JP2006262075A

JP2006262075A - 画像符号化装置、画像符号化方法、および画像符号化用プログラム

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Publication number: JP2006262075A
Application number: JP2005076646A
Authority: JP
Inventors: Takae Wakabayashi; 多賀枝若林
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 2005-03-17
Filing date: 2005-03-17
Publication date: 2006-09-28

Abstract

【課題】イントラ予測符号化を行う場合に、選択可能な予測モードが制限される画像情報のブロックの画質低下を防止することが可能な画像符号化装置を提供することを目的とする。
【解決手段】画像符号化装置は、画像情報のブロック毎に、複数の予測モードの中から１つの予測モードを選択し、当該選択した予測モードを実行して予測画像情報を生成し、当該生成した予測画像情報と原画像情報との差分値を出力するイントラ予測部１０２と、イントラ予測部１０２から入力される差分値を直交変換して直交変換係数を生成するＤＣＴ部１０４と、直交変換係数を量子化する量子化部１０６と、量子化部１０６で量子化された直交変換係数を可変長符号化して符号化情報を生成する可変長符号化部１０７とを備え、上記量子化部１０６は、予測モードの選択が制限される画像情報のブロックに対して、画質劣化が目立ち難い量子化パラメータで直交変換係数を量子化する。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像符号化装置、画像符号化方法、および画像符号化用プログラムに関し、詳細には、画像情報をブロック単位でイントラ予測符号化を行う画像符号化装置、画像符号化方法、および画像符号化用プログラムに関する。

近年、画像情報をデジタルとして取り扱い、その際、効率の高い情報の伝送、蓄積を目的とし、画像情報特有の冗長性を利用して、離散コサイン変換等の直交変換と動き予測・補償とにより圧縮するＭＰＥＧなどの方式に準拠した装置が普及している。

特に、ＭＰＥＧ２（ISO/IEC 13818-2）は、汎用画像符号化方式として定義されており、飛び越し走査画像及び順次走査画像の双方、並びに標準解像度画像及び高精細画像を網羅する標準で、プロフェッショナル用途及びコンシューマー用途の広範なアプリケーションに現在広く用いられている。ＭＰＥＧ２圧縮方式を用いることにより、例えば７２０×４８０画素を持つ標準解像度の飛び越し走査画像であれば４〜８Ｍｂｐｓ、１９２０×１０８８画素を持つ高解像度の飛び越し走査画像であれば１８〜２２Ｍｂｐｓの符号量（ビットレート）を割り当てることで、高い圧縮率と良好な画質の実現が可能である。

ＭＰＥＧ２は主として放送用に適合する高画質符号化を対象としていたが、ＭＰＥＧ１より低い符号量（ビットレート）、つまりより高い圧縮率の符号化方式には対応していなかった。携帯端末の普及により、今後そのような符号化方式のニーズは高まると思われ、これに対応してＭＰＥＧ４符号化方式の標準化が行われた。

さらに、近年、テレビ会議用の画像符号化を当初の目的として、Ｈ.２６４（ITU-T Q6/16 VCEG）符号化方式の標準化が行われた。Ｈ．２６４は、ＭＰＥＧ２やＭＰＥＧ４といった従来の符号化方式に比して、その符号化、復号により多くの演算量が要求されるものの、より高い符号化効率が実現されることが知られている。

Ｈ．２６４では、ブロックの周辺の画素から予測画像を生成してその差分を符号化するというイントラ予測符号化が採用されている。Ｈ．２６４のイントラ予測符号化では、４×４画素ブロック単位に予測を行うイントラ４×４予測モードと、１６×１６画素ブロック（マクロブロック）単位で予測を行うイントラ１６×１６予測モードとの２つの予測方式が用いられている。

１．イントラ４×４予測モードは、以下の９つの予測モードがある。図４は、イントラ予測の処理対象となる４×４画素ブロックに属する画素データａ〜ｐと、当該ブロックの周囲に位置するブロックの画素データＡ〜Ｑとの位置関係を説明するための図である。図５は、９つの予測モードの予測方向を説明するための図である。
（１）Ｍｏｄｅ０（Ｖｅｒｔｉｃａｌｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）
（２）Ｍｏｄｅ１（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）
（３）Ｍｏｄｅ２（ＤＣｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）
（４）Ｍｏｄｅ３（Ｄｉａｇｏｎａｌｄｏｗｎ／ｌｅｆｔｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）
（５）Ｍｏｄｅ４（Ｄｉａｇｏｎａｌｄｏｗｎ／ｒｉｇｈｔｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）
（６）Ｍｏｄｅ５（Ｖｅｒｔｉｃａｌ−ｌｅｆｔｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）
（７）Ｍｏｄｅ６（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ−ｄｏｗｎｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）
（８）Ｍｏｄｅ７（Ｖｅｒｔｉｃａｌ−ｒｉｇｈｔｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）
（９）Ｍｏｄｅ８（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ−ｕｐｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）

ここでは一例として、Ｍｏｄｅ１とＭｏｄｅ２を簡単に説明する。図６は、Ｍｏｄｅ１を説明するための図である。図６において、画素ａ，ｂ，ｃ，ｄには、左辺隣接画素Ｉが、画素ａ，ｂ，ｃ，ｄには、左辺隣接画素Ｉを、画素ｅ，ｆ，ｇ，ｈには、左辺隣接画素Ｊを、画素ｉ，ｊ，ｋ，ｌには、左辺隣接画素Ｋを、画素ｍ，ｎ，ｏ，ｐには、左辺隣接画素Ｌを予測値として適用する。

Ｍｏｄｅ２は、基本は、上辺と左辺に隣接する計８個の画素値の平均値を適用するが、上辺の画素が利用不可の場合は、左辺の画素の平均値を、左辺の画素が利用不可の場合は、上辺の画素の平均値を適用する。また、上辺の画素、左辺の画素、共に利用不可の場合は、下式（１）により求めた値を適用する。

２．イントラ１６×１６予測モードは、以下の４つの予測モードがある。
（１）Ｍｏｄｅ０：Ｖｅｒｔｉｃａｌｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ
（２）Ｍｏｄｅ１：Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ
（３）Ｍｏｄｅ２：ＤＣｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ
（４）Ｍｏｄｅ３：Ｐｌａｎｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ

Ｍｏｄｅ０〜Ｍｏｄｅ２は、４×４イントラ予測モードと同様であり、Ｍｏｄｅ０は上辺に隣接する画素値を適用し、Ｍｏｄｅ１は左辺に隣接する画素値を適用する。

Ｍｏｄｅ２は、基本は、上辺と左辺に隣接する計３２個の画素値の平均値を適用するが、上辺の画素が利用不可の場合は、左辺の画素の平均値を、左辺の画素が利用不可の場合は、上辺の画素の平均値を適用し、上辺の画素、左辺の画素、共に利用不可の場合は、下式（２）より求めた値を適用する。

Ｍｏｄｅ３は、下式（３）で予測値を算出する。図７は、１ＭＢ（１６×１６）の画素構成を説明するための図である。Ｐ［ｘ，ｙ］（ｘ、ｙ＝０，．．．，１５）は画素値を示している。

図８は、４×４イントラ予測モードのＭｏｄｅ選択の制限を説明するための図である。図８において、ピクチャを４×４画素ブロックに分割した場合、フレームの枠にあたるＭＢの４×４画素ブロックのうち、斜線の４×４画素ブロックはフレーム外のブロックを参照するモードを選択することができない。ここで、例えば、Ａの４×４画素ブロックに着目すると、上辺に４×４画素ブロックが存在しないため、予測に、上辺に隣接する画素値を使用するＭｏｄｅ０，３，４，５，６，７を使用することができない。すなわち、使用可能なＭｏｄｅは、Ｍｏｄｅ１、２、８のみとなる。また、Ｂの４×４画素ブロックに着目すると、左辺に４×４画素ブロックが存在しないため、予測に、左辺に隣接する画素値を使用するＭｏｄｅ１，４，５，６，８を使用できない。すなわち、使用可能なＭｏｄｅは、Ｍｏｄｅ０，２，３，７のみとなる。

図９は、１６×１６イントラ予測モードのＭｏｄｅ選択の制限を説明するための図である。図９において、ピクチャを１６×１６画素ブロック（ＭＢ）に分割した場合、フレームの枠にあたるＭＢのうち斜線のＭＢは、フレーム外のブロックを参照するモードを選択することができない。ここで、例えば、ＡのＭＢに着目すると、上部にＭＢが存在しないため、予測に上辺に隣接する画素値を使用するＭｏｄｅ０、３を選択することができない。すなわち、使用可能なＭｏｄｅは、Ｍｏｄｅ１、２のみとなる。

このように、Ｈ．２６４のイントラ予測符号化では、フレームの枠に相当するブロックにおいては、選択可能な予測モードが制限されるため、画質劣化が生じるという問題がある。なお、イントラ符号化で画質劣化を防止する技術として、例えば、特許文献１が公知である。

特開２０００−０５９７７９号公報

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、イントラ予測符号化を行う場合に、選択可能な予測モードが制限される画像情報のブロックの画質低下を防止することが可能な画像符号化装置、符号化方法、および符号化用プログラムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、画像情報をブロック単位でイントラ予測符号化を行う画像符号化装置において、前記画像情報のブロック毎に、複数の予測モードの中から１つの予測モードを選択し、当該選択した予測モードを実行して予測画像情報を生成し、当該生成した予測画像情報と原画像情報との差分値を出力するイントラ予測符号化手段と、前記差分値を直交変換して直交変換係数を生成する直交変換手段と、前記直交変換係数を量子化する量子化手段と、前記量子化手段で量子化された直交変換係数を符号化して符号化情報を生成する符号化手段と、を備え、前記量子化手段は、前記予測モードの選択が制限される画像情報のブロックに対して、画質劣化が目立ち難い量子化パラメータで前記直交変換係数を量子化することを特徴とする。

また、本発明は、画像情報をブロック単位でイントラ予測符号化を行う画像符号化方法において、前記画像情報のブロック毎に、複数の予測モードの中から１つの予測モードを選択し、当該選択した予測モードを実行して予測画像情報を生成し、当該生成した予測画像情報と原画像情報との差分値を出力するイントラ予測符号化工程と、前記差分値を直交変換して直交変換係数を生成する直交変換工程と、前記直交変換係数を量子化する量子化工程と、前記量子化工程で量子化された直交変換係数を符号化して符号化情報を生成する符号化工程と、を含み、前記量子化工程では、前記予測モードの選択が制限される画像情報のブロックに対して、画質劣化が目立ち難い量子化パラメータで前記直交変換係数を量子化することを特徴とする。

また、本発明は、コンピュータに、画像情報をブロック単位でイントラ予測符号化を行わせる画像符号化用プログラムにおいて、前記画像情報のブロック毎に、複数の予測モードの中から１つの予測モードを選択し、当該選択した予測モードを実行して予測画像情報を生成し、当該生成した予測画像情報と原画像情報との差分値を出力するイントラ予測符号化工程と、前記差分値を直交変換して直交変換係数を生成する直交変換工程と、前記直交変換係数を量子化し、その際、前記予測モードの選択が制限される画像情報のブロックに対して、画質劣化が目立ち難い量子化パラメータで前記直交変換係数を量子化する量子化工程と、前記量子化工程で量子化された直交変換係数を符号化して符号化情報を生成する符号化工程と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる画像符号化装置、画像符号化方法、および画像符号化用プログラムの最良な実施の形態を詳細に説明する。この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるものまたは実質的に同一のものが含まれる。

図１は、本発明の一実施例に係る画像符号化装置１００の概略の構成例を示す図である。同図に示す画像符号化装置１００では、一例として、Ｈ．２６４形式の符号化情報を生成する場合について説明する。画像符号化装置１００は、ＭＢモード判定部１０１と、イントラ予測部１０２と、インター予測部１０３と、ＤＣＴ部１０４と、量子化パラメータ判定部１０５と、量子化部１０６と、可変長符号化部１０７とを備えている。

ＭＢモード判定部１０１は、入力される画像情報のフレームのマクロブロックＭＢのＭＢモードを判定し、イントラ（画像内）符号化が行われるマクロブロックＭＢに関しては、イントラ予測部１０２および量子化パラメータ判定部１０５に出力し、インター（画像間）符号化が行われるマクロブロックＭＢに関しては、インター予測部１０３に出力する。

イントラ予測部１０２は、イントラ符号化する画像情報の場合は、符号化するマクロブロックの近傍の既に符号化が終了した画素値から予測画像情報を生成し、その予測画像情報と原画像情報との差分値をＤＣＴ部１０４に出力する。イントラ予測部１０２は、予測画像情報を生成する場合に、イントラ４×４予測モードの場合は、Ｍｏｄｅ０（Ｖｅｒｔｉｃａｌｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）、Ｍｏｄｅ１（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）、Ｍｏｄｅ２（ＤＣｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）、Ｍｏｄｅ３（Ｄｉａｇｏｎａｌｄｏｗｎ／ｌｅｆｔｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）、Ｍｏｄｅ４（Ｄｉａｇｏｎａｌｄｏｗｎ／ｒｉｇｈｔｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）、Ｍｏｄｅ５（Ｖｅｒｔｉｃａｌ−ｌｅｆｔｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）、Ｍｏｄｅ６（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ−ｄｏｗｎｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）、Ｍｏｄｅ７（Ｖｅｒｔｉｃａｌ−ｒｉｇｈｔｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）、Ｍｏｄｅ８（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ−ｕｐｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）の中から最適なモードを選択し、また、イントラ１６×１６予測モードの場合は、Ｍｏｄｅ０（Ｖｅｒｔｉｃａｌｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）、Ｍｏｄｅ１（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）、Ｍｏｄｅ２（ＤＣｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）、Ｍｏｄｅ３（Ｐｌａｎｅｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）の中から最適なモードを選択する。

インター予測部１０３は、インター符号化する画像情報の場合は、符号化するマクロブロックＭＢに対して、動き予測・補償処理を施して予測画像情報を生成し、その予測画像情報と原画像情報との差分値をＤＣＴ部１０４に出力する。

ＤＣＴ部１０４は、イントラ予測部１０２またはインター予測部１０３の演算部２０７から入力される差分値に対してＤＣＴ処理を施し、その結果得られるＤＣＴ係数を量子化部１０６に出力する。

量子化パラメータ判定部１０５は、画像情報が入力され、処理対象マクロブロックＭＢがイントラ予測でフレームの上辺または左辺である場合に画質劣化が生じるか否かを判定し、画質劣化が生じると判定した場合には、処理対象マクロブロックＭＢに対して画質劣化が目立ち難くなるような量子化パラメータＱ（例えば、量子化ステップ）を設定させるための量子化パラメータ制御信号を量子化部１０６に出力する。すなわち、量子化パラメータ判定部１０５は、イントラ予測を使用した場合、処理対象マクロブロックＭＢがイントラ予測でフレームの上辺または左辺である場合には、予測モードが制限されるため、この予測モードの制限に起因する画質劣化を防止するために、画質劣化が目立ち難くなるような量子化パラメータＱで、量子化部１０６に量子化を行わせる。量子化パラメータ判定部１０５の詳細な処理内容は後述する（図２参照）。

量子化部１０６は、入力されるＤＣＴ係数を所定の量子化パラメータで量子化し、量子化されたＤＣＴ係数を可変長符号化部１０７およびインター予測部１０３の逆量子化部２０１に出力する。また、量子化部１０６は、量子化パラメータ判定部１０５から入力される量子化パラメータ制御信号に基づいて、処理対象マクロブロックＭＢがイントラ予測でフレームの上辺または左辺である場合において画質劣化が生じると判定された場合には、画質劣化を改善するような量子化を行う。

可変長符号化部１０７は、量子化されたＤＣＴ係数を可変長符号化し、符号化情報（Ｈ．２６４ビットストリーム）として出力する。

インター予測部１０３は、逆量子化部２０１と、逆ＤＣＴ部２０２と、演算部２０３と、フレームメモリ２０４と、動き検出部２０５と、動き補償部２０６と、演算部２０７とを備えている。

演算部２０７は、ＭＢモード判定部１０１から入力される原画像情報と、動き補償部２０６から入力される予測画像情報との差分値を演算して、ＤＣＴ部１０４に出力する。

逆量子化部２０１は、量子化部１０６から入力される量子化されたＤＣＴ係数を逆量子化し、得られたＤＣＴ係数を逆ＤＣＴ部２０２に出力する。逆ＤＣＴ部２０２は、ＤＣＴ係数を逆ＤＣＴ処理して、演算部２０３に出力する。

演算部２０３は、逆ＤＣＴ部２０２からの出力情報と動き補償部２０６からの予測画像情報とを加算し、元の画像情報を局所復号する。この局所復号された画像情報は、フレームメモリ２０４に出力されて記憶され、予測画像情報を作成する際に利用される。

動き検出部２０５は、ＭＢモード判定部１０１から入力される画像情報の処理対象マクロブロックＭＢの動きベクトルＭＶの検出を行う。動き検出部２０５は、フレームメモリ２０４に格納されている過去の符号化済みフレーム画像（以降、「参照フレーム」と称する）の所定の探索範囲において、現ブロックに類似する部分（以降、「動き予測データ」と称する）を探索し、現ブロックから動き予測データへの二次元の空間的移動量を動きベクトルＭＶとして検出する。動き検出部２０５は、検出した動きベクトルＭＶを、動き補償部２０６及び可変長符号化部１０７に出力する。

動き補償部２０６は、動き検出部２０５から入力される動きベクトルＭＶとフレームメモリ２０４に格納されている参照フレームとを用いて、予測画像情報を生成して、演算部２０７に出力する。

図２は、量子化パラメータ判定部１０５の量子化パラメータＱの判定処理を説明するためのフローチャートである。図２において、Ｐｉｃｔｕｒｅ＿Ｗはピクチャ幅（Ｐｉｘｅｌ）、ＭＢ＿ｓｉｚｅはマクロブロックサイズ（Ｐｉｘｅｌ）、ＭＢ＿Ｎｏはマクロブロック番号、ＭＢ＿ＣｏｍｐｌｅｘｉｔｙはマクロブロックＭＢの複雑度（Ａｃｔｉｖｉｔｙなど）、ＭＢ＿ｌｕｍａはマクロブロックＭＢの輝度値を示している。

量子化パラメータ判定部１０５は、まず、処理対象のマクロブロックＭＢが、ＭＢ＿Ｎｏ＜Ｐｉｃｔｕｒｅ＿Ｗ／ＭＢ＿ｓｉｚｅまたはＰｉｃｔｕｒｅ＿Ｗ％ＭＢ＿Ｎｏ＝＝０であるか否か、すなわち、フレームの上辺または左辺であるか否かを判定する（ステップＳ１）。ここで、処理対象のマクロブロックがフレームの上辺または左辺であるか否かを判定しているのは、予測モードの選択が制限されるブロックを検出するためである。上述したように、フレームの上辺または左辺のブロックは予測モードが制限される。

量子化パラメータ判定部１０５は、処理対象のマクロブロックＭＢが、ＭＢ＿Ｎｏ＜Ｐｉｃｔｕｒｅ＿Ｗ／ＭＢ＿ｓｉｚｅまたはＰｉｃｔｕｒｅ＿Ｗ％ＭＢ＿Ｎｏ＝＝０である場合、すなわち、フレームの上辺または左辺である場合には（ステップＳ１の「Ｙｅｓ」）、イントラ予測であるか否かを判定する（ステップＳ２）。

量子化パラメータ判定部１０５は、イントラ予測である場合には（ステップＳ２の「Ｙｅｓ」）、設定されている量子化パラメータＱ＞閾値Ｎ１であるかを判定し（ステップＳ３）、量子化パラメータＱ＞閾値Ｎ１である場合には（ステップＳ３の「Ｙｅｓ」）、ＭＢＣｏｍｐｌｅｘｉｔｙ＜閾値Ｎ２、かつ、ＭＢ＿ｌｕｍａ＞閾値Ｎ３であるか否かを判定する（ステップＳ４）。ここで、ＭＢ＿Ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ＜閾値Ｎ２、かつ、ＭＢ＿ｌｕｍａ＞閾値Ｎ３であるか否かを判定しているのは、マクロブロックＭＢのＡｃｔｉｖｉｔｙなどが低く複雑度が低い画像で、かつ、輝度値が高い場合には、画質劣化が目立ちやすいためである。人間の視覚特性として、例えば、空などのような平坦な部分においては、視覚的に劣化を感じやすいことは周知の事実であるが、その部分の輝度が低い場合には劣化は感じにくい。すなわち、人間の視覚は、平坦かつ輝度が高い場合に画質劣化を感じやすい。

量子化パラメータ判定部１０５は、ＭＢ＿Ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ＜閾値Ｎ２、かつ、ＭＢ＿ｌｕｍａ＞閾値Ｎ３である場合（ステップＳ４の「Ｙｅｓ」）、すなわち、処理対象のマクロブロックＭＢの画質劣化が目立ちやすい場合には、量子化パラメータＱを下げ（ステップＳ５）、処理対象マクロブロックＭＢに対して画質劣化が目立ち難くなるような、すなわち、低い量子化パラメータＱ（例えば、細かい量子化ステップ）を設定させるための量子化パラメータ制御信号を量子化部１０６に出力する。

これに応じて、量子化部１０６では、量子化パラメータ判定部１０５から入力される量子化パラメータ制御信号に基づいて、処理対象マクロブロックＭＢに対して、低い量子化パラメータＱで量子化を行う。このようにして、量子化部１０６では、処理対象マクロブロックＭＢがイントラ予測でフレームの上辺または左辺である場合において画質劣化が目立ち易い画像である場合に、画質劣化を改善するような量子化が行われる。また、本実施例では、ＰピクチャのイントラＭＢについても画質劣化が目立ち難くなるような量子化が行われ、ＰピクチャのイントラＭＢについても有効である。

なお、上記実施例では、フレームの上辺または左辺のブロックで、かつ、その画像の複雑度が閾値より小さく、かつ、その輝度値が閾値より大きい場合に、画質劣化が目立ち難い量子化パラメータでＤＣＴ係数を量子化することとしたが、上記ステップＳ４における画像の複雑度および輝度値の判定は、本発明の必須の構成要件ではなく、上記ステップＳ４の処理を省略して、フレームの上辺または左辺のブロックに該当する場合、すなわち、予測モードの選択が制限される場合に、画質劣化が目立ち難い量子化パラメータでＤＣＴ係数を量子化することにしてもよい。

また、上記実施例では、予測モードの選択が制限される場合として、フレームの上辺または左辺のブロックに該当する場合を一例として説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、フレームをスライスした場合において、スライス内のブロックで予測モードの選択が制限される場合についても適用可能である。

また、処理対象マクロブロックＭＢと隣接するマクロブロックＭＢとの間で、量子化パラメータに差がある場合も違和感を感じやすいので、量子化パラメータ判定部１０５は、隣接マクロブロックＭＢとの関係を考慮して、量子化パラメータを制御することにしてもよい。

以上説明したように、本実施例によれば、イントラ予測部１０２は、画像情報のブロック毎に、複数の予測モードの中から１つの予測モードを選択し、当該選択した予測モードを実行して予測画像情報を生成し、当該生成した予測画像情報と原画像情報との差分値を出力し、ＤＣＴ部１０４は、イントラ予測部１０２から入力される差分値をＤＣＴ変換してＤＣＴ係数を生成し、量子化部１０６は、ＤＣＴ係数を量子化し、可変長符号化部１０７は、量子化部１０６で量子化されたＤＣＴ係数を可変長符号化して符号化情報を生成し、かつ、上記量子化部１０６は、予測モードの選択が制限される画像情報のブロックに対して、画質劣化が目立ち難い量子化パラメータでＤＣＴ係数を量子化することとしたので、イントラ予測符号化で選択できる予測モードが制限されるブロックに対して、予測モードの選択が制限されることに起因する画質劣化を防止するために、画質劣化が目立ち難い量子化パラメータでＤＣＴ係数を量子化することができ、イントラ予測符号化を行う場合に、選択可能な予測モードが制限される画像情報のブロックの画質低下を防止することが可能となる。

また、上記実施例によれば、予測モードが制限される、フレームの上辺または左辺のブロックに対して、画質劣化が目立ち難い量子化パラメータでＤＣＴ係数を量子化することとしたので、フレームの上辺または左辺のブロックの画質劣化を防止することが可能となる。

また、上記実施例によれば、画像情報のフレームの上辺または左辺のブロックで、かつ、その画像の複雑度が閾値より小さく、かつ、その輝度値が閾値より大きい場合に、画質劣化が目立ち難い量子化パラメータでＤＣＴ係数を量子化することとしたので、実際に画像劣化が生じやすい場合である、画像の複雑度が閾値より小さく、かつ、その輝度値が閾値より大きい場合にのみ、画質劣化が目立ち難い量子化パラメータでＤＣＴ係数を量子化することができ、符号化情報の符号量が余分に発生することを防止することが可能となる。

なお、本発明に係る画像符号化装置１００の構成例は上記図１の構成に限られるものではなく、上記画像符号化装置１００の機能を実現するためのプログラムを図３に示したコンピュータ読み取り可能な記録媒体４００に記録して、この記録媒体４００に記録されたプログラムを同図に示したコンピュータ３００に読み込ませ、実行することにより各機能を実現してもよい。

同図に示したコンピュータ３００は、上記プログラムを実行するＣＰＵ（Central Proc
essing Unit）３０１と、キーボード、マウス等の入力装置３０２と、各種データを記憶するＲＯＭ（Read Only Memory）３０３と、演算パラメータ等を記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）３０４と、記録媒体４００からプログラムを読み取る読取装置３０５と、ディスプレイ、プリンタ等の出力装置３０６とから構成されている。

ＣＰＵ３０１は、読取装置３０５を経由して記録媒体４００に記録されているプログラムを読み込んだ後、プログラムを実行することにより、前述した機能を実現する。なお、記録媒体４００としては、光ディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク等が挙げられる。

以上のように、本発明に係る画像符号化装置、画像符号化方法、および画像符号化用プログラムは、画像符号化機能を搭載した各種装置に有用であり、例えば、ＤＶＤ／ＨＤＤレコーダー等に利用可能である。

本発明の一実施例に係る画像符号化装置の概略の構成例を示す図である。図１の量子化パラメータ判定部の処理を説明するためのフローチャートである。本発明の他の実施例に係る再符号化装置の概略の構成例を示す図である。４×４イントラ予測モードの処理対象となる４×４画素ブロックに属する画素データａ〜ｐと、当該ブロックの周囲に位置するブロックの画素データＡ〜Ｑとの位置関係を説明するための図である。４×４イントラ予測モードの予測方向を説明するための図である。４×４イントラ予測モードを説明するための図である。マクロブロックＭＢの画素構成を説明するための図である。４×４イントラ予測モードのＭｏｄｅ選択の制限を説明するための図である。１６×１６イントラ予測モードのＭｏｄｅ選択の制限を説明するための図である。

符号の説明

１００画像符号化装置
１０１ＭＢモード判定部
１０２イントラ予測部
１０３インター予測部
１０４ＤＣＴ部
１０５量子化パラメータ判定部
１０６量子化部
１０７可変長符号化部
２０１逆量子化部
２０２逆ＤＣＴ部
２０３演算部
２０４フレームメモリ
２０５動き検出部
２０６動き補償部
２０７演算部
３００コンピュータ
３０１ＣＰＵ
３０２入力装置
３０３ＲＯＭ
３０４ＲＡＭ
３０５読取装置
３０６出力装置
４００記録媒体

Claims

画像情報をブロック単位でイントラ予測符号化を行う画像符号化装置において、
前記画像情報のブロック毎に、複数の予測モードの中から１つの予測モードを選択し、当該選択した予測モードを実行して予測画像情報を生成し、当該生成した予測画像情報と原画像情報との差分値を出力するイントラ予測符号化手段と、
前記差分値を直交変換して直交変換係数を生成する直交変換手段と、
前記直交変換係数を量子化する量子化手段と、
前記量子化手段で量子化された直交変換係数を符号化して符号化情報を生成する符号化手段と、
を備え、
前記量子化手段は、前記予測モードの選択が制限される画像情報のブロックに対して、画質劣化が目立ち難い量子化パラメータで前記直交変換係数を量子化することを特徴とする画像符号化装置。
前記量子化手段は、画像情報のフレームの上辺または左辺のブロックに対して、画質劣化が目立ち難い量子化パラメータで前記直交変換係数を量子化することを特徴とする請求項１に記載の画像符号化装置。
前記量子化手段は、画像情報のフレームの上辺または左辺のブロックで、かつ、その画像の複雑度が第１閾値より小さく、かつ、その輝度値が第２閾値より大きい場合に、画質劣化が目立ち難い量子化パラメータで前記直交変換係数を量子化することを特徴とする請求項２に記載の画像符号化装置。
前記符号化情報は、Ｈ．２６４形式に準拠していることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載の画像符号化装置。
画像情報をブロック単位でイントラ予測符号化を行う画像符号化方法において、
前記画像情報のブロック毎に、複数の予測モードの中から１つの予測モードを選択し、当該選択した予測モードを実行して予測画像情報を生成し、当該生成した予測画像情報と原画像情報との差分値を出力するイントラ予測符号化工程と、
前記差分値を直交変換して直交変換係数を生成する直交変換工程と、
前記直交変換係数を量子化する量子化工程と、
前記量子化工程で量子化された直交変換係数を符号化して符号化情報を生成する符号化工程と、
を含み、
前記量子化工程では、前記予測モードの選択が制限される画像情報のブロックに対して、画質劣化が目立ち難い量子化パラメータで前記直交変換係数を量子化することを特徴とする画像符号化方法。
コンピュータに、画像情報をブロック単位でイントラ予測符号化を行わせる画像符号化用プログラムにおいて、
前記画像情報のブロック毎に、複数の予測モードの中から１つの予測モードを選択し、当該選択した予測モードを実行して予測画像情報を生成し、当該生成した予測画像情報と原画像情報との差分値を出力するイントラ予測符号化工程と、
前記差分値を直交変換して直交変換係数を生成する直交変換工程と、
前記直交変換係数を量子化し、その際、前記予測モードの選択が制限される画像情報のブロックに対して、画質劣化が目立ち難い量子化パラメータで前記直交変換係数を量子化する量子化工程と、
前記量子化工程で量子化された直交変換係数を符号化して符号化情報を生成する符号化工程と、
をコンピュータに実行させることを特徴とする画像符号化用プログラム。