WO2023112784A1 - 動画像復号装置、ポスト画像処理装置、動画像符号化装置、動画像復号方法及び動画像符号化方法 - Google Patents

動画像復号装置、ポスト画像処理装置、動画像符号化装置、動画像復号方法及び動画像符号化方法 Download PDF

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WO2023112784A1
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WO
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image
auxiliary information
decoding
recognition
encoding
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PCT/JP2022/045001
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健 中條
知宏 猪飼
拓矢 鈴木
将伸 八杉
裕 渡辺
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シャープ株式会社
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/20—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using video object coding
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/70—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals characterised by syntax aspects related to video coding, e.g. related to compression standards
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/85—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using pre-processing or post-processing specially adapted for video compression

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a video decoding device, a post-image processing device, a video encoding device, a video decoding method, a video encoding method, and the like.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2021-202161 filed in Japan on December 14, 2021, the content of which is incorporated herein.
  • a moving image encoding device that generates encoded data by encoding a moving image and a moving image that generates a decoded image by decoding the encoded data in order to efficiently transmit or record the moving image An image decoding device is used.
  • Specific video encoding methods include H.264/AVC and H.265/HEVC (High-Efficiency Video Coding).
  • the images (pictures) that make up the video are divided into slices obtained by dividing an image, and coding tree units (CTU: Coding Tree Units) obtained by dividing a slice. ), a coding unit obtained by dividing the coding tree unit (Coding Unit: CU)), and a transform unit obtained by dividing the coding unit (TU: Transform Unit), and encoded/decoded for each CU.
  • CTU Coding Tree Units
  • a predicted image is normally generated based on a locally decoded image obtained by encoding/decoding an input image, and the predicted image is generated from the input image (original image).
  • the prediction error obtained by subtraction (sometimes called the "difference image” or “residual image”) is encoded.
  • Inter-prediction and intra-prediction are methods for generating predicted images.
  • Non-Patent Document 1 can be cited as a technique for video encoding and decoding in recent years.
  • Non-Patent Document 1 is a moving image encoding/decoding method with very high encoding efficiency.
  • Non-Patent Document 2 discusses a method of integrating the description of the analysis result of a moving image and the coding of the moving image.
  • Non-Patent Document 1 is a moving image encoding and decoding method with high encoding efficiency, when image recognition is performed on the decoded moving image, if the transmission rate is low, the image recognition accuracy will be reduced due to encoding distortion. is reduced.
  • Non-Patent Document 2 discloses a method of integrating the description of video analysis results and video encoding, but the problem is that the encoding efficiency is not sufficient and a low transmission bit rate cannot be achieved.
  • a moving image decoding device is an image decoding device that decodes an image from encoded data, and includes auxiliary information indicating at least one of the position, size, and type of a recognition target of the decoded image. It is characterized by comprising at least an auxiliary information decoding unit for decoding.
  • a post-image processing apparatus uses network parameters decoded from an auxiliary information decoding unit that decodes auxiliary information indicating at least one of the position, size, and type of an image to be recognized, to perform post processing. It is characterized by performing image processing.
  • a video encoding device is an image encoding device that encodes an input image, and includes auxiliary information indicating at least one of the position, size, and type of a recognition target of the input image. It is characterized by comprising at least an auxiliary information encoding unit for encoding.
  • a moving image decoding method is an image decoding method for decoding an image from encoded data, wherein auxiliary information indicating at least one of the position, size, and type of a recognition target of the decoded image is provided. It is characterized by including at least a step of decoding.
  • a video encoding method is an image encoding method for encoding an input image, wherein auxiliary information indicating at least one of the position, size, and type of a recognition target of the input image is provided. It is characterized by including at least the step of encoding.
  • FIG. 4 is a diagram showing a hierarchical structure of encoded data
  • 4 is a conceptual diagram of an image to be processed in the moving image transmission system according to the embodiment
  • FIG. FIG. 2 is a conceptual diagram showing an example of reference pictures and reference picture lists
  • 1 is a schematic diagram showing the configuration of an image decoding device
  • FIG. 4 is a flowchart for explaining schematic operations of the image decoding device
  • It is a block diagram which shows the structure of an image coding apparatus.
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of an SEI syntax table of image recognition auxiliary information that defines auxiliary information according to an embodiment
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of another moving image transmission system according to this embodiment
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of an SEI syntax table of network parameters that define auxiliary information according to an embodiment
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of an APS syntax table that defines image recognition auxiliary information according to an embodiment
  • FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of an APS syntax table that defines image recognition auxiliary information according to an embodiment
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a moving image transmission system according to this embodiment.
  • the moving image transmission system 1 is a system that transmits encoded data obtained by encoding an image, decodes and displays the transmitted encoded data, and performs image recognition.
  • a moving image transmission system 1 includes a moving image encoding device 10, a network 21, a moving image decoding device 30, an image display device 41, and an image recognition device 51.
  • FIG. 1 is a system that transmits encoded data obtained by encoding an image, decodes and displays the transmitted encoded data, and performs image recognition.
  • a moving image transmission system 1 includes a moving image encoding device 10, a network 21, a moving image decoding device 30, an image display device 41, and an image recognition device 51.
  • the video encoding device 10 includes an image encoding device (image encoding unit) 11, an image analysis device (image analysis unit) 61, an auxiliary information creation device (auxiliary information creation unit) 71, an auxiliary information encoding device (auxiliary information encoder) 81.
  • the video decoding device 30 is composed of an image decoding device (image decoding section) 31 and an auxiliary information decoding device (auxiliary information decoding section) 91 .
  • the image encoding device 11 compresses and encodes the input moving image T.
  • the image analysis device 61 analyzes the input moving image T, analyzes information about which region in the picture should be used in the image recognition device 51, and sends the analysis result to the auxiliary information creation device 71.
  • the auxiliary information creation device 71 Based on the analysis result of the image analysis device 61, the auxiliary information creation device 71 provides information as to whether or not the image recognition device should be operated for the picture, and which region in the picture the image recognition device should be operated. This auxiliary information is generated and sent to the auxiliary information encoding device 81 .
  • the auxiliary information encoding device 81 encodes the auxiliary information created by the auxiliary information creating device 71 according to a predetermined syntax.
  • the output of the image encoding device 11 and the output of the auxiliary information encoding device 81 are sent to the network 21 as encoded data Te.
  • the moving image encoding device 10 receives an input image T as an input, compresses and encodes the image, analyzes the image, generates auxiliary information to be input to the image recognition device 51, encodes it, and encodes it. Transformation data Te is generated and sent to the network 21 .
  • auxiliary information coding device 81 is not connected to the image coding device 11 in FIG. 1, the auxiliary information coding device 81 and the image coding device 11 may communicate necessary information as appropriate.
  • the network 21 transmits the encoded auxiliary information and encoded data Te to the image decoding device 31. Part or all of the coded auxiliary information may be included in the coded data Te as auxiliary extension information SEI.
  • the network 21 is the Internet, a Wide Area Network (WAN), a Local Area Network (LAN), or a combination thereof.
  • the network 21 is not necessarily a two-way communication network, and may be a one-way communication network that transmits broadcast waves such as terrestrial digital broadcasting and satellite broadcasting. Also, the network 21 may be replaced by a storage medium recording encoded data Te such as a DVD (Digital Versatile Disc: registered trademark) or a BD (Blu-ray Disc: registered trademark).
  • the video decoding device 30 receives the encoded data Te sent from the network 21, decodes the video Td, and sends it to the image display device 41 and the image recognition device 51. Also, the auxiliary information is decoded and output to the image recognition device 51 .
  • the image decoding device 31 decodes each piece of encoded data Te transmitted by the network 21, generates a decoded moving image Td, and supplies it to the image display device 41 and the image recognition device 51.
  • the auxiliary information decoding device 91 decodes the coded auxiliary information transmitted by the network 21 to generate auxiliary information and sends it to the image recognition device 51 .
  • the auxiliary information decoding device 91 may be included in the image decoding device 31.
  • the auxiliary information decoding device 91 may be included in the image decoding device 31 separately from each functional unit of the image decoding device 31.
  • FIG. although not connected to the image decoding device 31 in FIG. 1, the auxiliary information decoding device 91 and the image decoding device 31 may appropriately communicate necessary information.
  • the image display device 41 displays all or part of the decoded moving image Td input from the image decoding device 31.
  • the image display device 41 includes a display device such as a liquid crystal display or an organic EL (Electro-luminescence) display.
  • the form of the display includes stationary, mobile, HMD, and the like.
  • the image decoding device 31 has high processing power, it displays an image with high image quality, and when it has only lower processing power, it displays an image that does not require high processing power and display power.
  • the image recognition device 51 uses the decoded moving image Td decoded by the image decoding device 31 and the auxiliary information decoded by the auxiliary information decoding device 91 to perform object detection of the image, object region division, object tracking, and motion detection. Recognition, human motion evaluation, etc.
  • x ? y : z is a ternary operator that takes y if x is true (other than 0) and z if x is false (0).
  • abs(a) is a function that returns the absolute value of a.
  • Int(a) is a function that returns the integer value of a.
  • floor(a) is a function that returns the largest integer less than or equal to a.
  • ceil(a) is a function that returns the smallest integer greater than or equal to a.
  • a/d represents the division of a by d (truncated after the decimal point).
  • FIG. 2 is a diagram showing the hierarchical structure of data in the encoded data Te.
  • the encoded data Te illustratively includes a sequence and a plurality of pictures that constitute the sequence.
  • FIG. 2 shows a coded video sequence defining a sequence SEQ, a coded picture defining a picture PICT, a coded slice defining a slice S, a coded slice data defining a slice data, and a coded slice data included in the coded slice data.
  • a diagram showing a coding tree unit and coding units included in the coding tree unit is shown.
  • the encoded video sequence defines a set of data that the image decoding device 31 refers to in order to decode the sequence SEQ to be processed.
  • Sequence SEQ as shown in Figure 2, consists of video parameter set VPS (Video Parameter Set), sequence parameter set SPS (Sequence Parameter Set), picture parameter set PPS (Picture Parameter Set), adaptation parameter set (APS), picture PICT , and Supplemental Enhancement Information (SEI).
  • VPS Video Parameter Set
  • sequence parameter set SPS Sequence Parameter Set
  • picture parameter set PPS Picture Parameter Set
  • APS adaptation parameter set
  • SEI Supplemental Enhancement Information
  • a video parameter set VPS is a set of coding parameters common to multiple video images, a set of coding parameters common to multiple video images, and a set of coding parameters related to multiple layers and individual layers included in a video image. Sets are defined.
  • the sequence parameter set SPS defines a set of encoding parameters that the image decoding device 31 refers to in order to decode the target sequence. For example, the width and height of the picture are defined. A plurality of SPSs may exist. In that case, one of a plurality of SPSs is selected from the PPS.
  • sequence parameter set SPS contains the following syntax elements.
  • pic_width_max_in_luma_samples is a syntax element that specifies the width of the largest image among the images in a single sequence, in luminance block units. Also, the value of the syntax element is required not to be 0 and to be an integer multiple of Max(8, MinCbSizeY). Here, MinCbSizeY is a value determined by the minimum size of the luminance block.
  • pic_height_max_in_luma_samples is a syntax element that specifies the height of the image with the maximum height among the images in a single sequence, in luminance block units. Also, the value of the syntax element is required not to be 0 and to be an integer multiple of Max(8, MinCbSizeY).
  • the picture parameter set PPS defines a set of coding parameters that the image decoding device 31 refers to in order to decode each picture in the target sequence.
  • a plurality of PPSs may exist. In that case, one of a plurality of PPSs is selected from each picture in the target sequence.
  • the picture parameter set PPS contains the following syntax elements.
  • pic_width_in_luma_samples is a syntax element that specifies the width of the target picture.
  • the value of this syntax element is required to be not 0, but an integral multiple of Max(8, MinCbSizeY) and less than or equal to pic_width_max_in_luma_samples.
  • pic_height_in_luma_samples is a syntax element that specifies the height of the target picture.
  • the value of the syntax element is required to be not 0, but an integer multiple of Max(8, MinCbSizeY) and less than or equal to pic_height_max_in_luma_samples.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram of an image to be processed in the moving image transmission system 1, showing changes in resolution of the image over time. However, in FIG. 3, it is not distinguished whether the image is encoded or not.
  • FIG. 3 shows an example of transmitting an image to the image decoding device 31 while adaptively changing the resolution using the picture parameter set PPS in the process of the moving image transmission system 1.
  • the encoded picture defines a set of data that the image decoding device 31 refers to in order to decode the picture PICT to be processed.
  • a picture PICT includes a picture header PH, slice 0 to slice NS-1 (NS is the total number of slices included in the picture PICT), as shown in FIG.
  • the coded slice defines a set of data that the image decoding device 31 refers to in order to decode the slice S to be processed.
  • a slice includes a slice header and slice data, as shown in FIG.
  • the slice header contains a group of coding parameters that the image decoding device 31 refers to in order to determine the decoding method for the target slice.
  • Slice type designation information (slice_type) that designates a slice type is an example of a coding parameter included in a slice header.
  • Slice types that can be specified by the slice type specifying information include (1) an I slice that uses only intra prediction during encoding, (2) simple prediction (L0 prediction) or intra prediction that uses during encoding. (3) B slices using uni-prediction (L0 prediction or L1 prediction), bi-prediction, or intra-prediction in encoding.
  • inter prediction is not limited to uni-prediction and bi-prediction, and a predicted image may be generated using more reference pictures.
  • P and B slices they refer to slices containing blocks for which inter prediction can be used.
  • the slice header may contain a reference (pic_parameter_set_id) to the picture parameter set PPS.
  • the encoded slice data defines a set of data that the image decoding device 31 refers to in order to decode slice data to be processed.
  • the slice data contains CTU, as shown in the encoded slice header in FIG.
  • a CTU is a block of a fixed size (for example, 64x64) that forms a slice, and is also called a maximum coding unit (LCU).
  • FIG. 2 defines a set of data that the image decoding device 31 refers to in order to decode the CTU to be processed.
  • CTU uses recursive quad tree partitioning (QT (Quad Tree) partitioning), binary tree partitioning (BT (Binary Tree) partitioning), or ternary tree partitioning (TT (Ternary Tree) partitioning) to perform coding processing. It is divided into coding units CU, which are basic units. BT partitioning and TT partitioning are collectively called multi-tree partitioning (MT (Multi Tree) partitioning).
  • MT Multi Tree partitioning
  • a node of a tree structure obtained by recursive quadtree partitioning is called a coding node.
  • Intermediate nodes of quadtrees, binary trees, and ternary trees are coding nodes, and the CTU itself is defined as a top-level coding node.
  • FIG. 2 defines a set of data that the image decoding device 31 refers to in order to decode the encoding unit to be processed.
  • a CU is composed of a CU header CUH, prediction parameters, transform parameters, quantized transform coefficients, and the like.
  • a prediction mode and the like are defined in the CU header.
  • Prediction processing may be performed in units of CUs or in units of sub-CUs, which are subdivided into CUs. If the CU and sub-CU sizes are equal, there is one sub-CU in the CU. If the CU is larger than the sub-CU size, the CU is split into sub-CUs. For example, if the CU is 8x8 and the sub-CU is 4x4, the CU is divided into 4 sub-CUs consisting of 2 horizontal divisions and 2 vertical divisions.
  • Intra prediction is prediction within the same picture
  • inter prediction is prediction processing performed between different pictures (for example, between display times, between layer images).
  • the transform/quantization process is performed in CU units, but the quantized transform coefficients may be entropy coded in subblock units such as 4x4.
  • prediction parameter A predicted image is derived from the prediction parameters associated with the block.
  • the prediction parameters include prediction parameters for intra prediction and inter prediction.
  • the prediction parameters for inter prediction are described below.
  • the inter prediction parameters are composed of prediction list usage flags predFlagL0 and predFlagL1, reference picture indices refIdxL0 and refIdxL1, and motion vectors mvL0 and mvL1.
  • predFlagL0 and predFlagL1 are flags indicating whether or not reference picture lists (L0 list, L1 list) are used, and when the value is 1, the corresponding reference picture list is used.
  • flag when the term "flag indicating whether or not it is XX" is used, when the flag is other than 0 (for example, 1), it is XX, and 0 is not XX. Treat 1 as true and 0 as false (same below).
  • other values can be used as true and false values.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram showing an example of reference pictures and reference picture lists.
  • rectangles are pictures, arrows are picture reference relationships, the horizontal axis is time, I, P, and B in the rectangle are intra pictures, uni-predictive pictures, bi-predictive pictures, respectively.
  • the numbers in the rectangles indicate the decoding order.
  • the decoding order of the pictures is I0, P1, B2, B3, B4, and the display order is I0, B3, B2, B4, P1.
  • FIG. 4 shows an example of a reference picture list for picture B3 (current picture).
  • a reference picture list is a list representing reference picture candidates, and one picture (slice) may have one or more reference picture lists.
  • the target picture B3 has two reference picture lists, an L0 list RefPicList0 and an L1 list RefPicList1.
  • LX is a description method used when L0 prediction and L1 prediction are not distinguished, and hereinafter, parameters for the L0 list and parameters for the L1 list are distinguished by replacing LX with L0 and L1.
  • the image decoding device 31 includes an entropy decoding unit 301, a parameter decoding unit (prediction image decoding device) 302, a loop filter 305, a reference picture memory 306, a prediction parameter memory 307, a prediction image generation unit (prediction image generation device) 308, an inverse quantum It includes a normalization/inverse transformation unit 311 , an addition unit 312 , and a prediction parameter derivation unit 320 .
  • the image decoding device 31 may have a configuration in which the loop filter 305 is not included in accordance with the image encoding device 11 described later.
  • the parameter decoding unit 302 further includes a header decoding unit 3020, a CT information decoding unit 3021, and a CU decoding unit 3022 (prediction mode decoding unit), and the CU decoding unit 3022 further includes a TU decoding unit 3024. These may be collectively called a decoding module.
  • Header decoding section 3020 decodes parameter set information such as VPS, SPS, PPS, and APS, and slice headers (slice information) from encoded data.
  • CT information decoding section 3021 decodes CT from encoded data.
  • a CU decoding unit 3022 decodes a CU from encoded data.
  • TU decoding section 3024 decodes QP update information (quantization correction value) and quantization prediction error (residual_coding) from encoded data when prediction error is included in TU.
  • CTU and CU as processing units
  • processing may be performed in sub-CU units.
  • CTU and CU may be read as blocks
  • sub-CU may be read as sub-blocks
  • processing may be performed in units of blocks or sub-blocks.
  • the entropy decoding unit 301 performs entropy decoding on the encoded data Te input from the outside to decode individual codes (syntax elements).
  • syntax elements For entropy coding, a method of variable-length coding syntax elements using a context (probability model) adaptively selected according to the type of syntax elements and surrounding circumstances, a predetermined table, or There is a method of variable-length coding syntax elements using a formula.
  • the former CABAC Context Adaptive Binary Arithmetic Coding
  • stores the context CABAC state predominant symbol type (0 or 1) and probability state index pStateIdx specifying probability
  • the entropy decoding unit 301 initializes all CABAC states at the beginning of a segment (tile, CTU row, slice).
  • the entropy decoding unit 301 converts the syntax element into a binary string (Bin String) and decodes each bit of the Bin String. If the context is used, derive the context index ctxInc for each bit of the syntax element, decode the bit using the context, and update the CABAC state of the used context. Bits without context are decoded with equal probability (EP, bypass) and the ctxInc derivation and CABAC state are omitted.
  • the decoded syntax elements include prediction information for generating a predicted image and prediction error for generating a difference image.
  • the entropy decoding unit 301 outputs the decoded code to the parameter decoding unit 302. Control of which code is to be decoded is performed based on an instruction from parameter decoding section 302 .
  • FIG. 6 is a flowchart for explaining a schematic operation of the image decoding device 31. As shown in FIG.
  • the header decoding unit 3020 decodes parameter set information such as VPS, SPS, and PPS from the encoded data.
  • the header decoding unit 3020 decodes the slice header (slice information) from the encoded data.
  • the image decoding device 31 derives a decoded image of each CTU by repeating the processing from S1300 to S5000 for each CTU included in the target picture.
  • the CT information decoding unit 3021 decodes the CTU from the encoded data.
  • the CT information decoding unit 3021 decodes the CT from the encoded data.
  • the CU decoding unit 3022 performs S1510 and S1520 to decode the CU from the encoded data.
  • the CU decoding unit 3022 decodes CU information, prediction information, TU split flag split_transform_flag, CU residual flags cbf_cb, cbf_cr, cbf_luma, etc. from the encoded data.
  • TU decoding section 3024 decodes QP update information and quantization prediction error from encoded data when prediction error is included in TU.
  • the QP update information is a difference value from the quantization parameter prediction value qPpred, which is the prediction value of the quantization parameter QP.
  • the predicted image generation unit 308 generates a predicted image based on the prediction information for each block included in the target CU.
  • the inverse quantization/inverse transform unit 311 executes inverse quantization/inverse transform processing for each TU included in the target CU.
  • the addition unit 312 adds the predicted image supplied from the predicted image generation unit 308 and the prediction error supplied from the inverse quantization/inverse transform unit 311, thereby decoding the target CU. Generate an image.
  • the loop filter 305 generates a decoded image by applying loop filters such as deblocking filter, SAO, and ALF to the decoded image.
  • loop filters such as deblocking filter, SAO, and ALF
  • the prediction parameter deriving unit 320 derives inter prediction parameters by referring to the prediction parameters stored in the prediction parameter memory 307 based on the syntax elements input from the parameter decoding unit 302. Also, the prediction parameters are output to the prediction image generation unit 308 and the prediction parameter memory 307 .
  • a loop filter 305 is a filter provided in the encoding loop, and is a filter that removes block distortion and ringing distortion and improves image quality.
  • a loop filter 305 applies filters such as a deblocking filter, a sample adaptive offset (SAO), and an adaptive loop filter (ALF) to the decoded image of the CU generated by the addition unit 312 .
  • filters such as a deblocking filter, a sample adaptive offset (SAO), and an adaptive loop filter (ALF) to the decoded image of the CU generated by the addition unit 312 .
  • the reference picture memory 306 stores the decoded image of the CU in a predetermined position for each target picture and target CU.
  • the prediction parameter memory 307 stores prediction parameters in predetermined positions for each CTU or CU. Specifically, the prediction parameter memory 307 stores the parameters decoded by the parameter decoding unit 302, the parameters derived by the prediction parameter deriving unit 320, and the like.
  • the parameters derived by the prediction parameter derivation unit 320 are input to the prediction image generation unit 308 .
  • the predicted image generation unit 308 reads a reference picture from the reference picture memory 306 .
  • a predicted image generation unit 308 generates a predicted image of a block or sub-block using parameters and a reference picture (reference picture block) in a prediction mode indicated by predMode.
  • a reference picture block is a set of pixels on a reference picture (usually rectangular and therefore called a block), and is an area referred to for generating a prediction image.
  • the inverse quantization/inverse transform unit 311 inversely quantizes the quantized transform coefficients input from the parameter decoding unit 302 to obtain transform coefficients.
  • the addition unit 312 adds the predicted image of the block input from the predicted image generation unit 308 and the prediction error input from the inverse quantization/inverse transform unit 311 for each pixel to generate a decoded image of the block.
  • the adder 312 stores the decoded image of the block in the reference picture memory 306 and also outputs it to the loop filter 305 .
  • the inverse quantization/inverse transform unit 311 inversely quantizes the quantized transform coefficients input from the parameter decoding unit 302 to obtain transform coefficients.
  • the addition unit 312 adds the predicted image of the block input from the predicted image generation unit 308 and the prediction error input from the inverse quantization/inverse transform unit 311 for each pixel to generate a decoded image of the block.
  • the adder 312 stores the decoded image of the block in the reference picture memory 306 and also outputs it to the loop filter 305 .
  • FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of the image encoding device 11 according to this embodiment.
  • the image coding device 11 includes a predicted image generation unit 101, a subtraction unit 102, a transform/quantization unit 103, an inverse quantization/inverse transform unit 105, an addition unit 106, a loop filter 107, a prediction parameter memory (prediction parameter storage unit, frame memory) 108, reference picture memory (reference image storage unit, frame memory) 109, coding parameter determination unit 110, parameter coding unit 111, prediction parameter derivation unit 120, and entropy coding unit 104.
  • the predicted image generation unit 101 generates a predicted image for each CU.
  • the subtraction unit 102 subtracts the pixel values of the predicted image of the block input from the predicted image generation unit 101 from the pixel values of the image T to generate prediction errors.
  • Subtraction section 102 outputs the prediction error to transform/quantization section 103 .
  • the transform/quantization unit 103 calculates transform coefficients by frequency transforming the prediction error input from the subtraction unit 102, and derives quantized transform coefficients by quantization.
  • the transform/quantization unit 103 outputs the quantized transform coefficients to the parameter coding unit 111 and the inverse quantization/inverse transform unit 105 .
  • the inverse quantization/inverse transform unit 105 is the same as the inverse quantization/inverse transform unit 311 (FIG. 5) in the image decoding device 31, and description thereof is omitted.
  • the calculated prediction error is output to addition section 106 .
  • a parameter encoding unit 111 performs encoding processing of parameters such as header information, division information, prediction information, and quantized transform coefficients.
  • the entropy coding unit 104 receives input from the parameter coding unit 111 of the quantized transform coefficients and coding parameters (division information, prediction parameters). The entropy encoding unit 104 entropy-encodes these to generate and output encoded data Te.
  • the prediction parameter derivation unit 120 derives prediction parameters from the parameters input from the coding parameter determination unit 110.
  • the derived prediction parameters are output to parameter coding section 111 .
  • the addition unit 106 adds pixel values of the prediction block input from the prediction image generation unit 101 and prediction errors input from the inverse quantization/inverse transformation unit 105 for each pixel to generate a decoded image.
  • the addition unit 106 stores the generated decoded image in the reference picture memory 109 .
  • a loop filter 107 applies a deblocking filter, SAO, and ALF to the decoded image generated by the addition unit 106.
  • the loop filter 107 does not necessarily include the three types of filters described above, and may be configured with only a deblocking filter, for example.
  • the prediction parameter memory 108 stores the prediction parameters generated by the coding parameter determination unit 110 in predetermined positions for each current picture and CU.
  • the reference picture memory 109 stores the decoded image generated by the loop filter 107 in a predetermined position for each target picture and CU.
  • the coding parameter determination unit 110 selects one set from a plurality of sets of coding parameters.
  • the coding parameter is the above-described QT, BT or TT division information, prediction parameters, or parameters to be coded generated in relation to these.
  • the predicted image generator 101 uses these coding parameters to generate predicted images.
  • the coding parameter determination unit 110 calculates an RD cost value indicating the magnitude of the information amount and the coding error for each of the multiple sets.
  • the RD cost value is, for example, the sum of the code amount and the value obtained by multiplying the squared error by the coefficient ⁇ .
  • the code amount is the information amount of the encoded data Te obtained by entropy-encoding the quantization error and the encoding parameter.
  • the squared error is the sum of squares of the prediction errors calculated in subtraction section 102 .
  • the coefficient ⁇ is a preset real number greater than zero. Coding parameter determination section 110 selects a set of coding parameters that minimizes the calculated cost value. Coding parameter determination section 110 outputs the determined coding parameters to parameter coding section 111 and prediction parameter derivation section 120 .
  • Non-Patent Document 1 is a video encoding/decoding method with very high encoding efficiency. There is a problem that the image recognition accuracy is reduced.
  • Non-Patent Document 2 discusses a method of integrating the description of video analysis results and video encoding, but the problem is that the encoding efficiency is not sufficient and a low transmission bit rate cannot be achieved. was there.
  • the image recognition accuracy can be maintained even at a low rate by encoding and decoding additional auxiliary information without significantly changing the framework of video encoding and decoding methods. provide a framework.
  • FIG. 8 is a diagram showing one form of syntax of side information encoded and decoded by the side information encoding device 81 and the side information decoding device 91 of this embodiment.
  • This example shows an SEI called image_recognition_hint_sei_message.
  • This SEI aims at improving the recognition accuracy and reducing the amount of processing when the image recognition apparatus processes the picture. Therefore, it is an SEI message that encodes and decodes at least one of the recognition target type, position, and size for the picture as auxiliary information, and has the number of bytes of the value of payloadSize.
  • image_recognition_idc is an index value that indicates the type of image recognition processing. If the value of image_recognition_idc is 0, it is assumed that there is no recognition target in the picture, and no recognition area information is described. In this example, if the value of image_recognition_idc is 1, describe the recognition target information. Note that image_recognition_idc may add a syntax element of auxiliary information according to the type of image recognition processing.
  • number_of_region_minus1 is a syntax element that represents the number of recognition regions minus one. Describe the type, position, and size information of the recognition target for the number of values of number_of_region_minus1 plus 1.
  • region_id is an index value that represents the type of recognition target. Allocation of index values is determined according to recognition targets in the image recognition device 51 . For example, when the image recognition device 51 detects a person, if the value of region_id is 0, the recognition target is a person, and if the value of region_id is 1, it indicates other than that. For example, when the image recognition device 51 recognizes a person, a bicycle, and a car, if the region_id value is 0, the recognition target is a person, if the region_id value is 1, the recognition target is a bicycle, and if the region_id value is 3. If so, the recognition target is a car, and if the value of region_id is 4, the recognition target is something else.
  • region_x and region_y are syntax elements that indicate the position of the recognition target.
  • region_x is the x coordinate value (horizontal direction) of the upper left luminance of the rectangular region.
  • region_y is the y coordinate value (vertical direction) of the upper left luminance of the rectangular region.
  • region_x and region_y may be relative positions within the screen. For example, it may be a position within the screen when the screen size is normalized to a predetermined fixed size (eg, 512 ⁇ 512).
  • region_width and region_hight are syntax elements that indicate the size of recognition correspondence.
  • region_width is the number of pixels of luminance in the horizontal direction of the rectangular region. Note that the value of region_x+region_width shall not exceed the number of pixels in the horizontal direction of the picture.
  • region_hight is the number of pixels of luminance in the vertical direction of the rectangular region. Note that the value of region_y+region_height shall not exceed the number of pixels in the vertical direction of the picture.
  • the recognition target area is a rectangle, and a method of representing the upper left coordinate value of the rectangle and the number of pixels in the horizontal and vertical directions is shown, but another method may be used for the recognition target area.
  • the position information (region_x, region_y) of the recognition target may be the upper right, lower left, lower right, or center of gravity instead of the upper left of the rectangular area.
  • the size of the region (region_width, region_height) may be limited to a square other than a rectangle, and only the number of pixels on one side (region_size) may be specified.
  • the position and size may be specified in 4x4 units, 16x16 units, or CTU addresses and the number of CTUs, which are encoding units, instead of pixel units.
  • rbsp_trailing_bits() adds 1 to 8 bits of data so that the number of SEI bits is in bytes, and the number of SEI bytes matches the value of payloadSize.
  • the image analysis device 61 analyzes the input moving image T and detects recognition target candidates.
  • accuracy in order to suppress the amount of processing, it is assumed that accuracy as a recognition target candidate is sufficient.
  • the recognition candidate area may be set in advance by the image analysis device 61 if the position in the picture to be recognized can be assumed, for example, like a fixed camera image.
  • the auxiliary information creating device 71 converts the rectangular area information of the candidate for recognition detected by the image analyzing device 61 into information on the position in the picture and the size of the rectangle, and sends it to the auxiliary information encoding device 81 .
  • the output of the auxiliary information creating device 71 may be input to the image encoding device 11.
  • the image encoding device 11 may control the image quality of the area portion of the recognition target candidate created by the auxiliary information creating section 71.
  • high image quality may be achieved by using a quantization parameter with a smaller value than other areas in the picture. By doing this, it is possible to improve recognition accuracy.
  • the image recognition device 51 receives, as auxiliary information, information on the type, position, and size of the object to be recognized in the picture.
  • the amount of processing can be greatly reduced because only the pixels in the recognition target candidate area need to be processed without using all the information in the picture.
  • the types of recognition target candidates can be limited in advance, it is possible to improve the recognition accuracy. Further, if the image quality of the decoded image of the recognition target area is improved, the recognition accuracy is improved.
  • the present embodiment even if a decoded image encoded at a low rate is used, it is possible to improve the image recognition accuracy of the image recognition device 51 and reduce the amount of image recognition processing.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing the configuration of another moving image transmission system according to this embodiment.
  • the moving image transmission system 1 is a system that transmits encoded data obtained by encoding an image, decodes and displays the transmitted encoded data, and performs image recognition.
  • a moving image transmission system 1 includes a moving image encoding device 10, a network 21, a moving image decoding device 30, an image display device 41, and an image recognition device 51.
  • FIG. 1 is a system that transmits encoded data obtained by encoding an image, decodes and displays the transmitted encoded data, and performs image recognition.
  • a moving image transmission system 1 includes a moving image encoding device 10, a network 21, a moving image decoding device 30, an image display device 41, and an image recognition device 51.
  • the video encoding device 10 includes an image encoding device (image encoding unit) 11, an image analysis device (image analysis unit) 61, an auxiliary information creation device (auxiliary information creation unit) 71, an auxiliary information encoding device (auxiliary information 81 and a pre-image processing device (pre-image processing unit) 1001 .
  • the video decoding device 30 is composed of an image decoding device (image decoding section) 31 , an auxiliary information decoding device (auxiliary information decoding section) 91 , and a post image processing device (host image processing section) 1002 .
  • the pre-image processing device 1001 performs pre-image processing on the input moving image T, and sends the pre-processed image Tp to the image encoding device 11 and the auxiliary information creation device 71.
  • the information of the candidate for recognition output from the auxiliary information generation device 71 is input to the pre-image processing device 1001, and low-pass filter processing is performed on regions other than the candidate for recognition, and the code The difficulty level of the conversion may be lowered to relatively improve the image quality of the recognition target candidate area.
  • the image encoding device 11 compresses and encodes the output Tp of the pre-image processing device 1001.
  • the image analysis device 61 analyzes the input moving image T, analyzes information about which area in the picture should be used in the image recognition device 51, and sends the analysis result to the auxiliary information creation device 71.
  • the auxiliary information creation device 71 Based on the analysis result of the image analysis device 61 and the pre-image processing Tp of the pre-image processing device 1001, the auxiliary information creation device 71 generates information on whether or not to operate the image recognition device 51 for the picture, Auxiliary information indicating in which region in the picture the image recognition device 51 should operate is generated and sent to the auxiliary information encoding device 81 .
  • the auxiliary information encoding device 81 encodes the auxiliary information created by the auxiliary information creating device 71 according to a predetermined syntax.
  • the output of the image encoding device 11 and the output of the auxiliary information encoding device 81 are sent to the network 21 as encoded data Te.
  • the moving image encoding device 10 receives an input image T as an input, compresses and encodes the image, analyzes the image, generates auxiliary information to be input to the image recognition device 51, encodes it, and encodes it. Transformation data Te is generated and sent to the network 21 .
  • auxiliary information coding device 81 is not connected to the image coding device 11 in FIG. 9, the auxiliary information coding device 81 and the image coding device 11 may communicate necessary information as appropriate.
  • the network 21 transmits the encoded auxiliary information and encoded data Te to the image decoding device 31.
  • Part or all of the coded auxiliary information may be included in the coded data Te as auxiliary extension information SEI.
  • the network 21 is the Internet, a Wide Area Network (WAN), a Local Area Network (LAN), or a combination thereof.
  • the network 21 is not necessarily a two-way communication network, and may be a one-way communication network that transmits broadcast waves such as terrestrial digital broadcasting and satellite broadcasting. Also, the network 21 may be replaced by a storage medium such as a DVD (Digital Versatile Disc: registered trademark) or a BD (Blue-ray Disc: registered trademark) that records the encoded data Te.
  • the video decoding device 30 receives the encoded data Te sent from the network 21, decodes the image, decodes the auxiliary information, and sends it to the image display device 41 and the image recognition device 51. Also, the auxiliary information is decoded and output to the image recognition device 51 .
  • the image decoding device 31 decodes each piece of encoded data Te transmitted by the network 21, generates a decoded moving image Td, and supplies it to the post-image processing device 1002.
  • the auxiliary information decoding device 91 decodes the encoded auxiliary information transmitted by the network 21 to generate auxiliary information and sends it to the image recognition device 61 .
  • the auxiliary information decoding device 91 is shown separately from the image decoding device 31 in FIG. 9, the auxiliary information decoding device 91 may be included in the image decoding device 31.
  • the auxiliary information decoding device 91 may be included in the image decoding device 31 separately from each functional unit of the image decoding device 31.
  • FIG. 9 although not connected to the image decoding device 31, the auxiliary information decoding device 91 and the image decoding device 31 may appropriately communicate necessary information.
  • the post-image processing device 1002 performs post-image processing on the decoded image Td, which is the output of the image decoding device 31, and outputs post-image processing To.
  • post-image processing using a neural network may be performed to improve the image quality of the decoded moving image Td.
  • auxiliary information from the auxiliary information decoding device 91 network parameters for improving image quality are input and used for post image processing.
  • the image display device 41 displays all or part of the post-processed image To output from the post-image processing device 1002 .
  • the image display device 41 includes a display device such as a liquid crystal display or an organic EL (Electro-luminescence) display.
  • the form of the display includes stationary, mobile, HMD, and the like.
  • the image decoding device 31 has high processing power, it displays an image with high image quality, and when it has only lower processing power, it displays an image that does not require high processing power and display power.
  • the image recognition device 51 uses the post-processed image To output from the post-image processing device 1002 and the auxiliary information decoded by the auxiliary information decoding device 91 to perform image object detection, object area division, object tracking, Action recognition, human action evaluation, etc.
  • FIG. 10 is a diagram showing one form of syntax for encoding and decoding side information in the side information encoding device 81 and the side information decoding device 91 of this embodiment.
  • This example shows an SEI called image_recognition_post_processing_sei_message.
  • the purpose of this SEI is to perform post-image processing on the picture by the post-image processing device 1002 and to improve recognition accuracy when the image recognition device 51 performs image recognition processing. Therefore, it is an SEI message to be encoded and decoded using network parameters for post-image processing as auxiliary information, and has the number of bytes of the value of payloadSize.
  • region_id is an index value that represents the type of recognition target, which is the same as in Fig. 8. Allocation of index values is determined according to recognition targets in the image recognition device 51 . Alternatively, it may be defined as an index value that identifies an area for each recognition target within the screen.
  • nnr_payload_byte is network parameter information, and is a value that expresses in bytes the data that encodes the network parameters used for post-image processing.
  • the encoded data length is (payloadSize-1) bytes.
  • payloadSize is a number that represents the number of bytes of SEI data.
  • Neural network parameters are expressed in standard formats such as ONNX (Open Neural Network eXchange), NNEF (Neural Network Exchange Format), MPEG NNC (Moving Picture Experts Group Neural Network Coding), as well as formats such as tensorflow and pytorch. It is encoded and decoded in a library-dependent format.
  • the auxiliary information creating device 71, the auxiliary information encoding device 81, and the auxiliary information decoding device 91 may hold general-purpose network parameters in common.
  • the auxiliary information generating device 71 generates network parameters for partially updating the commonly held general-purpose network as auxiliary information, encodes them in the auxiliary information encoding device 81, and decodes them in the auxiliary information decoding device 91. good. With such a configuration, the code amount of the auxiliary information can be reduced, and the auxiliary information corresponding to the input image T can be created, encoded, and decoded.
  • a parameter (identifier) indicating the format may be sent in order to support multiple formats.
  • the actual auxiliary information following the identifier may be transmitted as a byte string.
  • the network parameter auxiliary information decoded by the auxiliary information decoding device 91 is input to the post-image processing device 1002 .
  • the post-image processing device 1002 uses the decoded auxiliary information to perform post-image processing using a neural network to restore the decoded moving image Td.
  • post-image processing may be performed only on the recognition target candidate region by using the information of the region_id of the image recognition assistance SEI simultaneously with the auxiliary information of the image recognition assistance SEI shown in FIG.
  • Encoding and decoding of network parameters are not limited to SEI, and syntax such as SPS, PPS, APS, and slice header may be used.
  • the auxiliary encoding device 81 encodes the auxiliary information based on the syntax tables shown in FIG. 8, FIG. 10, or FIGS. 11 and 12. 8 or 10, the auxiliary information is coded as auxiliary extension information SEI, multiplexed with the coded data Te output from the image coding device 11, and output to the network .
  • the auxiliary information is coded as APS and output as part of the coded data Te output by the image coding device 11.
  • FIG. 8 or 10 the auxiliary information is coded as auxiliary extension information SEI, multiplexed with the coded data Te output from the image coding device 11, and output to the network .
  • the auxiliary information is coded as APS and output as part of the coded data Te output by the image coding device 11.
  • Auxiliary information decoding device 91 decodes auxiliary information from encoded data Te based on the syntax tables of FIGS. Send to device 51.
  • the side information decoding device 91 decodes the side information encoded as the side extension information SEI.
  • the side information decoding device 91 decodes the side information encoded as APS.
  • the post-image processing device 1002 performs post-image processing on the decoded moving image Td using the decoded moving image Td and auxiliary information to generate post-image processing To.
  • FIG. 11 is a diagram showing an example of a syntax table obtained by extending APS (Adaptation Parameter Set) for image recognition extension in the present embodiment. The following syntax elements may be included as shown in FIG.
  • aps_extension_flag is a flag indicating that there is APS extension data. If aps_extension_flag is 1, image_recognition_extension_flag is encoded. If aps_extension_flag is 0, there is no APS extension data, so image_recognition_extension_flag is not coded and is assumed to be 0.
  • image_recognition_extension_flag is a flag indicating that image recognition extension data exists. It is also a flag indicating whether to encode/decode the syntax of image_recognition_extension_data(). If image_recognition_extension_flag is 1, encode/decode the syntax of image_recognition_extension_data(). image_recognition_extension_data() is a syntax containing image recognition auxiliary information.
  • Fig. 12 is an example of the syntax of image_recognition_extension_data(), one of the extension information of APS.
  • image_recognition_extension_data() contains network parameter information used for image recognition extension.
  • This APS extension data is to improve the recognition accuracy and reduce the amount of processing when the image recognition device processes the picture. Therefore, the type, position, and size of the recognition target for the picture are described as auxiliary information.
  • image_recognition_idc is an index value that indicates the type of image recognition processing.
  • image_recognition_idc When the value of image_recognition_idc is 0, it is assumed that there is no recognition target in the relevant picture, and information on recognition regions and information on network parameters for post-image processing are not described. In this example, if the value of image_recognition_idc is 1, describe the information of the recognition area. Note that image_recognition_idc may add a syntax element of auxiliary information according to the type of image recognition processing.
  • image_recognition_idc If the value of image_recognition_idc is 1, describe the information of the recognition area, so describe the same syntax as the image recognition assistance SEI in Fig. 8.
  • number_of_region_minus1 is a syntax element that represents the number of recognition regions minus one. Describe the type, position, and size information of the recognition target for the number of values of number_of_region_minus1 plus 1.
  • region_id is an index value that represents the type of recognition target. Allocation of index values is determined according to recognition targets in the image recognition device. For example, when an image recognition device detects a person, if the value of region_id is 0, the recognition target is a person, and if the value of region_id is 1, the recognition target is something else. For example, when an image recognition device recognizes a person, a bicycle, and a car, if the region_id value is 0, the recognition target is a person, if the region_id value is 1, the recognition target is a bicycle, and if the region_id value is 2, the recognition target is a person. If the value of region_id is 3, the recognition target is anything else.
  • region_x and region_y are syntax elements that indicate the position of the recognition target.
  • region_x is the x coordinate value (horizontal direction) of the upper left luminance of the rectangular region.
  • region_y is the y coordinate value (vertical direction) of the upper left luminance of the rectangular region.
  • region_width and region_hight are syntax elements that indicate the size of recognition correspondence.
  • region_width is the number of pixels of luminance in the horizontal direction of the rectangular region. Note that the value of region_x+region_width shall not exceed the number of pixels in the horizontal direction of the picture.
  • region_hight is the number of pixels of luminance in the vertical direction of the rectangular region. Note that the value of region_y+region_height shall not exceed the number of pixels in the vertical direction of the picture.
  • the recognition target area is a rectangle, and a method of representing the upper left coordinate value of the rectangle and the number of pixels in the horizontal and vertical directions is shown, but another method may be used for the recognition target area.
  • the position information of the rectangle may be the upper right, lower left, lower right, or center of gravity instead of the upper left of the rectangular area.
  • the rectangle it is also possible to specify only the number of pixels on one side by limiting to a square.
  • a CTU address or the number of CTUs, which are encoding units, may be used instead of rectangles and squares.
  • the post_processing_data_flag is a flag indicating whether or not the post-image processing device 1002 performs post-image processing on the decoded moving image Td. If TRUE, describe the network parameter information used for post-image processing.
  • payloadSize is a number that represents the number of bytes of network parameters.
  • nnr_payload_byte is network parameter information, and is a value that expresses in bytes the data that encodes the network parameters used for post-image processing.
  • the encoded data length is payloadSize bytes.
  • Neural network parameters are expressed in standard formats such as ONNX (Open Neural Network eXchange), NNEF (Neural Network Exchange Format), MPEG NNC (Moving Picture Experts Group Neural Network Coding), as well as formats such as tensorflow and pytorch. It is encoded and decoded in a library-dependent format.
  • rbsp_trailing_bits() adds 1 to 8 bits of data so that the number of APS bits is in bytes.
  • the auxiliary information creating device 71, the auxiliary information encoding device 81, and the auxiliary information decoding device 91 may hold general-purpose network parameters in common.
  • the auxiliary information generating device 71 generates network parameters for partially updating the commonly held general-purpose network as auxiliary information, encodes them in the auxiliary information encoding device 81, and decodes them in the auxiliary information decoding device 91. good. With such a configuration, the code amount of the auxiliary information can be reduced, and the auxiliary information corresponding to the input image T can be created, encoded, and decoded.
  • a parameter (identifier) indicating the format may be sent in order to support multiple formats.
  • the actual auxiliary information following the identifier may be transmitted as a byte string.
  • the network parameter auxiliary information decoded by the auxiliary information decoding device 91 is input to the post-image processing device 1002 .
  • the post-image processing device 1002 uses a neural network to perform post-image processing of the recognition target candidate area. As a result, the image quality of the decoded moving image Td of the recognition target candidate area is improved, and the recognition accuracy of the image recognition device is improved.
  • the syntax in APS was shown, but it is not limited to APS, and syntax such as SPS, PPS, slice header, etc. may be used.
  • part of the image encoding device 11 and the image decoding device 31 in the above-described embodiment for example, the entropy decoding unit 301, the parameter decoding unit 302, the loop filter 305, the prediction image generation unit 308, the inverse quantization/inverse transform unit 311, addition unit 312, prediction parameter derivation unit 320, prediction image generation unit 101, subtraction unit 102, transformation/quantization unit 103, entropy coding unit 104, inverse quantization/inverse transformation unit 105, loop filter 107, coding
  • the parameter determining unit 110, the parameter encoding unit 111, and the prediction parameter deriving unit 120 may be implemented by a computer.
  • a program for realizing this control function may be recorded in a computer-readable recording medium, and the program recorded in this recording medium may be read into a computer system and executed.
  • the “computer system” here is a computer system built into either the image encoding device 11 or the image decoding device 31, and includes hardware such as an OS and peripheral devices.
  • the term "computer-readable recording medium” refers to portable media such as flexible discs, magneto-optical discs, ROMs, and CD-ROMs, and storage devices such as hard disks built into computer systems.
  • “computer-readable recording medium” means a medium that dynamically stores a program for a short period of time, such as a communication line for transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In that case, it may also include a memory that holds the program for a certain period of time, such as a volatile memory inside a computer system that serves as a server or client. Further, the program may be for realizing part of the functions described above, or may be capable of realizing the functions described above in combination with a program already recorded in the computer system.
  • part or all of the image encoding device 11 and the image decoding device 31 in the above-described embodiments may be implemented as an integrated circuit such as LSI (Large Scale Integration).
  • LSI Large Scale Integration
  • Each functional block of the image encoding device 11 and the image decoding device 31 may be individually processorized, or part or all of them may be integrated and processorized.
  • the method of circuit integration is not limited to LSI, but may be realized by a dedicated circuit or a general-purpose processor.
  • an integrated circuit based on this technology may be used.
  • the moving image encoding device 10 and the moving image decoding device 30 described above can be used by being installed in various devices for transmitting, receiving, recording, and reproducing moving images.
  • the moving image may be a natural moving image captured by a camera or the like, or may be an artificial moving image (including CG and GUI) generated by a computer or the like.
  • Embodiments of the present invention are preferably applied to a moving image decoding device that decodes encoded image data and a moving image encoding device that generates encoded image data. be able to. Also, the present invention can be suitably applied to the data structure of encoded data generated by a video encoding device and referenced by a video decoding device.

Abstract

動画像復号装置は、符号化データから画像を復号する画像復号装置であって、復号した画像の認識対象の位置、大きさ及び種類の少なくとも１つを示す補助情報を復号する補助情報復号部を少なくとも備える。

Description

動画像復号装置、ポスト画像処理装置、動画像符号化装置、動画像復号方法及び動画像符号化方法
　本発明の実施形態は、動画像復号装置、ポスト画像処理装置、動画像符号化装置、動画像復号方法及び動画像符号化方法等に関する。本願は、２０２１年１２月１４日に日本で出願された特願２０２１－２０２１６１号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　動画像を効率的に伝送または記録するために、動画像を符号化することによって符号化データを生成する動画像符号化装置、および、当該符号化データを復号することによって復号画像を生成する動画像復号装置が用いられている。
　具体的な動画像符号化方式としては、例えば、H.264/AVCやH.265/HEVC（High-Efficiency Video Coding）方式などが挙げられる。
　このような動画像符号化方式においては、動画像を構成する画像（ピクチャ）は、画像を分割することにより得られるスライス、スライスを分割することにより得られる符号化ツリーユニット（CTU：Coding Tree Unit）、符号化ツリーユニットを分割することで得られる符号化単位（符号化ユニット（Coding Unit：CU）と呼ばれることもある）、及び、符号化単位を分割することより得られる変換ユニット（TU：Transform Unit）からなる階層構造により管理され、CU毎に符号化／復号される。
　また、このような動画像符号化方式においては、通常、入力画像を符号化／復号することによって得られる局所復号画像に基づいて予測画像が生成され、当該予測画像を入力画像（原画像）から減算して得られる予測誤差（「差分画像」または「残差画像」と呼ぶこともある）が符号化される。予測画像の生成方法としては、画面間予測（インター予測）、および、画面内予測（イントラ予測）が挙げられる。
　また、近年の動画像符号化及び復号の技術として非特許文献１が挙げられる。非特許文献１は、非常に符号化効率の高い動画像符号化、復号方式である。非特許文献２は、動画像の分析結果の記述と動画像符号化を統合する方法について議論されている。
ITU-T Recommendation H.266 L.-Y. Duan, J. Liu, W. Yang, T. Huang and W. Gao, "Video Coding for Machines: A Paradigm of Collaborative Compression and Intelligent Analytics," IEEE Trans.Image Processing, vol.29, pp.8680-8695
　しかしながら、非特許文献１は、符号化効率の高い動画像符号化、復号方式であるが、復号した動画像で、画像認識を行うと、伝送レートが低い場合、符号化歪によって、画像認識精度が低減するという問題がある。
　また、非特許文献2では、動画像の分析結果の記述と動画像符号化を統合する方法について開示しているが、符号化効率の面で十分ではなく、低い伝送ビットレートを実現できないという課題がある。
　本発明の一態様に係る動画像復号装置は、符号化データから画像を復号する画像復号装置であって、復号した画像の認識対象の位置、大きさ及び種類の少なくとも１つを示す補助情報を復号する補助情報復号部を少なくとも備えることを特徴とする。
　本発明の一態様に係るポスト画像処理装置は、画像の認識対象の位置、大きさ及び種類の少なくとも１つを示す補助情報を復号する補助情報復号部から復号されたネットワークパラメータを用いて、ポスト画像処理を行うことを特徴とする。
　本発明の一態様に係る動画像符号化装置は、入力画像を符号化する画像符号化装置であって、前記入力画像の認識対象の位置、大きさ及び種類の少なくとも１つを示す補助情報を符号化する補助情報符号化部を少なくとも備えることを特徴とする。
　本発明の一態様に係る動画像復号方法は、符号化データから画像を復号する画像復号方法であって、復号した画像の認識対象の位置、大きさ及び種類の少なくとも１つを示す補助情報を復号するステップを少なくとも含むことを特徴とする。
　本発明の一態様に係る動画像符号化方法は、入力画像を符号化する画像符号化方法であって、前記入力画像の認識対象の位置、大きさ及び種類の少なくとも１つを示す補助情報を符号化するステップを少なくとも含むことを特徴とする。
　このような構成にすることで、動画像符号化、復号方式の枠組みを大きく変更せずに、付加的な補助情報を符号化、復号することで、低レートにおいても、画像認識精度を維持するという課題が解決できる。
本実施形態に係る動画像伝送システムの構成を示す概略図である。 符号化データの階層構造を示す図である。 本実施形態に係る動画像伝送システムにおいて処理の対象となる画像の概念図である。 参照ピクチャおよび参照ピクチャリストの一例を示す概念図である。 画像復号装置の構成を示す概略図である。 画像復号装置の概略的動作を説明するフローチャートである。 画像符号化装置の構成を示すブロック図である。 一実施形態の補助情報を規定する画像認識補助情報のSEIのシンタックス表の構成例を示す図である。 本実施形態に係る別の動画像伝送システムの構成を示す概略図である。 一実施形態の補助情報を規定するネットワークパラメータのSEIのシンタックス表の構成例を示す図である。 一実施形態の画像認識補助情報を規定するAPSのシンタックス表の構成例を示す図である。 一実施形態の画像認識補助情報を規定するAPSのシンタックス表の構成例を示す図である。
　　（第１の実施形態）
　以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
　図1は、本実施形態に係る動画像伝送システムの構成を示す概略図である。
　動画像伝送システム1は、画像を符号化した符号化データを伝送し、伝送された符号化データを復号し表示するとともに画像認識を行うシステムである。動画像伝送システム1は、動画像符号化装置10とネットワーク21と動画像復号装置30と画像表示装置41と画像認識装置51からなる。
　動画像符号化装置10は、画像符号化装置（画像符号化部）11、画像解析装置（画像解析部）61、補助情報作成装置（補助情報作成部）71、補助情報符号化装置（補助情報符号化部）81から構成される。
　動画像復号装置30は、画像復号装置（画像復号部）31、補助情報復号装置（補助情報復号部）91から構成される。
　画像符号化装置11は、入力動画像Tを圧縮、符号化する。
　画像解析装置61は、入力動画像Tを解析して、画像認識装置51おいて、ピクチャ内のどの領域を用いるべきかの情報を解析し、解析結果を補助情報作成装置71に送る。
　補助情報作成装置71は、画像解析装置61での解析結果を元に、ピクチャに対して、画像認識装置を動作させるか否かの情報や、画像認識装置をピクチャ内のどの領域で動作させるべきかの補助情報を生成し、補助情報符号化装置81に送る。
　補助情報符号化装置81は、補助情報作成装置71で作成された補助情報を、予め決まったシンタックスに従って符号化する。画像符号化装置11の出力と補助情報符号化装置81の出力は、符号化データTeとしてネットワーク21に送出する。
　動画像符号化装置10は、入力画像Tを入力として、画像の圧縮、符号化を行うとともに、画像を解析して、画像認識装置51に入力するための補助情報を生成し、符号化し、符号化データTeを生成し、ネットワーク21に送出する。
　図１において、補助情報符号化装置81は画像符号化装置11とつながれていないが、補助情報符号化装置81と画像符号化装置11とは、適宜必要な情報を通信してもよい。
　ネットワーク21は、符号化された補助情報及び符号化データTeを画像復号装置31に伝送する。符号化された補助情報の一部または全部は、補助拡張情報SEIとして、符号化データTeに含められてもよい。ネットワーク21は、インターネット（Internet）、広域ネットワーク（WAN:Wide Area Network）、小規模ネットワーク（LAN:Local Area Network）またはこれらの組み合わせである。ネットワーク21は、必ずしも双方向の通信網に限らず、地上デジタル放送、衛星放送等の放送波を伝送する一方向の通信網であっても良い。また、ネットワーク21は、DVD（Digital Versatile Disc:登録商標）、BD（Blu-ray Disc:登録商標）等の符号化データTeを記録した記憶媒体で代替されても良い。
　動画像復号装置30は、ネットワーク21から送られてきた符号化データTeを入力し、動画像Tdを復号し、画像表示装置41および画像認識装置51に送出する。また、補助情報を復号して、画像認識装置51に出力する。
　画像復号装置31は、ネットワーク21が伝送した符号化データTeのそれぞれを復号し、復号動画像Tdを生成して画像表示装置41及び画像認識装置51に供給する。
　補助情報復号装置91は、ネットワーク21が伝送した符号化された補助情報を復号して補助情報を生成して、画像認識装置51に送出する。
　図１において、補助情報復号装置91は、画像復号装置31とは別に図示されているが、補助情報復号装置91は、画像復号装置31に含まれてもよい。例えば、補助情報復号装置91は、画像復号装置31の各機能部とは別に画像復号装置31に含まれてもよい。また、図１において、画像復号装置31とつながれていないが、補助情報復号装置91と画像復号装置31とは、適宜必要な情報を通信してもよい。
　画像表示装置41は、画像復号装置31から入力された復号動画像Tdの全部または一部を表示する。画像表示装置41は、例えば、液晶ディスプレイ、有機EL（Electro-luminescence）ディスプレイ等の表示デバイスを備える。ディスプレイの形態としては、据え置き、モバイル、HMD等が挙げられる。また、画像復号装置31が高い処理能力を有する場合には、画質の高い画像を表示し、より低い処理能力しか有しない場合には、高い処理能力、表示能力を必要としない画像を表示する。
　画像認識装置51は、画像復号装置31によって復号された復号動画像Tdと、補助情報復号装置91によって復号された補助情報を用いて、画像の物体検出、物体の領域分割、物体の追跡、動作認識、人物動作評価などを行う。
　このような構成をすることで、動画像符号化、復号方式の枠組みを大きく変更せずに、付加的な補助情報を符号化、復号することで、低レートにおいても、画像認識精度を維持することができる枠組みを提供する。
　＜演算子＞
　本明細書で用いる演算子を以下に記載する。
　>>は右ビットシフト、<<は左ビットシフト、&はビットワイズAND、|はビットワイズOR、|=はOR代入演算子であり、||は論理和を示す。
　x ? y : zは、xが真（0以外）の場合にy、xが偽（0）の場合にzをとる３項演算子である。
　Clip3(a,b,c)は、cをa以上b以下の値にクリップする関数であり、c<aの場合にはaを返し、c>bの場合にはbを返し、その他の場合にはcを返す関数である（ただし、a<=b）。
　abs(a)はaの絶対値を返す関数である。
　Int(a)はaの整数値を返す関数である。
　floor(a)はa以下の最大の整数を返す関数である。
　ceil(a)はa以上の最小の整数を返す関数である。
　a/dはdによるaの除算（小数点以下切り捨て）を表す。
　＜符号化データTeの構造＞
　本実施形態に係る画像符号化装置11および画像復号装置31の詳細な説明に先立って、画像符号化装置11によって生成され、画像復号装置31によって復号される符号化データTeのデータ構造について説明する。
　図2は、符号化データTeにおけるデータの階層構造を示す図である。符号化データTeは、例示的に、シーケンス、およびシーケンスを構成する複数のピクチャを含む。図2には、シーケンスSEQを既定する符号化ビデオシーケンス、ピクチャPICTを規定する符号化ピクチャ、スライスSを規定する符号化スライス、スライスデータを規定する符号化スライスデータ、符号化スライスデータに含まれる符号化ツリーユニット、符号化ツリーユニットに含まれる符号化ユニットを示す図が示されている。
　（符号化ビデオシーケンス）
　符号化ビデオシーケンスでは、処理対象のシーケンスSEQを復号するために画像復号装置31が参照するデータの集合が規定されている。シーケンスSEQは、図2に示すように、ビデオパラメータセットVPS（Video Parameter Set）、シーケンスパラメータセットSPS（Sequence Parameter Set）、ピクチャパラメータセットPPS（Picture Parameter Set）、Adaptation Parameter Set(APS)、ピクチャPICT、及び、補助拡張情報SEI（Supplemental Enhancement Information）を含んでいる。
　ビデオパラメータセットVPSでは、複数のレイヤから構成されている動画像において、複数の動画像に共通する符号化パラメータの集合および動画像に含まれる複数のレイヤおよび個々のレイヤに関連する符号化パラメータの集合が規定されている。
　シーケンスパラメータセットSPSでは、対象シーケンスを復号するために画像復号装置31が参照する符号化パラメータの集合が規定されている。例えば、ピクチャの幅や高さが規定される。なお、SPSは複数存在してもよい。その場合、PPSから複数のSPSの何れかを選択する。
　ここで、シーケンスパラメータセットSPSには以下のシンタックス要素が含まれる。
　pic_width_max_in_luma_samplesは、単一のシーケンスにおける画像のうち、最大の幅を有する画像の幅を、輝度ブロック単位で指定するシンタックス要素である。また、当該シンタックス要素の値は、0ではなく、且つMax(8, MinCbSizeY)の整数倍であることが要求される。ここで、MinCbSizeYは、輝度ブロックの最小サイズによって定まる値である。
　pic_height_max_in_luma_samplesは、単一のシーケンスにおける画像のうち、最大の高さを有する画像の高さを、輝度ブロック単位で指定するシンタックス要素である。また、当該シンタックス要素の値は、0ではなく、且つMax(8, MinCbSizeY)の整数倍であることが要求される。
　ピクチャパラメータセットPPSでは、対象シーケンス内の各ピクチャを復号するために画像復号装置31が参照する符号化パラメータの集合が規定されている。なお、PPSは複数存在してもよい。その場合、対象シーケンス内の各ピクチャから複数のPPSの何れかを選択する。
　ここで、ピクチャパラメータセットPPSには以下のシンタックス要素が含まれる。
　pic_width_in_luma_samplesは、対象ピクチャの幅を指定するシンタックス要素である。当該シンタックス要素の値は、0ではなく、Max(8, MinCbSizeY)の整数倍であり、且つpic_width_max_in_luma_samples以下の値であることが要求される。
　pic_height_in_luma_samplesは、対象ピクチャの高さを指定するシンタックス要素である。当該シンタックス要素の値は、0ではなく、Max(8, MinCbSizeY)の整数倍であり、且つpic_height_max_in_luma_samples以下の値であることが要求される。
　図3は、動画像伝送システム1において処理の対象となる画像の概念図であって、時間の経過に伴う、当該画像の解像度の変化を示す図である。ただし、図3においては、画像が符号化されているか否かを区別していない。図3は、動画像伝送システム1の処理過程において、ピクチャパラメータセットPPSを用いて、解像度を適応的に変更しながら画像復号装置31に画像を伝送する例を示している。
　（符号化ピクチャ）
　符号化ピクチャでは、処理対象のピクチャPICTを復号するために画像復号装置31が参照するデータの集合が規定されている。ピクチャPICTは、図2に示すように、ピクチャヘッダPH、スライス0～スライスNS-1を含む（NSはピクチャPICTに含まれるスライスの総数）。
　以下、スライス0～スライスNS-1のそれぞれを区別する必要が無い場合、符号の添え字を省略して記述することがある。また、以下に説明する符号化データTeに含まれるデータであって、添え字を付している他のデータについても同様である。
　（符号化スライス）
　符号化スライスでは、処理対象のスライスSを復号するために画像復号装置31が参照するデータの集合が規定されている。スライスは、図2に示すように、スライスヘッダ、および、スライスデータを含んでいる。
　スライスヘッダには、対象スライスの復号方法を決定するために画像復号装置31が参照する符号化パラメータ群が含まれる。スライスタイプを指定するスライスタイプ指定情報（slice_type）は、スライスヘッダに含まれる符号化パラメータの一例である。
　スライスタイプ指定情報により指定可能なスライスタイプとしては、（１）符号化の際にイントラ予測のみを用いるＩスライス、（２）符号化の際に単予測(L0予測)、または、イントラ予測を用いるＰスライス、（３）符号化の際に単予測(L0予測或いはL1予測)、双予測、または、イントラ予測を用いるＢスライスなどが挙げられる。なお、インター予測は、単予測、双予測に限定されず、より多くの参照ピクチャを用いて予測画像を生成してもよい。以下、P、Bスライスと呼ぶ場合には、インター予測を用いることができるブロックを含むスライスを指す。
　なお、スライスヘッダは、ピクチャパラメータセットPPSへの参照（pic_parameter_set_id）を含んでいても良い。
　（符号化スライスデータ）
　符号化スライスデータでは、処理対象のスライスデータを復号するために画像復号装置31が参照するデータの集合が規定されている。スライスデータは、図2の符号化スライスヘッダに示すように、CTUを含んでいる。CTUは、スライスを構成する固定サイズ（例えば64x64）のブロックであり、最大符号化単位（LCU:Largest Coding Unit）と呼ぶこともある。
　（符号化ツリーユニット）
　図2には、処理対象のCTUを復号するために画像復号装置31が参照するデータの集合が規定されている。CTUは、再帰的な４分木分割（QT（Quad Tree）分割）、２分木分割（BT（Binary Tree）分割）あるいは３分木分割（TT（Ternary Tree）分割）により、符号化処理の基本的な単位である符号化ユニットCUに分割される。BT分割とTT分割を合わせてマルチツリー分割（MT（Multi Tree）分割）と呼ぶ。再帰的な４分木分割により得られる木構造のノードのことを符号化ノード（Coding Node）と称する。４分木、２分木、及び３分木の中間ノードは、符号化ノードであり、CTU自身も最上位の符号化ノードとして規定される。
　（符号化ユニット）
　図2は、処理対象の符号化ユニットを復号するために画像復号装置31が参照するデータの集合が規定されている。具体的には、CUは、CUヘッダCUH、予測パラメータ、変換パラメータ、量子化変換係数等から構成される。CUヘッダでは予測モード等が規定される。
　予測処理は、CU単位で行われる場合と、CUをさらに分割したサブCU単位で行われる場合がある。CUとサブCUのサイズが等しい場合には、CU中のサブCUは１つである。CUがサブCUのサイズよりも大きい場合、CUはサブCUに分割される。たとえばCUが8x8、サブCUが4x4の場合、CUは水平２分割、垂直２分割からなる、４つのサブCUに分割される。
　予測の種類（予測モード）は、イントラ予測と、インター予測の２つがある。イントラ予測は、同一ピクチャ内の予測であり、インター予測は、互いに異なるピクチャ間（例えば、表示時刻間、レイヤ画像間）で行われる予測処理を指す。
　変換・量子化処理はCU単位で行われるが、量子化変換係数は4x4等のサブブロック単位でエントロピー符号化してもよい。
　（予測パラメータ）
　予測画像は、ブロックに付随する予測パラメータによって導出される。予測パラメータには、イントラ予測とインター予測の予測パラメータがある。
　以下、インター予測の予測パラメータについて説明する。インター予測パラメータは、予測リスト利用フラグpredFlagL0とpredFlagL1、参照ピクチャインデックスrefIdxL0とrefIdxL1、動きベクトルmvL0とmvL1から構成される。predFlagL0、predFlagL1は、参照ピクチャリスト（L0リスト、L1リスト）が用いられるか否かを示すフラグであり、値が１の場合に対応する参照ピクチャリストが用いられる。なお、本明細書中「ＸＸであるか否かを示すフラグ」と記す場合、フラグが０以外（たとえば１）をＸＸである場合、０をＸＸではない場合とし、論理否定、論理積などでは１を真、０を偽と扱う（以下同様）。但し、実際の装置や方法では真値、偽値として他の値を用いることもできる。
　（参照ピクチャリスト）
　参照ピクチャリストは、参照ピクチャメモリ306に記憶された参照ピクチャからなるリストである。図4は、参照ピクチャおよび参照ピクチャリストの一例を示す概念図である。図4の参照ピクチャの一例を示す概念図において、矩形はピクチャ、矢印はピクチャの参照関係、横軸は時間、矩形中のI、P、Bは各々イントラピクチャ、単予測ピクチャ、双予測ピクチャ、矩形中の数字は復号順を示す。図に示すように、ピクチャの復号順は、I0、P1、B2、B3、B4であり、表示順は、I0、B3、B2、B4、P1である。図4には、ピクチャB3（対象ピクチャ）の参照ピクチャリストの例を示されている。参照ピクチャリストは、参照ピクチャの候補を表すリストであり、１つのピクチャ（スライス）が１つ以上の参照ピクチャリストを有してもよい。図の例では、対象ピクチャB3は、L0リストRefPicList0およびL1リストRefPicList1の２つの参照ピクチャリストを持つ。個々のCUでは、参照ピクチャリストRefPicListX（X=0または1）中のどのピクチャを実際に参照するかをrefIdxLXで指定する。図は、refIdxL0=2、refIdxL1=0の例である。なお、LXは、L0予測とL1予測を区別しない場合に用いられる記述方法であり、以降では、LXをL0、L1に置き換えることでL0リストに対するパラメータとL1リストに対するパラメータを区別する。
　（画像復号装置の構成）
　本実施形態に係る画像復号装置31（図5）の構成について説明する。
　画像復号装置31は、エントロピー復号部301、パラメータ復号部（予測画像復号装置）302、ループフィルタ305、参照ピクチャメモリ306、予測パラメータメモリ307、予測画像生成部（予測画像生成装置）308、逆量子化・逆変換部311、及び加算部312、予測パラメータ導出部320を含んで構成される。なお、後述の画像符号化装置11に合わせ、画像復号装置31にループフィルタ305が含まれない構成もある。
　パラメータ復号部302は、さらに、ヘッダ復号部3020、CT情報復号部3021、及びCU復号部3022（予測モード復号部）を備えており、CU復号部3022はさらにTU復号部3024を備えている。これらを総称して復号モジュールと呼んでもよい。ヘッダ復号部3020は、符号化データからVPS、SPS、PPS、APSなどのパラメータセット情報、スライスヘッダ（スライス情報）を復号する。CT情報復号部3021は、符号化データからCTを復号する。CU復号部3022は符号化データからCUを復号する。TU復号部3024は、TUに予測誤差が含まれている場合に、符号化データからQP更新情報（量子化補正値）と量子化予測誤差（residual_coding）を復号する。
　また、以降では処理の単位としてCTU、CUを使用した例を記載するが、この例に限らず、サブCU単位で処理をしてもよい。あるいはCTU、CUをブロック、サブCUをサブブロックと読み替え、ブロックあるいはサブブロック単位の処理としてもよい。
　エントロピー復号部301は、外部から入力された符号化データTeに対してエントロピー復号を行って、個々の符号（シンタックス要素）を復号する。エントロピー符号化には、シンタックス要素の種類や周囲の状況に応じて適応的に選択したコンテキスト（確率モデル）を用いてシンタックス要素を可変長符号化する方式と、あらかじめ定められた表、あるいは計算式を用いてシンタックス要素を可変長符号化する方式がある。前者のCABAC（Context Adaptive Binary Arithmetic Coding）は、コンテキストのCABAC状態（優勢シンボルの種別(0 or 1)と確率を指定する確率状態インデックスpStateIdx）をメモリに格納する。エントロピー復号部301は、セグメント（タイル、CTU行、スライス）の先頭で全てのCABAC状態を初期化する。エントロピー復号部301は、シンタックス要素をバイナリ列（Bin String）に変換し、Bin Stringの各ビットを復号する。コンテキストを用いる場合には、シンタックス要素の各ビットに対してコンテキストインデックスctxIncを導出し、コンテキストを用いてビットを復号し、用いたコンテキストのCABAC状態を更新する。コンテキストを用いないビットは、等確率(EP, bypass)で復号され、ctxInc導出やCABAC状態は省略される。復号されたシンタックス要素には、予測画像を生成するための予測情報および、差分画像を生成するための予測誤差などがある。
　エントロピー復号部301は、復号した符号をパラメータ復号部302に出力する。どの符号を復号するかの制御は、パラメータ復号部302の指示に基づいて行われる。
　（基本フロー）
　図6は、画像復号装置31の概略的動作を説明するフローチャートである。
　（S1100：パラメータセット情報復号）ヘッダ復号部3020は、符号化データからVPS、SPS、PPSなどのパラメータセット情報を復号する。
　（S1200：スライス情報復号）ヘッダ復号部3020は、符号化データからスライスヘッダ（スライス情報）を復号する。
　以下、画像復号装置31は、対象ピクチャに含まれる各CTUについて、S1300からS5000の処理を繰り返すことにより各CTUの復号画像を導出する。
　（S1300：CTU情報復号）CT情報復号部3021は、符号化データからCTUを復号する。
　（S1400：CT情報復号）CT情報復号部3021は、符号化データからCTを復号する。
　（S1500：CU復号）CU復号部3022はS1510、S1520を実施して、符号化データからCUを復号する。
　（S1510：CU情報復号）CU復号部3022は、符号化データからCU情報、予測情報、TU分割フラグsplit_transform_flag、CU残差フラグcbf_cb、cbf_cr、cbf_luma等を復号する。
　（S1520：TU情報復号）TU復号部3024は、TUに予測誤差が含まれている場合に、符号化データからQP更新情報と量子化予測誤差を復号する。なお、QP更新情報は、量子化パラメータQPの予測値である量子化パラメータ予測値qPpredからの差分値である。
　（S2000：予測画像生成）予測画像生成部308は、対象CUに含まれる各ブロックについて、予測情報に基づいて予測画像を生成する。
　（S3000：逆量子化・逆変換）逆量子化・逆変換部311は、対象CUに含まれる各TUについて、逆量子化・逆変換処理を実行する。
　（S4000：復号画像生成）加算部312は、予測画像生成部308より供給される予測画像と、逆量子化・逆変換部311より供給される予測誤差とを加算することによって、対象CUの復号画像を生成する。
　（S5000：ループフィルタ）ループフィルタ305は、復号画像にデブロッキングフィルタ、SAO、ALFなどのループフィルタをかけ、復号画像を生成する。
　予測パラメータ導出部320は、パラメータ復号部302から入力されたシンタックス要素に基づいて、予測パラメータメモリ307に記憶された予測パラメータを参照してインター予測パラメータを導出する。また、予測パラメータを予測画像生成部308、予測パラメータメモリ307に出力する。
　ループフィルタ305は、符号化ループ内に設けたフィルタで、ブロック歪やリンギング歪を除去し、画質を改善するフィルタである。ループフィルタ305は、加算部312が生成したCUの復号画像に対し、デブロッキングフィルタ、サンプル適応オフセット（SAO）、適応ループフィルタ（ALF）等のフィルタを施す。
　参照ピクチャメモリ306は、CUの復号画像を、対象ピクチャ及び対象CU毎に予め定めた位置に記憶する。
　予測パラメータメモリ307は、CTUあるいはCU毎に予め定めた位置に予測パラメータを記憶する。具体的には、予測パラメータメモリ307は、パラメータ復号部302が復号したパラメータ及び予測パラメータ導出部320が導出したパラメータ等を記憶する。
　予測画像生成部308には予測パラメータ導出部320が導出したパラメータが入力される。また、予測画像生成部308は、参照ピクチャメモリ306から参照ピクチャを読み出す。予測画像生成部308は、predModeが示す予測モードで、パラメータと参照ピクチャ（参照ピクチャブロック）を用いてブロックもしくはサブブロックの予測画像を生成する。ここで、参照ピクチャブロックとは、参照ピクチャ上の画素の集合（通常矩形であるのでブロックと呼ぶ）であり、予測画像を生成するために参照する領域である。
　逆量子化・逆変換部311は、パラメータ復号部302から入力された量子化変換係数を逆量子化して変換係数を求める。
　加算部312は、予測画像生成部308から入力されたブロックの予測画像と逆量子化・逆変換部311から入力された予測誤差を画素毎に加算して、ブロックの復号画像を生成する。加算部312はブロックの復号画像を参照ピクチャメモリ306に記憶し、また、ループフィルタ305に出力する。
　逆量子化・逆変換部311は、パラメータ復号部302から入力された量子化変換係数を逆量子化して変換係数を求める。
　加算部312は、予測画像生成部308から入力されたブロックの予測画像と逆量子化・逆変換部311から入力された予測誤差を画素毎に加算して、ブロックの復号画像を生成する。加算部312はブロックの復号画像を参照ピクチャメモリ306に記憶し、また、ループフィルタ305に出力する。
　（画像符号化装置の構成）
　次に、本実施形態に係る画像符号化装置11の構成について説明する。図7は、本実施形態に係る画像符号化装置11の構成を示すブロック図である。画像符号化装置11は、予測画像生成部101、減算部102、変換・量子化部103、逆量子化・逆変換部105、加算部106、ループフィルタ107、予測パラメータメモリ（予測パラメータ記憶部、フレームメモリ）108、参照ピクチャメモリ（参照画像記憶部、フレームメモリ）109、符号化パラメータ決定部110、パラメータ符号化部111、予測パラメータ導出部120、エントロピー符号化部104を含んで構成される。
　予測画像生成部101はCU毎に予測画像を生成する。
　減算部102は、予測画像生成部101から入力されたブロックの予測画像の画素値を、画像Ｔの画素値から減算して予測誤差を生成する。減算部102は予測誤差を変換・量子化部103に出力する。
　変換・量子化部103は、減算部102から入力された予測誤差に対し、周波数変換によって変換係数を算出し、量子化によって量子化変換係数を導出する。変換・量子化部103は、量子化変換係数をパラメータ符号化部111及び逆量子化・逆変換部105に出力する。
　逆量子化・逆変換部105は、画像復号装置31における逆量子化・逆変換部311（図5）と同じであり、説明を省略する。算出した予測誤差は加算部106に出力される。
　パラメータ符号化部111は、ヘッダ情報、分割情報、予測情報、量子化変換係数等のパラメータの符号化処理を行う。
　エントロピー符号化部104には、パラメータ符号化部111から量子化変換係数と符号化パラメータ（分割情報、予測パラメータ）が入力される。エントロピー符号化部104はこれらをエントロピー符号化して符号化データTeを生成し、出力する。
　予測パラメータ導出部120は、符号化パラメータ決定部110から入力されたパラメータから予測パラメータを導出する。導出された予測パラメータは、パラメータ符号化部111に出力される。
　加算部106は、予測画像生成部101から入力された予測ブロックの画素値と逆量子化・逆変換部105から入力された予測誤差を画素毎に加算して復号画像を生成する。加算部106は生成した復号画像を参照ピクチャメモリ109に記憶する。
　ループフィルタ107は加算部106が生成した復号画像に対し、デブロッキングフィルタ、SAO、ALFを施す。なお、ループフィルタ107は、必ずしも上記３種類のフィルタを含まなくてもよく、例えばデブロッキングフィルタのみの構成であってもよい。
　予測パラメータメモリ108は、符号化パラメータ決定部110が生成した予測パラメータを、対象ピクチャ及びCU毎に予め定めた位置に記憶する。
　参照ピクチャメモリ109は、ループフィルタ107が生成した復号画像を対象ピクチャ及びCU毎に予め定めた位置に記憶する。
　符号化パラメータ決定部110は、符号化パラメータの複数のセットのうち、１つのセットを選択する。符号化パラメータとは、上述したQT、BTあるいはTT分割情報、予測パラメータ、あるいはこれらに関連して生成される符号化の対象となるパラメータである。予測画像生成部101は、これらの符号化パラメータを用いて予測画像を生成する。
　符号化パラメータ決定部110は、複数のセットの各々について情報量の大きさと符号化誤差を示すRDコスト値を算出する。RDコスト値は、例えば、符号量と二乗誤差に係数λを乗じた値との和である。符号量は、量子化誤差と符号化パラメータをエントロピー符号化して得られる符号化データTeの情報量である。二乗誤差は、減算部102において算出された予測誤差の二乗和である。係数λは、予め設定されたゼロよりも大きい実数である。符号化パラメータ決定部110は、算出したコスト値が最小となる符号化パラメータのセットを選択する。符号化パラメータ決定部110は決定した符号化パラメータをパラメータ符号化部111と予測パラメータ導出部120に出力する。
　非特許文献１は、非常に符号化効率の高い動画像符号化、復号方式であるが、圧縮された動画像の復号画像で画像認識を行うと、伝送レートが低い場合、符号化歪によって、画像認識精度が低減するという問題があった。
　また、非特許文献２では、動画像の分析結果の記述と動画像符号化を統合する方法について議論しているが、符号化効率の面で十分ではなく、低い伝送ビットレートを実現できないという課題があった。
　本実施の形態では、動画像符号化、復号方式の枠組みを大きく変更せずに、付加的な補助情報を符号化、復号することで、低レートにおいても、画像認識精度を維持することができる枠組みを提供する。
　（画像認識補助SEI）
　図8は、本実施形態の補助情報符号化装置81及び補助情報復号装置91で符号化、復号する補助情報のシンタックスの一形態を示す図である。この例では、image_recognition_hint_sei_messageというSEIを示す。このSEIは、当該ピクチャに対して、画像認識装置が処理を行うにあたって認識精度の向上や、処理量の削減を目的としている。そのために、当該ピクチャに対する認識対象の種類、位置、大きさの少なくとも１つを、補助情報として符号化、復号するSEIメッセージであり、payloadSizeの値のバイト数を有する。
　以下、本実施の形態におけるimage_recognition_hint_sei_messageのシンタックス及びシンタックス要素とセマンティクスについて説明する。
　image_recognition_idcは、画像認識処理の種類を示すインデクス値である。image_recognition_idcの値が0の場合、当該ピクチャには認識対象が存在しないものとし、認識領域の情報を記述しない。この例では、image_recognition_idcの値が1の場合、認識対象の情報を記述する。なお、image_recognition_idcは、画像認識処理の種類に応じて、補助情報のシンタックス要素を追加してもよい。
　number_of_region_minus1は、認識領域の数マイナス1を表すシンタックス要素である。number_of_region_minus1プラス1の値の数だけ、認識対象の種類、位置、大きさの情報を記述する。
　region_idは、認識対象の種類を表すインデクス値である。インデクス値の割当は、画像認識装置51での認識対象に応じて決められる。例えば、画像認識装置51で人物検出を行う場合、region_idの値が0ならば認識対象は人物を示し、region_idの値が1ならばそれ以外を示す。例えば、画像認識装置51で人物と自転車と自動車を認識する場合、region_idの値が0ならば、認識対象は人物を示し、region_idの値が1ならば認識対象は自転車を、region_idの値が3ならば認識対象は自動車を示し、region_idの値が4の場合、認識対象はそれ以外を示す。
　region_xと、region_yは、認識対象の位置を示すシンタックス要素である。region_xは、矩形領域の左上の輝度のx座標値（水平方向）である。region_yは、矩形領域の左上の輝度のy座標値（垂直方向）である。また、region_x、region_yは、画面内の相対位置であってもよい。例えば画面サイズを所定の固定サイズ（例えば、512x512）に正規化した場合における画面内の位置であってもよい。
　region_widthとregion_hightは、認識対応の大きさを示すシンタックス要素である。region_widthは、矩形領域の水平方向の輝度の画素数である。なお、region_x+region_widthの値は、ピクチャの水平方向の画素数を超えないものとする。region_hightは、矩形領域の垂直方向の輝度の画素数である。なお、region_y+region_heightの値は、ピクチャの垂直方向の画素数を超えないものとする。
　本実施の形態においては、認識対象領域を矩形として、矩形の左上の座標値と水平方向と垂直方向の画素数で表現する方式を示したが、認識対象領域としては、別の方法でもよい。例えば、認識対象対象の位置情報（region_x、region_y）は、矩形領域の左上でなく、右上、左下、右下、重心でもよい。また、領域の大きさ（region_width、region_height）は、矩形以外にも、正方形に限定して、一辺の画素数のみ（region_size）を指定するようにしてもよい。あるいは、位置、サイズは、画素単位ではなく、4x4単位や16x16単位、もしくは符号化の単位であるCTUアドレスおよびCTUの個数で指定してもよい。
　rbsp_trailing_bits()は、SEIのビット数がバイト単位になるように1から8ビットのビットのデータを追加して、SEIのバイト数がpayloadSizeの値と一致するようにする。
　画像解析装置61では、入力動画像Tを解析して、認識対象候補を検出する。ここでは、処理量を抑えるためにあくまでも認識対象候補としての精度があれば良いものとする。また、認識候補領域は、例えば、固定的なカメラ画像のように、認識対象のピクチャ中の位置が想定できる場合は、予め画像解析装置61が検知対象領域を設定しておいてもよい。
　補助情報作成装置71では、画像解析装置61で検出した認識対象候補の矩形領域の情報として、ピクチャ内の位置、矩形の大きさの情報に変換して、補助情報符号化装置81に送る。
　あるいは、補助情報作成装置71の出力を画像符号化装置11に入力してもよい。この場合、画像符号化装置11は、補助情報作成部71で作成された認識対象候補の領域部分の画質を制御してもよい。例えば、ピクチャ内の他の領域よりも小さい値の量子化パラメータを用いるなどして高画質にしてもよい。このようなことをすることで、認識精度の向上が可能である。
　画像認識装置51には、復号動画像Tdに加えて、補助情報として、ピクチャ内の認識対象の種類、位置、大きさの情報が入力される。その結果、ピクチャ内の全部の情報を用いることなく、認識対象候補の領域の画素のみを処理すれば良いので処理量を大幅に削減できる。また、予め認識対象候補の種類を限定することができるので、認識精度の向上も可能である。更に、認識対象領域の復号画像の画質が向上すれば、認識精度が向上する。
　本実施の形態によれば、低レートで符号化された復号画像を用いても画像認識装置51での画像認識精度の向上と、画像認識処理の処理量の削減が実現できる。
　（別の動画像伝送システムの構成）
　図9は、本実施に係る別の動画像伝送システムの構成を示す概略図である。
　動画像伝送システム1は、画像を符号化した符号化データを伝送し、伝送された符号化データを復号し表示するとともに画像認識を行うシステムである。動画像伝送システム1は、動画像符号化装置10とネットワーク21と動画像復号装置30と画像表示装置41と画像認識装置51からなる。
　動画像符号化装置10は、画像符号化装置（画像符号化部）11、画像解析装置（画像解析部）61、補助情報作成装置（補助情報作成部）71、補助情報符号化装置（補助情報符号化部）81、プレ画像処理装置（プレ画像処理部）1001から構成される。
　動画像復号装置30は、画像復号装置（画像復号部）31、補助情報復号装置（補助情報復号部）91、ポスト画像処理装置（ホスト画像処理部）1002から構成される。
　プレ画像処理装置1001は、入力動画像Tのプレ画像処理を行い、プレ処理画像Tpを画像符号化装置11と補助情報作成装置71に送る。
　具体的な実施の形態の一例としては、補助情報作成装置71の出力の認識対象候補の情報を、プレ画像処理装置1001に入力して、認識対象候補以外の領域にローパスフィルタ処理を行い、符号化の難易度を落とし、相対的に認識対象候補の領域の画質を向上させてもよい。
　画像符号化装置11は、プレ画像処理装置1001の出力Tpを圧縮、符号化する。
　画像解析装置61は、入力動画像Tを解析して、画像認識装置51において、ピクチャ内のどの領域を用いるべきかの情報を解析し、解析結果を補助情報作成装置71に送る。
　補助情報作成装置71は、画像解析装置61での解析結果と、プレ画像処理装置1001でのプレ画像処理Tpを元に、ピクチャに対して、画像認識装置51を動作させる否かの情報や、画像認識装置51をピクチャ内のどの領域で動作させるべきかの補助情報を生成し、補助情報符号化装置81に送る。
　補助情報符号化装置81は、補助情報作成装置71で作成された補助情報を、予め決まったシンタックスに従って符号化する。画像符号化装置11の出力と補助情報符号化装置81の出力は、符号化データTeとしてネットワーク21に送出される。
　動画像符号化装置10は、入力画像Tを入力として、画像の圧縮、符号化を行うとともに、画像を解析して、画像認識装置51に入力するための補助情報を生成し、符号化し、符号化データTeを生成し、ネットワーク21に送出する。
　図9において、補助情報符号化装置81は画像符号化装置11とつながれていないが、補助情報符号化装置81と画像符号化装置11とは、適宜必要な情報を通信してもよい。
　ネットワーク21は、符号化された補助情報及び符号化データTeを画像復号装置31に伝送する。符号化された補助情報の一部または全部は、補助拡張情報SEIとして、符号化データTeに含められてもよい。ネットワーク21は、インターネット（Internet）、広域ネットワーク（WAN:Wide Area Network）、小規模ネットワーク（LAN:Local Area Network）またはこれらの組み合わせである。ネットワーク21は、必ずしも双方向の通信網に限らず、地上デジタル放送、衛星放送等の放送波を伝送する一方向の通信網であっても良い。また、ネットワーク21は、DVD（Digital Versatile Disc:登録商標）、BD（Blue-ray Disc:登録商標）等の符号化データTeを記録した記憶媒体で代替されても良い。
　動画像復号装置30は、ネットワーク21から送られてきた符号化データTeを入力し、画像を復号するとともに、補助情報を復号し、画像表示装置41、および、画像認識装置51に送出する。また、補助情報を復号して、画像認識装置51に出力する。
　画像復号装置31は、ネットワーク21が伝送した符号化データTeのそれぞれを復号し、復号動画像Tdを生成してポスト画像処理装置1002に供給する。
　補助情報復号装置91は、ネットワーク21が伝送した符号化された補助情報を復号して補助情報を生成して、画像認識装置61に送出する。
　図9において、補助情報復号装置91は、画像復号装置31とは別に図示されているが、補助情報復号装置91は、画像復号装置31に含まれてもよい。例えば、補助情報復号装置91は、画像復号装置31の各機能部とは別に画像復号装置31に含まれてもよい。また、図9において、画像復号装置31とつながれていないが、補助情報復号装置91と画像復号装置31とは、適宜必要な情報を通信してもよい。
　ポスト画像処理装置1002は、画像復号装置31の出力である画像復号Tdにポスト画像処理を行い、ポスト画像処理Toを出力する。
　具体的な実施の形態の一例としては、ニューラルネットワークを用いたポスト画像処理を行い、復号動画像Tdの画質を改善してもよい。この時、補助情報復号装置91からの補助情報として、画質を改善するネットワークパラメータを入力し、ポスト画像処理に用いる。
　画像表示装置41は、ポスト画像処理装置1002から出力されたポスト処理画像Toの全部または一部を表示する。画像表示装置41は、例えば、液晶ディスプレイ、有機EL（Electro-luminescence）ディスプレイ等の表示デバイスを備える。ディスプレイの形態としては、据え置き、モバイル、HMD等が挙げられる。また、画像復号装置31が高い処理能力を有する場合には、画質の高い画像を表示し、より低い処理能力しか有しない場合には、高い処理能力、表示能力を必要としない画像を表示する。
　画像認識装置51は、ポスト画像処理装置1002から出力されたポスト処理画像Toと、補助情報復号装置91によって復号された補助情報を用いて、画像の物体検出、物体の領域分割、物体の追跡、動作認識、人物動作評価などを行う。
　このような構成をすることで、動画像符号化、復号方式の枠組みを大きく変更せずに、付加的な補助情報を符号化、復号することで、低レートにおいても、画像認識精度を維持することができる枠組みを提供する。
　（画像認識ポスト処理SEI）
　図10は、本実施形態の補助情報符号化装置及81及び補助情報復号装置91で補助情報符号化、復号するシンタックスの一形態を示す図である。この例では、image_recognition_post_processing_sei_messageというSEIを示す。このSEIは、当該ピクチャに対して、ポスト画像処理装置1002でポスト画像処理を行い、画像認識装置51が画像認識処理を行うにあたって認識精度の向上させることを目的としている。そのために、ポスト画像処理のためのネットワークパラメータを補助情報として、符号化、復号するSEIメッセージであり、payloadSizeの値のバイト数を持つ。
　以下、本実施の形態におけるimage_recognition_post_processing_sei_messageのシンタックス及びシンタックス要素とセマンティクスについて説明する。
　region_idは、図8と同じ認識対象の種類を表すインデクス値である。インデクス値の割当は、画像認識装置51での認識対象に応じて決められる。あるいは、画面内の認識対象毎の領域を識別するインデクス値として定義してもよい。
　nnr_payload_byteは、ネットワークパラメータの情報で、ポスト画像処理に用いるネットワークパラメータを符号化したデータをバイト単位で表現した値である。符号化されたデータ長は、(payloadSize－1)バイトである。
　payloadSizeは、SEIのデータのバイト数を表す数である。
　ニューラルネットワークパラメータは、ニューラルネットワークのパラメータ表現として、ONNX(Open Neural Network eXchange)、NNEF(Neural Network Exchange Format)、MPEG NNC(Moving Picture Experts Group Newral Network Coding)などの規格フォーマットや、tensorflow、pytorchなどのライブラリに依存したフォーマットなどで符号化、復号される。
　また、補助情報作成装置71、補助情報符号化装置81及び補助情報復号装置91で汎用ネットワークパラメータを共通に保持してもよい。補助情報作成装置71では、共通に保持している汎用ネットワークを部分的に更新するネットワークパラメータを補助情報として作成し、補助情報符号化装置81で符号化し、補助情報復号装置91で復号してもよい。このような構成にすることで、補助情報の符号量を削減し、入力画像Tに応じた補助情報を作成、符号化、復号できる。
　また、ネットワークパラメータの伝送フォーマットとして、複数のフォーマットに対応するために、フォーマットを示すパラメータ（識別子）を送付してもよい。また、識別子に続く実際の補助情報については、バイト列で伝送してもよい。
　補助情報復号装置91で復号したネットワークパラメータの補助情報は、ポスト画像処理装置1002に入力する。
　ポスト画像処理装置1002では、復号した補助情報を用いて、ニューラルネットワークを用いたポスト画像処理を行い、復号動画像Tdを復元する。
　また、図8で示した画像認識補助SEIの補助情報と同時に用いて、画像認識補助SEIのregion_idの情報によって、認識対象候補領域のみに、ポスト画像処理を行っても良い。
　これにより、復号画像側で復号動画像Tdの画質改善を行うとともに、画像認識装置での認識精度の向上を図る。
なお、ネットワークパラメータの符号化、復号は、SEI限定されず、SPS、PPS、APS、スライスヘッダなどのシンタックスを用いてもよい。
　補助符号化装置81では、図8、図10、または、図11と図12のシンタックス表に基づいて、補助情報を符号化する。図8または図10のシンタックス表の場合、補助情報は、補助拡張情報SEIとして符号化され、画像符号化装置11の出力する符号化データTeに多重化されてネットワーク21に出力される。図11と図12のシンタックス表の場合、補助情報はAPSとして符号化され、画像符号化装置11の出力する符号化データTeの一部として出力される。
　補助情報復号装置91は、符号化データTeから、図8、図10、または、図11と図12のシンタックス表に基づいて補助情報を復号し、復号結果をポスト画像処理装置1002と画像認識装置51に送る。図8、図10のシンタックス表の場合、補助情報復号装置91は補助拡張情報SEIとして符号化された補助情報を復号する。図11と図12のシンタックス表の場合、補助情報復号装置91はAPSとして符号化された補助情報を復号する。
　ポスト画像処理装置1002は、復号動画像Tdと補助情報を用いて復号動画像Tdにポスト画像処理を行い、ポスト画像処理Toを生成する。
　（画像認識補助情報APS）
　図11は、本実施の形態における画像認識拡張のためのAPS(Adaptation Parameter Set)を拡張したシンタックス表の一例を示す図である。図12に示すように以下のシンタックス要素が含まれ得る。
　aps_extension_flagは、APSの拡張データがあることを示すフラグである。aps_extension_flagが1の場合、image_recognition_extension_flagが符号化される。aps_extension_flagが0の場合、APSの拡張データが存在しないので、image_recognition_extension_flagは符号化されず、0と推定する。
　image_recognition_extension_flagは、画像認識拡張データが存在することを示すフラグである。また、image_recognition_extension_data()のシンタックスを符号化、復号するか否かを示すフラグでもある。image_recognition_extension_flagが1の場合、image_recognition_extension_data()のシンタックスを符号化、復号する。image_recognition_extension_data()は画像認識補助情報を含むシンタックスである。
　図12は、APSの拡張情報の１つであるimage_recognition_extension_data()のシンタックスの一例である。image_recognition_extension_data()は画像認識拡張に用いるネットワークパラメータ情報を含む。
　このAPSの拡張データは、当該ピクチャに対して、画像認識装置が処理を行うにあたって認識精度の向上や、処理量の削減を目的としている。そのために、当該ピクチャに対する認識対象の種類、位置、大きさを補助情報として記述する。
　以下、本実施の形態における一例として、image_recognition_extension_data()のシンタックス及びシンタックス要素とセマンティクスについて説明する。
　image_recognition_idcは、画像認識処理の種類を示すインデクス値である。image_recognition_idcの値が0の場合、当該ピクチャには、認識対象が存在しないものとし、認識領域の情報及びポスト画像処理のためのネットワークパラメータの情報を記述しない。この例では、image_recognition_idcの値が1の場合、認識領域の情報を記述する。なお、image_recognition_idcは、画像認識処理の種類に応じて、補助情報のシンタックス要素を追加してもよい。
　image_recognition_idcの値が1の場合、認識領域の情報を記述するので、図8の画像認識補助SEIと同様のシンタックスを記述する。
　number_of_region_minus1は、認識領域の数マイナス1を表すシンタックス要素である。number_of_region_minus1プラス1の値の数だけ、認識対象の種類、位置、大きさの情報を記述する。
　region_idは、認識対象の種類を表すインデクス値である。インデクス値の割当は、画像認識装置での認識対象に応じて決められる。例えば、画像認識装置で人物検出を行う場合、region_idの値が0ならば認識対象は人物を示し、region_idの値が1ならば認識対象はそれ以外を示す。例えば、画像認識装置で人物と自転車と自動車を認識する場合、region_idの値が0ならば認識対象は人物を示し、region_idの値が1ならば認識対象は自転車を示し、region_idの値が2ならば自動車を示し、region_idの値が3ならば認識対象はそれ以外を示す。
　region_xと、region_yは、認識対象の位置を示すシンタックス要素である。region_xは、矩形領域の左上の輝度のx座標値（水平方向）である。region_yは、矩形領域の左上の輝度のy座標値（垂直方向）である。
　region_widthとregion_hightは、認識対応の大きさを示すシンタックス要素である。region_widthは、矩形領域の水平方向の輝度の画素数である。なお、region_x+region_widthの値は、ピクチャの水平方向の画素数を超えないものとする。region_hightは、矩形領域の垂直方向の輝度の画素数である。なお、region_y+region_heightの値は、ピクチャの垂直方向の画素数を超えないものとする。
　本実施の形態においては、認識対象領域を矩形として、矩形の左上の座標値と水平方向と垂直方向の画素数で表現する方式を示したが、認識対象領域としては、別の方法でもよい。例えば、矩形の位置情報は、矩形領域の左上でなく、右上、左下、右下、重心でもよい。また、矩形以外にも、正方形に限定して、一辺の画素数のみを指定するようにしてもよい。あるいは、矩形、正方形以外にも、符号化の単位であるCTUアドレス、CTU数で指定してもよい。
　post_processing_data_flagは、ポスト画像処理装置1002で復号動画像Tdに対してポスト画像処理を行うかどうかのフラグである。もし、TRUEならば、ポスト画像処理に用いるネットワークパラメータ情報を記述する。
　payloadSizeは、ネットワークパラメータのバイト数を表す数である。
　nnr_payload_byteは、ネットワークパラメータの情報で、ポスト画像処理に用いるネットワークパラメータを符号化したデータをバイト単位で表現した値である。符号化されたデータ長は、payloadSizeバイトである。
　ニューラルネットワークパラメータは、ニューラルネットワークのパラメータ表現として、ONNX(Open Neural Network eXchange)、NNEF(Neural Network Exchange Format)、MPEG NNC(Moving Picture Experts Group Newral Network Coding)などの規格フォーマットや、tensorflow、pytorchなどのライブラリに依存したフォーマットなどで符号化、復号される。
　rbsp_trailing_bits()は、APSのビット数がバイト単位になるように1から8ビットのデータを追加する。
　また、補助情報作成装置71、補助情報符号化装置81及び補助情報復号装置91で汎用ネットワークパラメータを共通に保持してもよい。補助情報作成装置71では、共通に保持している汎用ネットワークを部分的に更新するネットワークパラメータを補助情報として作成し、補助情報符号化装置81で符号化し、補助情報復号装置91で復号してもよい。このような構成にすることで、補助情報の符号量を削減し、入力画像Tに応じた補助情報を作成、符号化、復号できる。
　また、ネットワークパラメータの伝送フォーマットとして、複数のフォーマットに対応するために、フォーマットを示すパラメータ（識別子）を送付してもよい。また、識別子に続く実際の補助情報については、バイト列で伝送してもよい。
　補助情報復号装置91で復号したネットワークパラメータの補助情報は、ポスト画像処理装置1002に入力する。
　ネットワークパラメータは、ポスト画像処理装置1002でニューラルネットワークを用いて認識対象候補領域の、ポスト画像処理を行う。これにより、認識対象候補領域の復号動画像Tdの画質改善を行うとともに、画像認識装置での認識精度の向上を図る。
　なお、本実施の形態の一例では、APSでのシンタックスを示したが、APS限定されず、SPS、PPS、スライスヘッダなどのシンタックスを用いてもよい。
　このような構成にすることで、動画像符号化、復号方式の枠組みを大きく変更せずに、付加的な補助情報を符号化、復号することで、低レートにおいても、画像認識精度を維持するという課題が解決できる。
　なお、上述した実施形態における画像符号化装置11、画像復号装置31の一部、例えば、エントロピー復号部301、パラメータ復号部302、ループフィルタ305、予測画像生成部308、逆量子化・逆変換部311、加算部312、予測パラメータ導出部320、予測画像生成部101、減算部102、変換・量子化部103、エントロピー符号化部104、逆量子化・逆変換部105、ループフィルタ107、符号化パラメータ決定部110、パラメータ符号化部111、予測パラメータ導出部120をコンピュータで実現するようにしても良い。その場合、この制御機能を実現するため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して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現しても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、画像符号化装置11、画像復号装置31のいずれかに内蔵されたコンピュータシステムであって、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD-ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでも良い。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
　また、上述した実施形態における画像符号化装置11、画像復号装置31の一部、または全部を、LSI（Large Scale Integration）等の集積回路として実現しても良い。画像符号化装置11、画像復号装置31の各機能ブロックは個別にプロセッサ化しても良いし、一部、または全部を集積してプロセッサ化しても良い。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりLSIに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いても良い。
　以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
　〔応用例〕
　上述した動画像符号化装置10及び動画像復号装置30は、動画像の送信、受信、記録、再生を行う各種装置に搭載して利用することができる。なお、動画像は、カメラ等により撮像された自然動画像であってもよいし、コンピュータ等により生成された人工動画像（CGおよびGUIを含む）であってもよい。
　本発明の実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
　本発明の実施形態は、画像データが符号化された符号化データを復号する動画像復号装置、および、画像データが符号化された符号化データを生成する動画像符号化装置に好適に適用することができる。また、動画像符号化装置によって生成され、動画像復号装置によって参照される符号化データのデータ構造に好適に適用することができる。
 

Claims (8)

  1. 　符号化データから画像を復号する画像復号装置であって、
    　復号した画像の認識対象の位置、大きさ及び種類の少なくとも１つを示す補助情報を復号する補助情報復号部を少なくとも備えることを特徴とする動画像復号装置。
  2. 　前記補助情報復号部は、前記補助情報として、認識対象領域の画像復元に用いるネットワークパラメータを復号することを特徴とする請求項1に記載の動画像復号装置。
  3. 　画像の認識対象の位置、大きさ及び種類の少なくとも１つを示す補助情報を復号する補助情報復号部から復号されたネットワークパラメータを用いて、ポスト画像処理を行うことを特徴とするポスト画像処理装置。
  4. 　前記補助情報が示す候補領域のみにポスト画像処理を行うことを特徴とする請求項3に記載のポスト画像処理装置。
  5. 　入力画像を符号化する画像符号化装置であって、
    　前記入力画像の認識対象の位置、大きさ及び種類の少なくとも１つを示す補助情報を符号化する補助情報符号化部を少なくとも備えることを特徴とする動画像符号化装置。
  6. 　前記補助情報符号化部は、前記補助情報として、認識対象領域の画像復元に用いるネットワークパラメータを符号化することを特徴とする請求項5に記載の動画像符号化装置。
  7. 　符号化データから画像を復号する画像復号方法であって、
    　復号した画像の認識対象の位置、大きさ及び種類の少なくとも１つを示す補助情報を復号するステップを少なくとも含むことを特徴とする動画像復号方法。
  8. 　入力画像を符号化する画像符号化方法であって、
    　前記入力画像の認識対象の位置、大きさ及び種類の少なくとも１つを示す補助情報を符号化するステップを少なくとも含むことを特徴とする動画像符号化方法。
     
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