse quantization of a quantization index, and an inverse quantization unit.
  • the inverse representative frequency transforming unit 22 (inverse frequency transforming unit 203 as an example) that inversely transforms the quantized representative value obtained by 21 to obtain a reconstructed image block, and the region around the boundary of the reconstructed image block are simulated.
  • a noise mixing unit 13 for example, an adaptive distortion removing filter unit 108) that mixes random noise is provided, and the noise mixing unit 13 does not mix pseudo-random noise in a region that becomes a reference image in the Planar mode filter.
  • FIG. 18 is a flowchart showing the main steps of the video encoding method according to the present invention.
  • the quantization index is inversely quantized to obtain a quantized representative value (step S101), and the obtained quantized representative value is inversely transformed and reconstructed.
  • An image block is obtained (step S102), and pseudo random noise is mixed in a region centered on the boundary of the reconstructed image block (step S103).
  • pseudo random noise the Planar mode filter Pseudorandom noise is not mixed in the area.
  • FIG. 19 is a flowchart showing the main steps of the video decoding method according to the present invention.
  • a quantization index is inversely quantized to obtain a quantized representative value (step S201), and the obtained quantized representative value is inversely transformed to reconstruct an image.
  • a block is obtained (step S202), and pseudo-random noise is mixed in a region centered on the boundary of the reconstructed image block (step S203).
  • pseudo-random noise a reference image is obtained in the Planar mode filter. The area is not mixed with pseudo-random noise.

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Abstract

　映像符号化装置および映像復号装置は、線状アーティファクトを防止するために、ブロック境界を中心とする領域に擬似ランダム雑音を混入させる際に、以降のPlanarモードフィルタにおいて基準画像となる領域に擬似ランダム雑音を混入させない。映像符号化装置は、量子化インデックスを逆量子化して量子化代表値を得る逆量子化部と、逆量子化部によって得られた量子化代表値を逆変換して再構築画像ブロックを得る逆周波数変換部と、再構築画像ブロックの境界を中心とする領域に擬似ランダム雑音を混入させる適応歪み除去フィルタ部とを備え、適応歪み除去フィルタ部は、Planarモードフィルタにおいて基準画像となる領域に擬似ランダム雑音を混入させない。

Description

映像符号化装置および映像復号装置
　本発明は、映像符号化技術が適用された映像符号化装置および映像復号装置に関する。
　一般に、映像符号化装置は、外部から入力される動画像信号をディジタル化した後、所定の映像符号化方式に準拠した符号化処理を行うことで符号化データすなわちビットストリームを生成する。
　所定の映像符号化方式として非特許文献１に記載されたISO/IEC 14496-10 Advanced Video Coding（ＡＶＣ）がある。ＡＶＣ方式の符号化器の参照モデルとしてJoint Model 方式が知られている（以下、一般的な映像符号化装置という）。
　図２０を参照して、ディジタル化された映像の各フレームを入力としてビットストリームを出力する一般的な映像符号化装置の構成と動作を説明する。
　図２０に示すように、一般的な映像符号化装置は、ＭＢバッファ１０１、周波数変換部１０２、量子化部１０３、エントロピー符号化部１０４、逆量子化部１０５、逆周波数変換部１０６、ピクチャバッファ１０７、歪み除去フィルタ部１０８ａ、デコードピクチャバッファ１０９、イントラ予測部１１０、フレーム間予測部１１１、符号化制御部１１２およびスイッチ１００を備えている。
　一般的な映像符号化装置は、各フレームをＭＢ（Macro Block ：マクロブロック）とよばれる１６×１６画素サイズのブロックに分割し、さらにＭＢを４×４画素サイズのブロック分割し、分割して得られた４×４ブロックを符号化の最小構成単位とする。
　図２１は、フレームの空間解像度がＱＣＩＦ（Quarter Common Intermediate Format）の場合のブロック分割の例を示す説明図である。以下、簡単のために、輝度の画素値のみに着目して、図２０に示された各部の動作を説明する。
　ＭＢバッファ１０１には、入力画像フレームの符号化対象ＭＢの画素値が格納される。以下、符号化対象ＭＢを入力ＭＢという。
　ＭＢバッファ１０１から供給される入力ＭＢは、スイッチ１００を介して、イントラ予測部１１０またはフレーム間予測部１１１から供給される予測信号が減じられる。以下、予測信号が減じられた入力ＭＢを予測誤差画像ブロックという。
　イントラ予測部１１０は、ピクチャバッファ１０７に格納された再構築画像であって現在のフレームと表示時刻が同一である再構築画像を利用してイントラ予測信号を生成する。以下、イントラ予測信号を用いて符号化されるＭＢをイントラＭＢという。
　フレーム間予測部１１１は、現在のフレームと表示時刻が異なる、デコードピクチャバッファ１０９に格納された参照画像を利用してフレーム間予測信号を生成する。以下、フレーム間予測信号を用いて符号化されるＭＢをインターＭＢという。
　なお、イントラＭＢのみで符号化されたフレームはＩフレームと呼ばれる。イントラＭＢだけでなくインターＭＢも含めて符号化されたフレームはＰフレームと呼ばれる。フレーム間予測信号の生成に１枚の参照画像だけでなく同時に２枚の参照画像を用いるインターＭＢを含めて符号化されたフレームはＢフレームと呼ばれる。
　符号化制御部１１２は、イントラ予測信号およびフレーム間予測信号とＭＢバッファ１０１に格納されている入力ＭＢとを比較して、予測誤差画像ブロックのエネルギーが小さくなる予測信号を選択し、スイッチ１００を制御する。選択された予測信号に関連する情報（イントラ予測モード、イントラ予測方向、およびフレーム間予測に関連する情報）は、エントロピー符号化部１０４に供給される。
　また、符号化制御部１１２は、入力ＭＢまたは予測誤差画像ブロックに基づいて、予測誤差画像ブロックの周波数変換に適した整数ＤＣＴ（Discrete Cosine Transform ）の基底ブロックサイズを選択する。整数ＤＣＴは、一般的な映像符号化装置ではＤＣＴ基底を整数値で近似した基底による周波数変換を意味する。基底ブロックサイズの選択肢として、１６×１６、８×８、４×４の３つのブロックサイズがある。入力ＭＢまたは予測誤差画像ブロックの画素値が平坦になる程、より大きな基底ブロックサイズが選択される。選択された整数ＤＣＴの基底サイズに関する情報は、周波数変換部１０２およびエントロピー符号化部１０４に供給される。以下、選択された予測信号に関連する情報、選択された整数ＤＣＴの基底サイズなどに関する情報、および後述する量子化パラメータを補助情報と呼ぶ。
　さらに、符号化制御部１１２は、目標ビット数以下でフレームを符号化するために、エントロピー符号化部１０４が出力するビットストリームのビット数を監視する。そして、出力されるビットストリームのビット数が目標ビット数よりも多ければ量子化ステップサイズを大きくする量子化パラメータを出力し、逆に出力されるビットストリームのビット数が目標ビット数よりも少なければ量子化ステップサイズを小さくする量子化パラメータを出力する。そのようにして、出力ビットストリームは目標のビット数に近づくように符号化される。
　周波数変換部１０２は、選択された整数ＤＣＴの基底サイズで、予測誤差画像ブロックを周波数変換して空間領域から周波数領域に変換する。周波数領域に変換された予測誤差を変換係数という。
　量子化部１０３は、符号化制御部１１２から供給される量子化パラメータに対応する量子化ステップサイズで、変換係数を量子化する。なお、量子化された変換係数の量子化インデックスはレベルとも呼ばれる。
　エントロピー符号化部１０４は、補助情報と量子化インデックスとをエントロピー符号化して、そのビット列すなわちビットストリームとして出力する。
　逆量子化部１０５および逆変換部１０６は、以後の符号化のために、量子化部１０３から供給される量子化インデックスを逆量子化して量子化代表値を得て、さらに逆周波数変換して元の空間領域に戻す。以下、元の空間領域に戻された予測誤差画像ブロックを再構築予測誤差画像ブロックという。
　ピクチャバッファ１０７には、現在のフレームに含まれる全てのＭＢが符号化されるまで、再構築予測誤差画像ブロックに予測信号が加えられた再構築画像ブロックが格納される。以下、ピクチャバッファ１０７において再構築画像によって構成されるピクチャを再構築画像ピクチャという。
　歪み除去フィルタ部１０８ａは、再構築画像の各ＭＢおよびその内部ブロックの境界にフィルタを適用し、ピクチャバッファ１０７に格納された再構築画像に対して歪み（ブロック歪みとバンディング歪み）を除去する処理を行う。
　図２２および図２３は、歪み除去フィルタ部１０８ａの動作を説明するための説明図である。
　歪み除去フィルタ部１０８ａは、図２２に示すように、ＭＢおよびその内部ブロックの水平方向のブロック境界に対してフィルタを適用する。また、図２３に示すように、ＭＢおよびその内部ブロックの垂直方向のブロック境界に対してフィルタを適用する。水平方向のブロック境界は、０，４，８，１２の４×４ブロックの左側のブロック境界、１，５，９，１３の４×４ブロックの左側のブロック境界、２，６，１０，１４の４×４ブロックの左側のブロック境界、および３，７，１１，１５の４×４ブロックの左側のブロック境界である。また、垂直方向のブロック境界は、０，１，２，３の４×４ブロックの上側のブロック境界、４，５，６，７の４×４ブロックの上側のブロック境界、８，９，１０，１１の４×４ブロックの上側のブロック境界、および１２，１３，１４，１５の４×４ブロックの上側のブロック境界である。
　ただし、８×８ブロックサイズの整数ＤＣＴを用いたＭＢでは、０，４，８，１２の４×４ブロックの左側のブロック境界、２，６，１０，１４の４×４ブロックの左側のブロック境界、０，１，２，３の４×４ブロックの上側のブロック境界、および８，９，１０，１１の４×４ブロックの上側のブロック境界のみが歪み除去対象のブロック境界になる。また、１６×１６ブロックサイズの整数ＤＣＴの基底が１６×１６ブロックサイズのＤＣＴ基底を整数値で近似した基底であり、かつ、１６×１６ブロックサイズの整数ＤＣＴを用いたＭＢでは、０，４，８，１２の４×４ブロックの左側のブロック境界、および、０，１，２，３の４×４ブロックの上側のブロック境界のみが歪み除去対象のブロック境界になる。
　水平方向のブロック境界に対するフィルタの処理については、ブロック境界を中心とする左側のフィルタ前の画素をｐ３，ｐ２，ｐ１，ｐ０、フィルタ後の画素をＰ３，Ｐ２，Ｐ１，Ｐ０とし、ブロック境界を中心とする右側のフィルタ前の画素をｑ０，ｑ１，ｑ２，ｑ３、フィルタ後の画素をＱ０，Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３とする。
　垂直方向のブロック境界に対するフィルタの処理については、ブロック境界を中心とする上側のフィルタ前の画素をｐ３，ｐ２，ｐ１，ｐ０、フィルタ後の画素をＰ３，Ｐ２，Ｐ１，Ｐ０とし、ブロック境界を中心とする下側のフィルタ前の画素をｑ０，ｑ１，ｑ２，ｑ３、フィルタ後の画素をＱ０，Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３とする。
　ただし、Ｐ３，Ｐ２，Ｐ１，Ｐ０，Ｑ０，Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３は、ｐ３，ｐ２，ｐ１，ｐ０，ｑ０，ｑ１，ｑ２，ｑ３で初期化されているとする。
　水平方向と垂直方向とでブロック境界に対するフィルタ処理は同じである。そこで、以下、水平方向と垂直方向とを特に区別をせずに、ブロック境界に対するフィルタ処理を説明する。また、歪み除去フィルタ部１０８ａの内部構成を図２４に示す。
　図２４に示す歪み除去フィルタ部１０８ａにおいて、まず、ブロック境界強度決定部１０８１は、非特許文献１の８．７　Deblocking filter processを参照すると、隣接ブロックの補助情報に基づいてブロック境界強度ｂＳ（０≦ｂＳ≦４）を決定する。図２５は、ｂＳを決定する処理を示すフローチャートである。
　ブロック境界強度決定部１０８１は、ブロック境界の画素ｐ０と画素ｑ０のいずれかがイントラＭＢの画素である場合には（ステップＳ１０１）、画素ｐ０と画素ｑ０とがＭＢの境界の左右の画素であるか否か判定する（ステップＳ１０２）。画素ｐ０と画素ｑ０とがＭＢの境界の左右の画素である場合にはｂＳを４に決定し、ＭＢの境界の左右の画素ではない場合にはｂＳを３に決定する。
　ブロック境界強度決定部１０８１は、画素ｐ０と画素ｑ０とのいずれもイントラＭＢの画素でない場合には、画素ｐ０と画素ｑ０がそれぞれ属するブロックのいずれかに量子化インデックスが存在するか否か判定する（ステップＳ１０３）。ブロック境界強度決定部１０８１は、画素ｐ０と画素ｑ０が属するそれぞれブロックのいずれかに量子化インデックスが存在する場合には、ｂＳを２に決定する。画素ｐ０と画素ｑ０がそれぞれ属するブロックに量子化インデックスが存在しない場合には、画素ｐ０と画素ｑ０とで、フレーム間予測に不連続があるか否か判定する（ステップＳ１０４）。フレーム間予測に不連続がある場合にはｂＳを１に決定し、フレーム間予測に不連続がない場合にはｂＳを０に決定する。
　なお、ｂＳを決定する処理のより詳細な説明が、非特許文献１の８．７．２　Filtering process for a set of samples across a horizontal or vertical block edge に記載されている。
　ｂＳが大きな値になるほど、ブロック境界の変動量が大きいと判定し、強度の高いフィルタが適用される。ｂＳ＝０では、フィルタは適用されない。
　次に、ｂＳ＞０のブロック境界についてのみ、ｂＳ＝４とｂＳ＜４の場合に分けて、非特許文献１に基づく非特許文献２における、ブロック境界に対する擬似ランダム雑音を用いたフィルタ処理を説明する。
　ｂＳ＝４の場合、処理対象のブロック境界の行（水平フィルタ時）または列（垂直フィルタ時）ｐｏｓ（０≦ｐｏｓ≦１６）のエッジ毎に、エッジ判定部１０８２は｜ｐ０－ｑ０｜＜α／４かつ｜ｐ１－ｐ０｜＜βであるエッジをフィルタ対象エッジと決定する。フィルタ部１０８３は、ｐｏｓに対応した擬似ランダム雑音ditherP ［ｐｏｓ］（１≦ditherP ［ｐｏｓ］≦７）を用いた以下の式でＰ０，Ｐ１，Ｐ２をそれぞれ計算する。
P0=(p2+2*p1+2*p0+2*q0+q1+ditherP[pos])/8　　　（１）
P1=(p3+2*p2+2*p1+2*p0+q0+ditherP[pos])/8　　　（２）
P2=(2*p3+3*p2+p1+p0+q0+ditherP[pos])/8　　　　（３）
ただし、αとβはそれぞれ量子化パラメータＱの値が大きくなるほど大きな値となるパラメータであり、ｐｏｓは処理対象のブロック位置の座標に対する位置である。
　同様に、ｂＳ＝４の場合、処理対象のブロック境界の行（水平フィルタ時）または列（垂直フィルタ時）ｐｏｓ（０≦ｐｏｓ≦１６）のエッジ毎に、エッジ判定部１０８２は｜ｐ０－ｑ０｜＜α／４かつ｜ｑ１－ｑ０｜＜βであるエッジをフィルタ対象エッジと決定する。フィルタ部１０８３は、ｐｏｓに対応した擬似ランダム雑音ditherQ ［ｐｏｓ］（１≦ditherQ ［ｐｏｓ］≦７）を用いた以下の式でＱ０，Ｑ１，Ｑ２を計算する。
Q0=(q2+2*q1+2*q0+2*p0+p1+ditherQ[pos])/8　　　（４）
Q1=(q3+2*q2+2*q1+2*q0+p0+ditherQ[pos])/8　　　（５）
Q2=(2*q3+3*q2+q1+q0+p0+ditherQ[pos])/8　　　　（６）
　式（１）から式（６）に示すように擬似ランダム雑音をブロック境界に混入させることによって、ブロック歪みが除去されるだけでなく、バンディング歪みも視覚的に目立ちにくくなる。
　ｂＳ＜４の場合、処理対象のブロック境界の行（水平フィルタ時）または列（垂直フィルタ時）ｐｏｓ（０≦ｐｏｓ≦１６）のエッジ毎に、エッジ判定部１０８２は｜ｐ０－ｐ２｜＜βであるエッジをフィルタ対象エッジと決定する。フィルタ部１０８３は、以下の式でＰ０を計算する。
P0=p0+Clip3{-tc,tc,(2*(q0-p0)+p1-q1+4)/8}　　　　（７）
　ただし、tcは、ｂＳおよび量子化パラメータＱの値が大きいほど大きな値となるパラメータである。
　同様に、ｂＳ＜４の場合、処理対象のブロック境界の行（水平フィルタ時）または列（垂直フィルタ時）ｐｏｓ（０≦ｐｏｓ≦１６）のエッジ毎に、エッジ判定部１０８２は｜ｑ０－ｑ２｜＜βであるエッジをフィルタ対象エッジと決定する。フィルタ部１０８３は、以下の式でＱ０を計算する。
Q0=q0-Clip3{-tc,tc,(2*(q0-p0)+p1-q1+4)/8}　　　　（８）
　デコードピクチャバッファ１０９は、歪み除去フィルタ部１０８ａから供給される、ブロック歪みとリンギング歪みが除去された歪み除去再構築画像ピクチャを参照画像ピクチャとして格納する。なお、参照画像ピクチャの画像は、フレーム間予測信号を生成するための参照画像として利用される。
　図２０に示された映像符号化装置は、上述した処理によって、ビットストリームを生成する。
ISO/IEC　14496-10 Advanced Video Coding G. Conklin and N. Gokhale ，"Dithering 5-tap Filter for Inloop Deblocking"，Joint Video Team（JVT ） of ISO/IEC MPEG & ITU-T VCEG ，JVT-C056，2002年 5月 "Test Model under Consideration"，Document：JCTVC-B205，Joint Collaborative Team on Video Coding（JCT-VC） of ITU-T SG16 WP3 and ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 2nd Meeting ：Geneva，CH，21-28 July，2010
　ところで、非特許文献３のTest Model under Consideration （ＴＭｕＣ方式）においては、５．１．１．３．１節　Specification of intra planar predictionを引用すると、Planar予測という新たな概念のイントラ予測が導入されている。Planar予測では、まず、符号化対象ブロックの右下画像が参照画像を用いた予測符号化に基づいてエンコーダから伝送される（図２６参照）。続いて、Planar予測では、伝送された右下画像と符号化対象ブロック周辺の参照画像を用いて、符号化対象ブロック一番右の列と一番下の行の予測画像を１次元の線形補間で計算する（図２７参照）。最後に、残りの領域の予測画像を２次元の線形補間で計算する（図２８参照）。
　Planar予測（以後、Planarモードとも呼ぶ）を用いたブロックにおいては予測誤差（原信号と補間画像の差分）を伝送しない。つまり、補間画像がそのまま再構築画像になる。ゆえに、隣接するPlanarモードのブロック境界においては、背景技術の説明で述べた歪み除去とは異なる処理が、非特許文献３の５．４．１節　Deblocking filter process のPlanar mode filtering に記載されている。Planarモード フィルタでは、隣接するPlanarモードブロックのブロック境界（図２９参照）を、ブロック境界左右の所定位置の画像を用いて一元内挿補間する（図３０参照）。水平方向のブロック境界では、ブロック境界の左にＭ／４番目と右にＭ／４番目が所定位置の画像となる。垂直方向のブロック境界では、ブロック境界の上にＭ／４番目と下にＭ／４番目が所定位置の画像となる。以後、所定位置の画像を基準画像と呼び、基準画像を利用した一元内挿補間で得られる歪み除去画像をPlanarモードfilter画像と呼ぶ。
　Planarモードfilter画像は基準画像の一元内挿補間によって求められるため、一般的な技術の歪み除去によってブロック境界を中心とする領域に擬似ランダム雑音を混入させると、基準画像に混入した擬似ランダム雑音が一元内挿補間によって水平および垂直方向に拡散し、線状のアーティファクト（線状アーティファクト）が発生する課題がある。
　本発明は、上述した線状アーティファクトを防止するために、ブロック境界を中心とする領域に擬似ランダム雑音を混入させる際に、以降のPlanarモードフィルタにおいて基準画像となる領域に擬似ランダム雑音を混入させないようにすることを目的とする。
　本発明による映像符号化装置は、量子化インデックスを逆量子化して量子化代表値を得る逆量子化手段と、逆量子化手段によって得られた量子化代表値を逆変換して再構築画像ブロックを得る逆周波数変換手段と、再構築画像ブロックの境界を中心とする領域に擬似ランダム雑音を混入させる雑音混入手段とを備え、雑音混入手段は、Planarモードフィルタにおいて基準画像となる領域に擬似ランダム雑音を混入させないことを特徴とする。
　本発明による映像復号装置は、量子化インデックスを逆量子化して量子化代表値を得る逆量子化手段と、逆量子化手段によって得られた量子化代表値を逆変換して再構築画像ブロックを得る逆周波数変換手段と、再構築画像ブロックの境界を中心とする領域に擬似ランダム雑音を混入させる雑音混入手段とを備え、雑音混入手段は、Planarモードフィルタにおいて基準画像となる領域に擬似ランダム雑音を混入させないことを特徴とする。
　本発明による映像符号化方法は、量子化インデックスを逆量子化して量子化代表値を得て、得られた量子化代表値を逆変換して再構築画像ブロックを得て、再構築画像ブロックの境界を中心とする領域に擬似ランダム雑音を混入させる方法であって、擬似ランダム雑音を混入させる処理で、Planarモードフィルタにおいて基準画像となる領域には擬似ランダム雑音を混入させないことを特徴とする。
　本発明による映像復号方法は、量子化インデックスを逆量子化して量子化代表値を得て、得られた量子化代表値を逆変換して再構築画像ブロックを得て、再構築画像ブロックの境界を中心とする領域に擬似ランダム雑音を混入させる方法であって、擬似ランダム雑音を混入させる処理で、Planarモードフィルタにおいて基準画像となる領域には擬似ランダム雑音を混入させないことを特徴とする。
　本発明による映像符号化プログラムは、コンピュータに、量子化インデックスを逆量子化して量子化代表値を得る処理と、得られた量子化代表値を逆変換して再構築画像ブロックを得る処理と、再構築画像ブロックの境界を中心とする領域に、Planarモードフィルタにおいて基準画像となる領域を除いて擬似ランダム雑音を混入させる処理とを実行させることを特徴とする。
　本発明による映像復号プログラムは、コンピュータに、量子化インデックスを逆量子化して量子化代表値を得る処理と、得られた量子化代表値を逆変換して再構築画像ブロックを得る処理と、再構築画像ブロックの境界を中心とする領域に、Planarモードフィルタにおいて基準画像となる領域を除いて擬似ランダム雑音を混入させる処理とを実行させることを特徴とする。
　本発明による映像符号化装置および映像復号装置は、Planarモードフィルタの基準画像となる領域をブロックの補助情報および歪み除去のエッジ位置に基づいて検出することによって、Planarモードフィルタの基準画像に対して擬似ランダム雑音を混入させない手段を備えているので、バンディング歪みを抑制しつつ、線状アーティファクトも防止可能な映像符号化装置および映像復号装置を提供できる。
処理対象となる水平方向と垂直方向のブロック境界、以降の水平方向と垂直方向のブロック境界、および以降の水平方向と垂直方向のブロック境界に対するPlanarモードフィルタの基準画像を示す説明図である。 水平方向のブロック境界の歪み除去において擬似ランダム雑音を混入させない領域を示す説明図である。 垂直方向のブロック境界の歪み除去において擬似ランダム雑音を混入させない領域を示す説明図である。 ＣＴＢを説明するための説明図である。 ＰＵを説明するための説明図である。 ＴＵを説明するための説明図である。 第１の実施形態の映像符号化装置の構成を示すブロック図である。 適応歪み除去フィルタの水平方向のフィルタの適用を説明するための説明図である。 適応歪み除去フィルタの垂直方向のフィルタの適用を説明するための説明図である。 適応歪み除去フィルタの構成を示すブロック図である。 ブロック境界強度決定部の動作を示すフローチャートである。 エッジ判定部の動作を示すフローチャートである。 擬似ランダム雑音混入領域決定部の動作を示すフローチャートである。 第２の実施形態の映像復号装置の構成を示すブロック図である。 本発明による映像符号化装置および映像復号装置の機能を実現可能な情報処理システムの構成例を示すブロック図である。 本発明による映像符号化装置の主要部を示すブロック図である。 本発明による映像復号装置の主要部を示すブロック図である。 本発明による映像符号化装置の処理を示すフローチャートである。 本発明による映像復号装置の処理を示すフローチャートである。 一般的な映像符号化装置の構成を示すブロック図である。 ブロック分割の例を示す説明図である。 歪み除去フィルタの水平方向のフィルタの適用を説明するための説明図である。 歪み除去フィルタの垂直方向のフィルタの適用を説明するための説明図である。 歪み除去フィルタの構成を示すブロック図である。 ｂＳの決定処理を示すフローチャートである。 Planar予測を説明するための説明図である。 Planar予測を説明するための説明図である。 Planar予測を説明するための説明図である。 Planarモードフィルタを説明するための説明図である。 Planarモードフィルタを説明するための説明図である。
　図１は、処理対象となる水平方向と垂直方向のブロック境界、以降の水平方向と垂直方向のブロック境界、および、以降の水平方向と垂直方向のブロック境界に対するPlanarモードフィルタの基準画像を示す説明図である。
　図１より、１ブロックの幅をＭとすると、処理対象となる水平方向のブロック境界において、Ｍ－Ｍ／４番目の行が以降の垂直方向のブロック境界に対するPlanarモードフィルタの基準画像となることが分かる。また、Ｍ－Ｍ／４番目の列が以降の水平方向のブロック境界に対するPlanarモードフィルタの基準画像となることが分かる。つまり、水平方向のブロック境界の歪み除去においては、擬似ランダム雑音を混入させない領域は図２に示すようになる。
　図１より、１ブロックの幅をＭとすると、処理対象となる垂直方向のブロック境界において、Ｍ－Ｍ／４番目の列が以降の水平方向のブロック境界に対するPlanarモードフィルタの基準画像となることが分かる。また、Ｍ－Ｍ／４番目の行が以降の垂直方向のブロック境界に対するPlanarモードフィルタの基準画像となることが分かる。つまり、垂直方向のブロック境界の歪み除去においては、擬似ランダム雑音を混入させない領域は図３に示すようになる。
　本発明では、映像符号化装置および映像復号装置は、ブロック境界に対する歪み除去において擬似ランダム雑音を混入させない領域を、ブロックの補助情報および歪み除去のエッジ位置に基づいて検出する。歪み除去のエッジ位置とは、水平方向のブロック境界に対する歪み除去においてはブロック境界の行番号であり、垂直方向のブロック境界に対する歪み除去においてはブロック境界の列番号である。
　本発明では、映像符号化装置および映像復号装置は、上記の行番号または列番号が、以降の水平方向と垂直方向のブロック境界に対するPlanarモードフィルタの基準画像となる行番号または列番号となる場合、行番号および列番号の画像に擬似ランダム雑音を混入させない。
　また、本発明では、映像符号化装置および映像復号装置は、処理対象ブロックがPlanarモードである場合、Planarモードのブロックサイズに用いて擬似ランダム雑音の混入範囲を制限し、以降の水平方向と垂直方向のブロック境界に対するPlanarモードフィルタの基準画像となる擬似ランダム雑音を混入させない。
実施形態１．
　本実施形態においては、ブロック境界に対する歪み除去において擬似ランダム雑音を混入させない領域をブロックの補助情報および歪み除去のエッジ位置に基づいて検出し、適応的に擬似ランダム雑音を混入させる適応歪み除去フィルタを用いる映像符号化装置を説明する。
　また、本実施形態においては、映像符号化方式として、ＪＭ方式ではなくＴＭｕＣ方式を利用する。ＪＭ方式とＴＭｕＣ方式間で大きな差異は、Planarモードの有無と、ＭＢに対応する概念の違いである。ＴＭｕＣ方式においては、非特許文献３の７節　Unit definition を引用すると、ＭＢに対応する概念がCoding Tree Block （ＣＴＢ）であり、１６×１６固定ではなく、１２８×１２８から８×８の範囲で可変となっている（図４参照）。なお、最大のCoding Tree Block をLargest Coding Tree Block （ＬＣＴＢ）、最小のCoding Tree Block をSmallest Coding Tree Block （ＳＣＴＢ）と呼ぶ。また、本明細書においては、ＣＴＢのブロックをCoding Unit （ＣＵ）と呼ぶ。
　また、ＴＭｕＣ方式においては、Coding Tree Block に対する予測モードの処理単位としてPrediction unit （ＰＵ）という概念（図５参照）、Coding Tree Blockに対する周波数変換の処理単位としてTransform unit （ＴＵ） という概念（図６参照）が導入されている。ＴＵは、６４×６４から４×４の範囲で可変となっている。なお、図５の説明図を参照すると、イントラ予測モードでは、図５に示された形状のうち正方形のみがサポートされている。
　図７に示す本実施形態の映像符号化装置は、図２０に示す一般的な映像符号化装置と比較すると、歪み除去フィルタ１０８ａが適応歪み除去フィルタ１０８に置き換わっていることが分かる。以下、本発明の特徴である雑音混入手段の一例としての適応歪み除去フィルタ１０８の構成と動作を説明する。なお、Planar予測という新たな概念のイントラ予測がＴＭｕＣ方式に導入されているが、映像符号化装置レベルではその構成はほとんど変わらない。Planarモードブロックにおいて、周波数変換部１０２に対して、ゼロの画素で構成される予測誤差画像ブロックが入力するだけでよいからである。
　図８および図９は、適応歪み除去フィルタ部１０８の動作を説明するための説明図である。
　適応歪み除去フィルタ部１０８は、図８に示すように、ＣＵ／ＰＵ／ＴＵの水平方向のブロック境界に対してフィルタを適用する。また、図９に示すように、ＣＵ／ＰＵ／ＴＵの垂直方向のブロック境界に対してフィルタを適用する。上述したように、ＣＵ／ＰＵ／ＴＵのブロックサイズは可変となるので、図８および図９においては、ブロックサイズを指定しない。ただし、擬似ランダム雑音混入領域の基準サイズはＮ（＝８）であるとする。
　図８に示す水平方向のブロック境界に対するフィルタの処理については、ブロック境界を中心とする左側のフィルタ前の画素をブロック境界からｐ０，ｐ１，ｐ２，…、フィルタ後の画素をＰ０，Ｐ１，Ｐ２，…とし、ブロック境界を中心とする右側のフィルタ前の画素をブロック境界からｑ０，ｑ１，ｑ２，ｑ３，…、フィルタ後の画素をＱ０，Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，…とする。
　図９に示す垂直方向のブロック境界に対するフィルタの処理については、ブロック境界を中心とする上側のフィルタ前の画素をブロック境界からｐ０，ｐ１，ｐ２，…、フィルタ後の画素をＰ０，Ｐ１，Ｐ２，…とし、ブロック境界を中心とする下側のフィルタ前の画素をブロック境界からｑ０，ｑ１，ｑ２，…，ｑ３、フィルタ後の画素をＱ０，Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，…とする。
　ただし、…，Ｐ３，Ｐ２，Ｐ１，Ｐ０，Ｑ０，Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，…は、…，ｐ３，ｐ２，ｐ１，ｐ０，ｑ０，ｑ１，ｑ２，ｑ３，…でそれぞれ初期化されているとする。
　水平方向と垂直方向とでブロック境界に対するフィルタ処理は同じである。そこで、以下、水平方向と垂直方向とを特に区別をせずに、ブロック境界に対するフィルタ処理を説明する。また、適応歪み除去フィルタ部１０８の内部構成を図１０に示す。
　図１０に示す適応歪み除去フィルタ１０８を構成する、ブロック境界強度決定部１０８１、エッジ判定部１０８２、およびフィルタ部１０８３は、図２４に示されたものと同等である。擬似ランダム雑音混入領域決定部１０８４は、図２４に示された歪み除去フィルタ１０８ａに存在しない機能ブロックである。擬似ランダム雑音混入領域決定部１０８４は、ブロック境界強度決定部１０８１から供給されるブロック境界強度（ｂＳ）と外部から供給されるブロックの補助情報を用いて、ブロックの境界を中心とする非対称な擬似ランダム雑音混入領域（擬似ランダム雑音混入範囲）を計算する。計算された擬似ランダム雑音混入範囲はフィルタ部１０８３に供給される。
　以下、ブロック境界強度決定部１０８１、エッジ判定部１０８２、擬似ランダム雑音混入領域決定部１０８４、フィルタ部１０８３の順でその動作を説明する。
　ブロック境界強度決定部１０８１は、適応歪み除去フィルタ１０８の外部から供給されるブロックの補助情報に基づいてブロック境界強度ｂＳ（０≦ｂＳ≦４）を決定する。図１１は、ｂＳを決定する処理を示すフローチャートである。
　ブロック境界強度決定部１０８１は、ブロック境界の画素ｐ０とブロック境界の画素ｑ０とが同じブロックサイズのPlanarモードである場合には（ステップＳ１００１）、ｂＳを４に決定する。
　ブロック境界強度決定部１０８１は、ブロック境界の画素ｐ０とブロック境界の画素ｑ０とが同じブロックサイズのPlanarモードでない場合には、ブロック境界の画素ｐ０とブロック境界の画素ｑ０のいずれかがイントラＰＵの画素である場合には（ステップＳ１００２）、ｂＳを３に決定する。
　ブロック境界強度決定部１０８１は、画素ｐ０と画素ｑ０とのいずれもイントラＰＵの画素でない場合には、画素ｐ０と画素ｑ０がそれぞれ属するブロックのいずれかに量子化インデックスが存在するか否か判定する（ステップＳ１００３）。画素ｐ０と画素ｑ０が属するそれぞれブロックのいずれかに量子化インデックスが存在する場合には、ｂＳを２に決定する。
　ブロック境界強度決定部１０８１は、画素ｐ０と画素ｑ０がそれぞれ属するブロックに量子化インデックスが存在しない場合には、画素ｐ０と画素ｑ０とで、フレーム間予測に不連続があるか否か判定する（ステップＳ１００４）。フレーム間予測に不連続がある場合にはｂＳを１に決定し、フレーム間予測に不連続がない場合にはｂＳを０に決定する。
　エッジ判定部１０８２は、ブロック境界強度決定部１０８１から供給されるｂＳと外部から供給される再構築画像とを用いて、フィルタ部１０８３でのフィルタ処理を決定する。図１２は、そのフローチャートである。
　エッジ判定部１０８２は、処理対象のブロック境界の８つの行（水平方向ブロック境界）または８つの列（垂直方向ブロック境界）に対応する８つのエッジ毎に、対応するブロック境界がｂＳ＝４であるかを判断する（ステップＳ２００１）。ｂＳ＝４である場合には、８つのエッジに対してPlanarモードフィルタと判断する。
　エッジ判定部１０８２は、対応するブロック境界がｂＳ＝４で無い場合、上記の８つのエッジ毎に、以下の条件１を満たすか否かを判断する（ステップＳ２００２）。条件１を満たさない場合には、８つのエッジに対してフィルタ処理なしと判断する。
条件１：
ｂＳが０より大きい、かつ、
d=|p22-2*p12+p02|+|q22-2*q12+q02|+|p25-2*p15+p05|+|q25-2*q15+q05|＜β
を満たす。
　ただし、条件１における下付きの数字は、非特許文献３の５．４．１節　Deblocking filter processの”Notation of an 8 pixels part of vertical edge for deblocking”に記載される、処理対象８エッジのインデックスである。また、βは、非特許文献３の５．４．１節　Deblocking filter processの”Relation between qp, tc, and beta ”に記載される、量子化パラメータＱＰに依存したパラメータである。
　エッジ判定部１０８２は、条件１を満たす場合には、８つのエッジの各エッジｉ（０≦ｉ≦７）が、以下の条件２を満たすか否かを判断する（ステップＳ２００３）。条件２を満たさない場合には、エッジｉに対して後述する弱フィルタを適用すると判断する。
条件２：
d＜（β/4）、かつ、
（｜p3i－p0i｜＋｜q3i－q0i｜）＜（β/8）を満たす。かつ、
（｜p0i－q0i｜）＜（（5*tc＋１）/2）を満たす。
　ただし、tcは、非特許文献３の５．４．１節　Deblocking filter processの”Relation between qp, tc, and beta ”に記載される、量子化パラメータＱＰに依存したパラメータである。
　エッジ判定部１０８２は、条件２を満たす場合には、各エッジｉ（０≦ｉ≦７）が、以下の条件３を満たすか否かを判断する（ステップＳ２００４）。条件３を満たさない場合には、エッジｉに対して、後述する強フィルタを適用すると判断する。条件３を満たす場合には、エッジｉに対して、後述する擬似ランダム混入付き強フィルタを適用すると判断する。
　擬似ランダム雑音混入領域決定部１０８４は、ブロック境界強度決定部１０８１から供給されるブロック境界強度（ｂＳ）と外部から供給されるブロックの補助情報を用いて、ブロック境界画素ｐ０側の擬似ランダム雑音混入領域のサイズpSize 、および、ブロック境界画素ｑ０側の擬似ランダム雑音混入領域のサイズqSize を計算する。図１３は、そのフローチャートである。
　擬似ランダム雑音混入領域決定部１０８４は、入力されたブロック境界画素が属するブロックの補助情報を用いて、ブロックが所定の大きさ（本実施形態では１６×１６）のイントラ予測であるか否かを判断する（ステップＳ３００１）。１６×１６以上のイントラ予測でない場合、擬似ランダム雑音混入領域のサイズを０とする。なお、イントラ予測の大きさだけでなく、エッジ境界とその周辺画素について、例えば、ブロック境界画素がｑ０の場合、｜ｐ０ｉ－ｑ０ｉ｜≦１および｜ｑ０ｉ－ｑ７ｉ｜≦１を満たす平坦か（ブロック境界画素がｐ０の場合｜ｐ０ｉ－ｑ０ｉ｜≦１および｜ｐ０ｉ－ｐ７ｉ｜≦１を満たす平坦か）も判断し、平坦でない時には擬似ランダム雑音混入領域のサイズを０としてもよい。また、ステップＳ２００２の条件１で計算したｄが所定のしきい値よりも小さい場合に平坦と判断してもよい。
　擬似ランダム雑音混入領域決定部１０８４は、入力されたブロック境界画素が属するブロックが１６×１６以上のイントラ予測である場合、入力されたブロック境界画素がPlanarモードのブロックに属するか否かを判断する（ステップＳ３００２）。入力されたブロック境界画素がPlanarモードのブロックに属さない場合、ステップＳ３００３に進む。入力されたブロック境界画素がPlanarモードのブロックに属する場合、ステップＳ３００４に進む。
　ステップＳ３００３では、擬似ランダム雑音混入領域決定部１０８４は、入力されたブロック境界画素がｐ０であるか否かを判断する。入力されたブロック境界画素がｐ０である場合、擬似ランダム雑音混入領域のサイズをＮ（Ｎ＝８）と決定する。そうでない場合、ｑ０の属するブロックＭ×Ｍ（Ｍ＝１６，３２，６４）の一辺のサイズＭを用いて、擬似ランダム雑音混入領域のサイズをＭ－Ｎと決定する。
　ステップＳ３００４では、擬似ランダム雑音混入領域決定部１０８４は、エッジｉが以降の水平方向と垂直方向のブロック境界に対するPlanarモードフィルタの基準画像となる行または列となるかを判断する。エッジｉが以降の水平方向と垂直方向のブロック境界に対するPlanarモードフィルタの基準画像となる行または列となる場合、以降の水平方向と垂直方向のブロック境界に対するPlanarモードフィルタの基準画像に対して擬似ランダム雑音を混入させないように、擬似ランダム雑音混入領域のサイズを０と決定する。エッジｉが以降の水平方向と垂直方向のブロック境界に対するPlanarモードフィルタの基準画像とならない場合、ステップＳ３００５に進む。
　ステップＳ３００５では、擬似ランダム雑音混入領域決定部１０８４は、入力されたブロック境界画素がｐ０であるか否かを判断する。入力されたブロック境界画素がｐ０である場合、擬似ランダム雑音混入領域のサイズをＮ（Ｎ＝８）と決定する。そうでない場合、ｑ０の属するブロックＭ×Ｍ（Ｍ＝１６，３２，６４）の一辺のサイズＭを用いて、擬似ランダム雑音混入領域のサイズをmin （Ｍ－Ｎ，Ｍ－Ｍ／４）と決定する。min （Ｍ－Ｎ，Ｍ－Ｍ／４）の第２変数の目的は、処理対象ブロックがPlanarモードである場合、Planarモードのブロックサイズに用いて擬似ランダム雑音の混入範囲を制限し、以降の水平方向と垂直方向のブロック境界に対するPlanarモードフィルタの基準画像となる擬似ランダム雑音を混入させないことである。
　フィルタ部１０８３は、各エッジ（０≦ｉ≦７）に対して、エッジ判定部１０８２で決定したフィルタ処理を適用する。Planarモードフィルタ、弱フィルタ、強フィルタ、および、擬似ランダム混入付き強フィルタのそれぞれを以下で説明する。
　Planarモードフィルタが適用される場合、非特許文献３の５．４．１節　Deblocking filter process のPlanar mode filtering に従って、Ｐｋｉ（０≦ｋ≦Ｍ／４－１）およびＱｋｉ（０≦ｋ≦Ｍ／４）を計算する。
　弱フィルタが適用される場合、エッジｉの画素Ｐ０ｉおよびＱ０ｉを以下の式で計算する。
P0i=Clip0-255(p0i+Clip(-tc,tc,(13*(q0i-p0i)+4*(q1i-p1i)-5*(q2i-p2i)+16)/32))　　　（９）
Q0i=Clip0-255(q0i-Clip(-tc,tc,(13*(q0i-p0i)+4*(q1i-p1i)-5*(q2i-p2i)+16)/32))　　　（１０）
　強フィルタが適用される場合、エッジｉの画素Ｐ２ｉ，Ｐ１ｉ，Ｐ０ｉ，Ｑ０ｉ，Ｑ１ｉ，Ｑ２ｉを以下の式で計算する。
P0i=Clip0-255((p2i+2*p1i+2*p0i+2*q0i+q1i+4)/8)　　　（１１）
P1i=Clip0-255((p2i+p1i+p0i+q0i+2)/4)　　　　　　　　（１２）
P2i=Clip0-255((2*p3i+3*p2i+p1i+p0i+q0i+4)/8)　　　　（１３）
Q0i=Clip0-255((q2i+2*q1i+2*q0i+2*p0i+p1i+4)/8)　　　（１４）
Q1i=Clip0-255((q2i+q1i+q0i+p0i+2)/4)　　　　　　　　（１５）
Q2i=Clip0-255((2*q3i+3*q2i+q1i+q0i+p0i+4)/8)　　　　（１６）
擬似ランダム混入付き強フィルタが適用される場合、上述した強フィルタの結果Ｐｋｉ（０≦ｋ≦pSize ）を、擬似ランダム雑音混入領域決定部１０８４で計算したpSize を用いて以下の式で計算する。
Pki=Clip0-255(pki+nki)　(0≦k≦pSize)　　　　　　　　（１７）
　ただし、nki＝LUT［（idxOffseti－k－１）＆（LUTSize－1）］である。LUT［］は擬似ランダム雑音を格納したルックアップテーブルであり、その要素は－１，０，１のいずれかの値をとる。また、LUTSize はルックアップテーブルのサイズである。ルックアップテーブルのオフセットidxOffsetiは、適応歪み除去の方向に応じて、以下の式で計算される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ただし、PUPosXはフレームにおける図８に示す垂直エッジの水平位置、PUPosYはフレームにおける図９に示す水平エッジの垂直位置、PITCH は所定の値（例えば１６）である。
　同様に、擬似ランダム混入付き強フィルタは、上述した強フィルタの結果Ｑｋｉ（０≦ｋ≦qSize ）を、擬似ランダム雑音混入領域決定部１０８４で計算したqSize を用いて、エッジｉの画素Ｑｋｉ（０≦ｋ≦qSize ）を以下の式で計算する。
Qki=Clip0-255(qki+nki)　(0≦k≦qSize)　　　　　　　（１９）
　ただし、nki＝LUT［（idxOffseti＋k）＆（LUTSize－1）］である。
　以上で、本発明の特徴である適応歪み除去フィルタ１０８の構成と動作の説明を終了する。
　本実施形態の映像符号化装置は、Planarモードフィルタの基準画像となる領域をブロックの補助情報および歪み除去のエッジ位置に基づいて検出することによって、Planarモードフィルタの基準画像に対して擬似ランダム雑音を混入させない。これによって、バンディング歪みを抑制しながら、線状アーティファクトも抑制できる映像符号化装置を提供できる。
実施形態２．
　本実施形態においては、ブロック境界に対する歪み除去において擬似ランダム雑音を混入させない領域をブロックの補助情報および歪み除去のエッジ位置に基づいて検出し、適応的に擬似ランダム雑音を混入させる適応歪み除去フィルタを用いる映像復号装置を説明する。なお、本実施形態の映像復号装置は、第１の実施形態の映像符号化装置に対応する映像復号装置である。
　図１４に示すように、本実施形態の映像復号装置は、エントロピー復号部２０１、逆量子化部２０２、逆周波数変換部２０３、ピクチャバッファ２０４、適応歪み除去フィルタ１０８、デコードピクチャバッファ２０６、イントラ予測部２０７、フレーム間予測部２０８、復号制御部２０９およびスイッチ２００を備えている。
　エントロピー復号部２０１は、ビットストリームをエントロピー復号して、復号対象ＣＵの予測信号に関連する情報、整数ＤＣＴの基底サイズ、および量子化インデックスを出力する。
　イントラ予測部２０７は、現在復号中のフレームと表示時刻が同一である、ピクチャバッファ２０４に格納された再構築画像を利用してイントラ予測信号を生成する。
　フレーム間予測部２０８は、現在復号中のフレームと表示時刻が異なる、デコードピクチャバッファ２０６に格納された参照画像を利用してフレーム間予測信号を生成する。
　復号制御部２０９は、エントロピー復号したフレーム間予測に基づいて、スイッチ２００を制御し、イントラ予測信号またはフレーム間予測信号を供給する。
　逆量子化部２０２は、エントロピー復号部２０１から供給される量子化インデックスを逆量子化する。
　逆変換部２０３は、第１の実施形態の逆変換部１０６と同様に、量子化代表値を逆周波数変換して元の空間領域に戻す。
　ピクチャバッファ２０４には、現在復号中のフレームに含まれるすべてのＣＵが復号されるまで、元の空間領域に戻された再構築予測誤差画像ブロックに予測信号が加えられた再構築画像ブロックが格納される。
　適応歪み除去フィルタ１０８は、現在のフレームに含まれるすべてのＣＵが復号された後、ピクチャバッファ２０４に格納された再構築画像に対して歪みを除去する。なお、適応歪み除去フィルタ１０８の構成は、図１０に示されたとおりである。また、適応歪み除去フィルタ１０８が実行する処理は、図１１～図１３に示されたとおりである。
　デコードピクチャバッファ２０６は、適応歪み除去フィルタ１０８から供給される歪み除去された再構築画像を参照画像ピクチャとして格納する。参照画像ピクチャの画像は、フレーム間予測信号を生成するための参照画像として利用される。また、参照画像ピクチャは、適切な表示タイミングで伸張フレームとして出力される。
　本実施形態の映像復号装置は、上記のような処理によってビットストリームを伸張する。
　本実施形態の映像復号装置は、Planarモードフィルタの基準画像となる領域をブロックの補助情報および歪み除去のエッジ位置に基づいて検出することによって、Planarモードフィルタの基準画像に対して擬似ランダム雑音を混入させない。これによって、バンディング歪みを抑制しながら、線状アーティファクトも抑制できる映像復号装置を提供できる。
　また、上記の各実施形態を、ハードウェアで構成することも可能であるが、コンピュータプログラムにより実現することも可能である。
　図１５に示す情報処理システムは、プロセッサ１００１、プログラムメモリ１００２、記憶媒体１００３および記憶媒体１００４を備えている。記憶媒体１００３および記憶媒体１００４は、別個の記憶媒体であってもよいし、同一の記憶媒体からなる記憶領域であってもよい。記憶媒体として、ハードディスク等の磁気記憶媒体を用いることができる。
　図１５に示された情報処理システムにおいて、プログラムメモリ１００２には、図７、図１０、図１４のそれぞれに示された各ブロック（バッファのブロックを除く）の機能を実現するためのプログラムが格納される。そして、プロセッサ１００１は、プログラムメモリ１００２に格納されているプログラムに従って処理を実行することによって、図７、図１０、図１４のそれぞれに示された映像符号化装置または映像復号装置の機能を実現する。
　図１６は、本発明による映像符号化装置の主要部を示すブロック図である。図１６に示すように、本発明による映像符号化装置は、量子化インデックスを逆量子化して量子化代表値を得る逆量子化手段１１（一例として、逆量子化部１０５）と、逆量子化手段１１によって得られた量子化代表値を逆変換して再構築画像ブロックを得る逆周波数変換手段１２（一例として、逆周波数変換部１０６）と、再構築画像ブロックの境界を中心とする領域に擬似ランダム雑音を混入させる雑音混入手段１３（一例として、適応歪み除去フィルタ部１０８）とを備え、雑音混入手段１３は、Planarモードフィルタにおいて基準画像となる領域に擬似ランダム雑音を混入させない。
　図１７は、本発明による映像復号装置の主要部を示すブロック図である。図１７に示すように、本発明による映像復号装置は、量子化インデックスを逆量子化して量子化代表値を得る逆量子化手段２１（一例として、逆量子化部２０２）と、逆量子化手段２１によって得られた量子化代表値を逆変換して再構築画像ブロックを得る逆周波数変換手段２２（一例として、逆周波数変換部２０３）と、再構築画像ブロックの境界を中心とする領域に擬似ランダム雑音を混入させる雑音混入手段１３（一例として、適応歪み除去フィルタ部１０８）とを備え、雑音混入手段１３は、Planarモードフィルタにおいて基準画像となる領域に擬似ランダム雑音を混入させない。
　図１８は、本発明による映像符号化方法の主要ステップを示すフローチャートである。図１８に示すように、本発明による映像符号化方法では、量子化インデックスを逆量子化して量子化代表値を得て（ステップＳ１０１）、得られた量子化代表値を逆変換して再構築画像ブロックを得て（ステップＳ１０２）、再構築画像ブロックの境界を中心とする領域に擬似ランダム雑音を混入させるが（ステップＳ１０３）、擬似ランダム雑音を混入させる処理で、Planarモードフィルタにおいて基準画像となる領域には擬似ランダム雑音を混入させない。
　図１９は、本発明による映像復号方法の主要ステップを示すフローチャートである。図１９に示すように、本発明による映像復号方法では、量子化インデックスを逆量子化して量子化代表値を得て（ステップＳ２０１）、得られた量子化代表値を逆変換して再構築画像ブロックを得て（ステップＳ２０２）、再構築画像ブロックの境界を中心とする領域に擬似ランダム雑音を混入させるが（ステップＳ２０３）、擬似ランダム雑音を混入させる処理で、Planarモードフィルタにおいて基準画像となる領域には擬似ランダム雑音を混入させない。
　以上、実施形態および実施例を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態および実施例に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
　この出願は、２０１０年９月１７日に出願された日本特許出願２０１０－２０８８９２を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
　１１　　　逆量子化手段
　１２　　　逆周波数変換手段
　１３　　　雑音混入手段
　２１　　　逆量子化手段
　２２　　　逆周波数変換手段
　２３　　　雑音混入手段
　１００　　スイッチ
　１０１　　ＭＢバッファ
　１０２　　周波数変換部
　１０３　　量子化部
　１０４　　エントロピー符号化部
　１０５　　逆量子化部
　１０６　　逆周波数変換部
　１０７　　ピクチャバッファ
　１０８　　適応歪み除去フィルタ部
　１０８ａ　歪み除去フィルタ部
　１０８１　ブロック境界強度決定部
　１０８２　エッジ判定部
　１０８３　フィルタ部
　１０８４　擬似ランダム雑音混入領域決定部
　１０９　　デコードピクチャバッファ
　１１０　　イントラ予測部
　１１１　　フレーム間予測部
　１１２　　符号化制御部
　２００　　スイッチ
　２０１　　エントロピー復号部
　２０２　　逆量子化部
　２０３　　逆周波数変換部
　２０４　　ピクチャバッファ
　２０６　　デコードピクチャバッファ
　２０７　　イントラ予測部
　２０８　　フレーム間予測部
　２０９　　復号制御部
　１００１　プロセッサ
　１００２　プログラムメモリ
　１００３　記憶媒体
　１００４　記憶媒体

Claims (6)

  1. 　量子化インデックスを逆量子化して量子化代表値を得る逆量子化手段と、
    　前記逆量子化手段によって得られた量子化代表値を逆変換して再構築画像ブロックを得る逆周波数変換手段と、
    　前記再構築画像ブロックの境界を中心とする領域に擬似ランダム雑音を混入させる雑音混入手段とを備える映像符号化装置であって、
    　前記雑音混入手段は、Planarモードフィルタにおいて基準画像となる領域に擬似ランダム雑音を混入させないことを特徴とする映像符号化装置。
  2. 　量子化インデックスを逆量子化して量子化代表値を得る逆量子化手段と、
    　前記逆量子化手段によって得られた量子化代表値を逆変換して再構築画像ブロックを得る逆周波数変換手段と、
    　前記再構築画像ブロックの境界を中心とする領域に擬似ランダム雑音を混入させる雑音混入手段とを備える映像復号装置であって、
    　前記雑音混入手段は、Planarモードフィルタにおいて基準画像となる領域には擬似ランダム雑音を混入させないことを特徴とする映像復号装置。
  3. 　量子化インデックスを逆量子化して量子化代表値を得て、
    　得られた量子化代表値を逆変換して再構築画像ブロックを得て、
    　前記再構築画像ブロックの境界を中心とする領域に擬似ランダム雑音を混入させる映像符号化方法であって、
    　擬似ランダム雑音を混入させる処理で、Planarモードフィルタにおいて基準画像となる領域には擬似ランダム雑音を混入させないことを特徴とする映像符号化方法。
  4. 　量子化インデックスを逆量子化して量子化代表値を得て、
    　得られた量子化代表値を逆変換して再構築画像ブロックを得て、
    　前記再構築画像ブロックの境界を中心とする領域に擬似ランダム雑音を混入させる映像復号方法であって、
    　擬似ランダム雑音を混入させる処理で、Planarモードフィルタにおいて基準画像となる領域には擬似ランダム雑音を混入させないことを特徴とする映像復号方法。
  5. 　コンピュータに、
    　量子化インデックスを逆量子化して量子化代表値を得る処理と、
    　得られた量子化代表値を逆変換して再構築画像ブロックを得る処理と、
    　前記再構築画像ブロックの境界を中心とする領域に、Planarモードフィルタにおいて基準画像となる領域を除いて擬似ランダム雑音を混入させる処理と
    　を実行させるための映像符号化プログラム。
  6. 　コンピュータに、
    　量子化インデックスを逆量子化して量子化代表値を得る処理と、
    　得られた量子化代表値を逆変換して再構築画像ブロックを得る処理と、
    　前記再構築画像ブロックの境界を中心とする領域に、Planarモードフィルタにおいて基準画像となる領域を除いて擬似ランダム雑音を混入させる処理と
    　を実行させるための映像復号プログラム。
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