JP4113696B2 - 動画像可逆符号化方法とその復号化方法、及びそれらの装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、動画像を効率よく伝送、蓄積するための、符号化および復号化の技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
可逆画像符号化方式としては、JPEG−LSやJPEG2000の可逆符号化モードが知られている。JPEG−LSは、フレーム内予測器を使用して、予測器の出力である予測信号と原信号の差を符号化している。フレーム内予測器を使用していることにより、フレーム内の信号の相関を利用して符号化効率を高めている。JPEG2000では、ロスレスWavelet変換を行い、Wavelet係数を符号化している。Wavelet変換を用いて画像信号を空間周波数帯域で分割し帯域毎に符号化を行っているために、空間解像度スケーラビリティを有する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の両方式とも静止画像を対象としているために、動画に適応した場合、フレーム間の信号相関を利用することができない。動画像の非可逆符号化としては、空間解像度スケーラビリティを有し、フレーム間相関を利用した方法として、サブバンド領域で動き補償を行う方法があるが、動き補償はブロック単位に予測を行うことから符号化効率は必ずしも良くない。空間解像度スケーラビリティを有するとは、一つの符号化ビットストリームから異なる空間解像度の画像を直接復号化可能であることを示す。
【0004】
本発明は、空間解像度スケーラビリティを有し、符号化効率に優れる動画像可逆符号化方法とその復号化方法、及びそれらの装置を提案することが課題である。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため本発明は、動画像を対象とする可逆符号化方法において、原画像を帯域分割し、該分割した帯域毎に動き推定により時空間適応予測を行って予測残差信号を求め、該帯域毎の予測残差信号と該時空間適応予測で用いた動きベクトルとを符号化する際に、
該時空間適応予測では、現フレームと参照フレームからブロック単位推定手段により動きベクトルを得、その動きベクトルを用いて現フレームと、シフト手段でシフトした参照フレームの被符号化対象画素近傍信号値の相関係数を計算し、相関係数が大きい場合には、現フレームと参照フレームの被符号化対象画素近傍信号値を用いて予測を行う3次元予測に切換え、相関係数が小さい場合には、現フレームの被符号化対象画素近傍信号値のみを用いて予測を行う2次元予測に切換え、
該2次元予測に切換えられた場合には、現フレームの被符号化対象画素近傍信号値から画素毎に複数の2次元予測器を切換えて予測残差信号を算出し、
該3次元予測に切換えられた場合には、現フレームと参照フレームの被符号化対象画素近傍信号値から画素毎に複数の3次元予測器を切換えて予測残差信号を算出することを特徴とする動画像可逆符号化方法を手段とする。
【0006】
あるいは、動画像を出力する可逆復号化方法において、請求項1記載の動画像可逆符号化方法により符号化された帯域毎の予測残差信号と動きベクトルを復号し、該帯域毎の予測残差信号と該動きベクトルを用いて該帯域毎に時空間適応予測復号を行い、該時空間適応予測復号された帯域を帯域合成して動画像を復号する際に、
該時空間適応予測復号では、該動きベクトルを用いてシフトした参照フレームの復号化対象画素近傍信号値と、現フレーム内信号の復号済み信号からなる復号化対象画素近傍信号値との相関係数を計算し、相関係数が大きい場合には3次元予測に切換え、相関係数が小さい場合には2次元予測に切換え、
該2次元予測に切換えられた場合には、現フレーム内信号の復号済み信号からなる復号化対象画素近傍信号値から、画素毎に複数の2次元予測器を切換えて予測信号を算出し、
該3次元予測に切換えられた場合には、現フレーム内信号の復号済み信号からなる復号化対象画素近傍信号値と、動きベクトルを用いてシフトした参照フレームの復号化対象画素近傍信号値から、画素毎に複数の3次元予測器を切換えて予測信号を算出し、
該予測信号に該予測残差信号を付加して対象信号を復号化することを特徴とする動画像可逆復号化方法を手段とする。
【0007】
あるいは、動画像を対象とする可逆符号化方法において、原画像を帯域分割し、該分割した帯域のうち最低周波数帯域に動き推定により時空間適応予測を行って予測残差信号を求め、該予測残差信号と該時空間適応予測で用いた動きベクトルとを符号化するとともに該最低周波数帯域以外の帯域を直接符号化する際に、
該時空間適応予測では、現フレームと参照フレームからブロック単位推定手段により動きベクトルを得、その動きベクトルを用いて現フレームと、シフト手段でシフトした参照フレームの被符号化対象画素近傍信号値の相関係数を計算し、相関係数が大きい場合には、現フレームと参照フレームの被符号化対象画素近傍信号値を用いて予測を行う3次元予測に切換え、相関係数が小さい場合には、現フレームの被符号化対象画素近傍信号値のみを用いて予測を行う2次元予測に切換え、
該2次元予測に切換えられた場合には、現フレームの被符号化対象画素近傍信号値から画素毎に複数の2次元予測器を切換えて予測残差信号を算出し、
該3次元予測に切換えられた場合には、現フレームと参照フレームの被符号化対象画素近傍信号値から画素毎に複数の3次元予測器を切換えて予測残差信号を算出することを特徴とする動画像可逆符号化方法を手段とする。
【0008】
あるいは、動画像を出力する可逆復号化方法において、請求項3記載の動画像可逆符号化方法により符号化された信号のうち、最低周波数帯域の予測残差信号と動きベクトルを復号して用いて時空間適応予測復号を行い、該最低周波数帯域以外の帯域を直接復号し、該時空間適応予測復号された最低周波数帯域と該直接復号された該最低周波数帯域以外の帯域とを帯域合成して動画像を復号する際に、
該時空間適応予測復号では、該動きベクトルを用いてシフトした参照フレームの復号化対象画素近傍信号値と、現フレーム内信号の復号済み信号からなる復号化対象画素近傍信号値との相関係数を計算し、相関係数が大きい場合には3次元予測に切換え、相関係数が小さい場合には2次元予測に切換え、
該2次元予測に切換えられた場合には、現フレーム内信号の復号済み信号からなる復号化対象画素近傍信号値から、画素毎に複数の2次元予測器を切換えて予測信号を算出し、
該3次元予測に切換えられた場合には、現フレーム内信号の復号済み信号からなる復号化対象画素近傍信号値と、動きベクトルを用いてシフトした参照フレームの復号化対象画素近傍信号値から、画素毎に複数の3次元予測器を切換えて予測信号を算出し、
該予測信号に該予測残差信号を付加して対象信号を復号化することを特徴とする動画像可逆復号化方法を手段とする。
【0009】
あるいは、動画像を対象とする可逆符号化方法において、原画像を帯域分割し、該分割した最低周波数帯域では第1の時空間適応予測を行い、他の周波数帯域では第2の時空間適応予測を行い、帯域ごとに予測残差信号を求め、該帯域毎の予測残差信号と該最低周波数帯域の動きベクトルである基準動きベクトルとを符号化する際に、
該第1の時空間適応予測では、現フレームと参照フレームからブロック単位推定手段により該基準動きベクトルを得、該基準動きベクトルを用いて、そして該第2の時空間適応予測では、該基準動きベクトルを基準にした動きベクトルを用いて、それぞれ現フレームと、シフト手段でシフトした参照フレームの被符号化対象画素近傍信号値の相関係数を計算し、相関係数が大きい場合には、現フレームと参照フレームの被符号化対象画素近傍信号値を用いて予測を行う3次元予測に切換え、相関係数が小さい場合には、現フレームの被符号化対象画素近傍信号値のみを用いて予測を行う2次元予測に切換え、
該2次元予測に切換えられた場合には、現フレームの被符号化対象画素近傍信号値から画素毎に複数の2次元予測器を切換えて予測残差信号を算出し、
該3次元予測に切換えられた場合には、現フレームと参照フレームの被符号化対象画素近傍信号値から画素毎に複数の3次元予測器を切換えて予測残差信号を算出することを特徴とする動画像可逆符号化方法を手段とする。
【0010】
あるいは、動画像を出力する可逆復号化方法において、請求項5記載の動画像可逆符号化方法により符号化された帯域毎の予測残差信号と最低周波数帯域の動きベクトルである基準動きベクトルを復号し、該帯域毎に時空間適応予測復号を行い、該時空間適応予測復号された帯域を帯域合成して動画像を復号する際に、
最低周波数帯域に係る時空間適応予測復号では該基準動きベクトルを用いて、その他の周波数帯域に係る時空間適応予測では該基準動きベクトルを基準にした動きベクトルを用いて、シフトした参照フレームの復号化対象画素近傍信号値と、現フレーム内信号の復号済み信号からなる復号化対象画素近傍信号値との相関係数を計算し、相関係数が大きい場合には3次元予測に切換え、相関係数が小さい場合には2次元予測に切換え、
該2次元予測に切換えられた場合には、現フレーム内信号の復号済み信号からなる復号化対象画素近傍信号値から、画素毎に複数の2次元予測器を切換えて予測信号を算出し、
該3次元予測に切換えられた場合には、現フレーム内信号の復号済み信号からなる復号化対象画素近傍信号値と、動きベクトルを用いてシフトした参照フレームの復号化対象画素近傍信号値から画素毎に複数の3次元予測器を切換えて予測信号を算出し、
該予測信号に該予測残差信号を付加して対象信号を復号化することを特徴とする動画像可逆復号化方法を手段とする。
【0015】
また同じく本発明は、動画像を対象とする可逆符号化装置において、原画像を帯域分割する手段と、該分割した帯域毎に動き推定により時空間適応予測を行って予測残差信号を求める手段と、該帯域毎の予測残差信号と該時空間適応予測で用いた動きベクトルとを符号化する手段を有し、
該時空間適応予測を行って予測残差信号を求める手段は、現フレームと参照フレームからブロック単位推定手段により動きベクトルを得、その動きベクトルを用いて現フレームと、シフト手段でシフトした参照フレームの被符号化対象画素近傍信号値の相関係数を計算し、相関係数が大きい場合には、現フレームと参照フレームの被符号化対象画素近傍信号値を用いて予測を行う3次元予測に切換え、相関係数が小さい場合には、現フレームの被符号化対象画素近傍信号値のみを用いて予測を行う2次元予測に切換える手段と、
該2次元予測に切換えられた場合には、現フレームの被符号化対象画素近傍信号値から画素毎に複数の2次元予測器を切換えて予測残差信号を算出する手段と、
該3次元予測に切換えられた場合には、現フレームと参照フレームの被符号化対象画素近傍信号値から画素毎に複数の3次元予測器を切換えて予測残差信号を算出する手段とを、有することを特徴とする動画像可逆符号化装置を手段とする。
【0016】
あるいは、動画像を出力する可逆復号化装置において、請求項7記載の動画像可逆符号化装置により符号化された帯域毎の予測残差信号と動きベクトルを復号する手段と、該帯域毎の予測残差信号と該動きベクトルを用いて該帯域毎に時空間適応予測復号を行う手段と、該時空間適応予測復号された帯域を帯域合成して動画像を復号する手段とを有し、
該時空間適応予測復号する手段は、該動きベクトルを用いてシフトした参照フレームの復号化対象画素近傍信号値と、現フレーム内信号の復号済み信号からなる復号化対象画素近傍信号値との相関係数を計算し、相関係数が大きい場合には3次元予測に切換え、相関係数が小さい場合には2次元予測に切換える手段と、
該2次元予測に切換えられた場合には、現フレーム内信号の復号済み信号からなる復号化対象画素近傍信号値から、画素毎に複数の2次元予測器を切換えて予測信号を算出する手段と、
該3次元予測に切換えられた場合には、現フレーム内信号の復号済み信号からなる復号化対象画素近傍信号値と、動きベクトルを用いてシフトした参照フレームの復号化対象画素近傍信号値から、画素毎に複数の3次元予測器を切換えて予測信号を算出する手段と、
該予測信号に該予測残差信号を付加して対象信号を復号化する手段とを、有することを特徴とする動画像可逆復号化装置を手段とする。
【0017】
あるいは、動画像を対象とする可逆符号化装置において、原画像を帯域分割する手段と、該分割した帯域のうち最低周波数帯域に動き推定により時空間適応予測を行って予測残差信号を求める手段と、該予測残差信号と該時空間適応予測で用いた動きベクトルとを符号化するとともに該最低周波数帯域以外の帯域を直接符号化する手段とを有し、
該時空間適応予測を行う手段は、現フレームと参照フレームからブロック単位推定手段により動きベクトルを得、その動きベクトルを用いて現フレームと、シフト手段でシフトした参照フレームの被符号化対象画素近傍信号値の相関係数を計算し、相関係数が大きい場合には、現フレームと参照フレームの被符号化対象画素近傍信号値を用いて予測を行う3次元予測に切換え、相関係数が小さい場合には、現フレームの被符号化対象画素近傍信号値のみを用いて予測を行う2次元予測に切換える手段と、
該2次元予測に切換えられた場合には、現フレームの被符号化対象画素近傍信号値から画素毎に複数の2次元予測器を切換えて予測残差信号を算出する手段と、
該3次元予測に切換えられた場合には、現フレームと参照フレームの被符号化対象画素近傍信号値から画素毎に複数の3次元予測器を切換えて予測残差信号を算出する手段とを、有することを特徴とする動画像可逆符号化装置を手段とする。
【0018】
あるいは、動画像を出力する可逆復号化装置において、請求項9記載の動画像可逆符号化装置により符号化された信号のうち、最低周波数帯域の予測残差信号と動きベクトルを復号するとともに該最低周波数帯域以外の帯域を直接復号する手段と、該最低周波数帯域の予測残差信号と該動きベクトルを用いて時空間適応予測復号を行う手段と、該時空間適応予測復号された最低周波数帯域と該直接復号された該最低周波数帯域以外の帯域とを帯域合成して動画像を復号する手段とを有し、
該時空間適応予測復号する手段は、該動きベクトルを用いてシフトした参照フレームの復号化対象画素近傍信号値と、現フレーム内信号の復号済み信号からなる復号化対象画素近傍信号値との相関係数を計算し、相関係数が大きい場合には3次元予測に切換え、相関係数が小さい場合には2次元予測に切換える手段と、
該2次元予測に切換えられた場合には、現フレーム内信号の復号済み信号からなる復号化対象画素近傍信号値から、画素毎に複数の2次元予測器を切換えて予測信号を算出する手段と、
該3次元予測に切換えられた場合には、現フレーム内信号の復号済み信号からなる復号化対象画素近傍信号値と、動きベクトルを用いてシフトした参照フレームの復号化対象画素近傍信号値から、画素毎に複数の3次元予測器を切換えて予測信号を算出する手段と、
該予測信号に該予測残差信号を付加して対象信号を復号化する手段とを、有することを特徴とする動画像可逆復号化装置を手段とする。
【0019】
あるいは、動画像を対象とする可逆符号化装置において、原画像を帯域分割する手段と、該分割した最低周波数帯域では第1の時空間適応予測を行い、他の周波数帯域では第2の時空間適応予測を行い、帯域ごとに予測残差信号を求める手段と、該帯域毎の予測残差信号と該最低周波数帯域の動きベクトルである基準動きベクトルとを符号化する手段とを有し、
該第1の時空間適応予測を行う手段は、現フレームと参照フレームからブロック単位推定手段により該基準動きベクトルを得、該基準動きベクトルを用いて、そして該第2の時空間適応予測では、該基準動きベクトルを基準にした動きベクトルを用いて、それぞれ現フレームと、シフト手段でシフトした参照フレームの被符号化対象画素近傍信号値の相関係数を計算し、相関係数が大きい場合には、現フレームと参照フレームの被符号化対象画素近傍信号値を用いて予測を行う3次元予測に切換え、相関係数が小さい場合には、現フレームの被符号化対象画素近傍信号値のみを用いて予測を行う2次元予測に切換える手段と、
該2次元予測に切換えられた場合には、現フレームの被符号化対象画素近傍信号値から画素毎に複数の2次元予測器を切換えて予測残差信号を算出する手段と、
該3次元予測に切換えられた場合には、現フレームと参照フレームの被符号化対象画素近傍信号値から画素毎に複数の3次元予測器を切換えて予測残差信号を算出する手段とを、有することを特徴とする動画像可逆符号化装置を手段とする。
【0020】
あるいは、動画像を出力する可逆復号化装置において、請求項11記載の動画像可逆符号化装置により符号化された帯域毎の予測残差信号と最低周波数帯域の動きベクトルである基準動きベクトルを復号する手段と、該帯域毎に時空間適応予測復号を行う手段と、該時空間適応予測復号された帯域を帯域合成して動画像を復号する手段とを有し、
該時空間適応予測復号する手段は、最低周波数帯域に係る復号では該基準動きベクトルを用いて、その他の周波数帯域に係る復号では該基準動きベクトルを基準にした動きベクトルを用いて、シフトした参照フレームの復号化対象画素近傍信号値と、現フレーム内信号の復号済み信号からなる復号化対象画素近傍信号値との相関係数を計算し、相関係数が大きい場合には3次元予測に切換え、相関係数が小さい場合には2次元予測に切換える手段と、
該2次元予測に切換えられた場合には、現フレーム内信号の復号済み信号からなる復号化対象画素近傍信号値から、画素毎に複数の2次元予測器を切換えて予測信号を算出する手段と、
該3次元予測に切換えられた場合には、現フレーム内信号の復号済み信号からなる復号化対象画素近傍信号値と、動きベクトルを用いてシフトした参照フレームの復号化対象画素近傍信号値から画素毎に複数の3次元予測器を切換えて予測信号を算出する手段と、
該予測信号に該予測残差信号を付加して対象信号を復号化する手段とを、有することを特徴とする動画像可逆復号化装置を手段とする。
【0025】
本発明では、空間解像度スケーラビリティを実現するために、画像信号を空間解像度の帯域で分割し、帯域毎に符号化を行う。符号化には、画素毎にフレーム内予測(2次元予測)とフレーム間予測(3次元予測)を切換える時空間適応予測符号化を用いて符号化効率を高める。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図を用いて詳細に説明する。
【0027】
[第1実施形態例]
図1に空間解像度スケーラビリティを持つ動画像符号化方法を実現するための基本構成を示す。図1において、10は帯域分割部、11は分割された帯域毎に設けた時空間適応予測符号化部、12はエントロピー符号化部である。
【0028】
図1の構成の動作例としての動画像符号化方法を以下に示す。まず、入力された画像信号は帯域分割部10において、複数の空間解像度の帯域に分割される。次に、分割した帯域毎に、時空間適応予測符号化部11で生成される残差信号をエントロピー符号化部12において符号化する。
【0029】
帯域分割部10では、図2で示すオクターブ分割を画像の水平方向、垂直方向にそれぞれ適用する。オクターブ分割では、2分割フィルタを用いて次々に帯域を分割することによって、入力信号を複数の帯域に分割することができ、最終的に、図3で示すように帯域が分割される。
【0030】
図3において、Lは低周波数成分、Hは高周波数成分を示す。ここで用いる2分割フィルタと復号化側で用いる帯域合成フィルタは、可逆性を保つために完全再構成フィルタとする。
【0031】
時空間適応予測符号化部11では、以下の式で予測を行う。
【0032】
f(a0,a1,a2,a3,……,b0,b1,b2,b3,……)
但し、
f:予測関数
a0,a1,a2,a3,……:符号化対象のフレームの画素の値
b0,b1,b2,b3,……:参照フレームの画素の値
参照フレームとしては、時間的に前方のフレーム、後方のフレーム、前方と後方のフレームの両方のいずれかを用いるが、復号器側では、参照フレームは先に復号する必要がある。予測に用いる画素の位置は以下の条件で決定する。符号化対象の画素の位置を(x,y)とする(xは水平方向の位置、yは垂直方向の位置)。符号化対象のフレームの場合、近傍かつ復号側で先に復号化する画素とする。例えば、1行目の左端の画素から右へと復号し、次に2行目を左から右へと行毎に復号する場合は、予測に用いる画素の位置(xa,ya)は、以下の条件を満たす必要がある。
【0033】
y−y0<ya<yかつx−x0<xa<x+x1
または、
ya=yかつx−x2<xa<x
但し、
y0:垂直方向の近傍の範囲を定める適当な整数
x0,x1,x2:水平方向の近傍の範囲を定める適当な整数
参照フレームの予測に用いる画素の位置(xb,yb)は以下の条件を満たす必要がある。
【0034】
y+vy−y3<ya<y+vy+y4かつx+vx−x3<xa<x+vx+x4
但し、
y3,y4:垂直方向の近傍の範囲を定める適当な整数
x3,x4:水平方向の近傍の範囲を定める適当な整数
V(vx,vy):参照フレームヘの動きベクトル
動きベクトルV(vx,vy)は、参照フレームヘの動き推定を行うことによって得られる。
【0035】
エントロピー符号化部12では、各帯域の残差信号と時空間適応予測符号化部11で用いた動きベクトルをエントロピー符号化して、符号化ビットストリームを作成する。
【0036】
図5に時空間適応予測符号化方法を実現する時空間適応予測符号化部の基本構成を示す。図5において、31はブロック単位動き推定手段、32はシフト手段、33は2次元予測器、34は動き推定3次元予測器、35は相関係数R計算手段、36は第1の判断分岐手段、37は加減算手段、38は加減算手段である。
【0037】
予測器としては、3種類の2次元予測器、7種類の3次元予測器を用意し、フレーム間相関により予測器を切換える。
【0038】
3次元予測器は、フレーム間相関が強い場合には有効であるが、フレーム間相関が弱い場合には逆に残差信号が大きくなる可能性がある。そのために、フレーム間相関が弱い場合には2次元予測器に切換える方法を採用する。2次元予測器と3次元予測器とを切換えるために、現フレームと参照フレームの被符号化対象画素近傍の復号済み信号の相関係数を計算する。相関係数が大きい場合、すなわち、現フレーム内信号と参照フレーム内信号の波形が似ている場合には、予測精度が向上すると考えられることから、3次元予測を行う。それ以外の場合には、2次元予測を行う。
【0039】
各予測器の予測方法と予測器の具体的切換え方法について以下に説明する。各予測器の予測方法を次に示す。
【0040】
2次元予測器0 予測信号y=min(a,b) …(1)
2次元予測器1 予測信号y=max(a,b) …(2)
2次元予測器2 予測信号y=a+b−c …(3)
3次元予測器3 予測信号y=min(a,x’) …(4)
3次元予測器4 予測信号y=max(a,x’) …(5)
3次元予測器5 予測信号y=a+x’−a …(6)
3次元予測器6 予測信号y=min(b,x’) …(7)
3次元予測器7 予測信号y=max(b,x’) …(8)
3次元予測器8 予測信号y=b+x’−b …(9)
3次元予測器9 予測信号y=(a+b+x’)/3 …(10)
ここで用いたa,b,cは、図7(a)で示すように、被符号化対象の画素xに隣接する上、左、右上の画素の復号値である。a’,b’,x’は、参照フレームの画素の復号値であり、被符号化対象のフレームと参照フレーム間の動きベクトル(k,l)(k:水平方向、l:垂直方向)から画素位置を定める。動きベクトルは、L×L画素の小ブロック単位であらかじめブロックマッチング法などにより計算し、付加情報として伝送する。被符号化対象の画素xの位置を(i,j)とすると、x’の位置は(i+k,j+l)となる。また、図7(b)に示す通り、a’,b’は、x’の隣接する上、左の画素である。参照フレームとしては、時間的に前方のフレーム、後方のフレーム、前方と後方のフレームの両方のいずれかを用いるが、復号器側では、参照フレームは先に復号する必要がある。
【0041】
R≦T0かつc≧max(a,b)の場合 2次元予測器0を選択
R≦T0かつc≦min(a,b)の場合 2次元予測器1を選択
R≦T0かつmin(a,b)<c<max(a,b)の場合 2次元予測器2を選択
R>T0かつS>T1かつa’≧max(a,x’)の場合 3次元予測器3を選択
R>T0かつS>T1かつa’≦min(a,x’)の場合 3次元予測器4を選択
R>T0かつS>T1かつmin(a,x’)<a’<max(a,x’)の場合 3次元予測器5を選択
R>T0かつS<−T1かつb’≧max(b,x’)の場合 3次元予測器6を選択
R>T0かつS<−T1かつb’≦min(b,x’)の場合 3次元予測器7を選択
R>T0かつS<−T1かつmin(b,x’)<b’<max(b,x’)の場合 3次元予測器8を選択
R>T0かつ−T1<S<T1の場合 3次元予測器9を選択
但し、
R=aa’+bb’+cc’+dd’−(a+b+c+d)(a’+b’+c’+d’) …(11)
S=|x’−b’|−|x’−a’| …(12)
T0,T1:閾値
a,b,c,d,a’,b’,c’,d’,x’:図7に示す画素の復号値
である。
【0042】
ここで、Rは相関係数であり、Rが閾値T0より大きい場合には、3次元予測器を選択する。それ以外の場合には、2次元予測器を選択する。この選択は、実際には2段階で行われている。つまり、図5中の第1の判断分岐手段36によりR値によって第1の判断分岐を行い、2次元予測器か3次元予測器かをまず切換えて2次元予測器33または3次元予測器34内で残る第2の判断分岐を行って各予測器1〜9の一つを選択する。
【0043】
2次元予測器の3つの予測器の切換え方法は、既に提案されているものであり、静止画像可逆圧縮国際標準規格JPEG−LSにおいて採用された方法と同じである。縦方向および横方法にエッジがあると判断された場合には、それぞれのエッジ方向に隣接する1画素を用いて予測し、それ以外の場合には隣接する3画素を用いて予測している。
【0044】
3次元予測の場合にも2次元予測器と同様に、被符号化対象画素の近傍信号値の状態により予測器を切換える適応予測を行う。縦方向または横方向にエッジがあると判断された場合は、現フレームおよび参照フレームのそれぞれのエッジ方向に隣接する信号を用いて予測する。エッジの方向は、参照フレームの縦方向の差分絶対値|x’−a’|と横方向の差分絶対値|x’−b’|を比較して、閾値T1よりも大きい方向をエッジと判断する。式(12)のSはそれらの差分値であり、エッジ方向を判断するパラメータとなる。エッジ方向を判断する縦方向のエッジと判断された場合、現フレームおよび参照フレームの縦方向の信号に関して、2次元予測器と同様な方法で予測信号を選択する。横方向のエッジの場合も同様な方法で予測器を選択する。エッジでないと判断された場合には、近傍の3画素の平均値を予測値とする。
【0045】
加減算手段37または38は、予測器の出力である予測信号と原フレーム信号の差、すなわち予測残差信号を出力する。予測残差信号は、図略の量子化器で量子化する。量子化された残差信号と、3次元予測器で用いた動きベクトルを、図1のエントロピー符号化部12に入力し、符号化ビットストリームを出力する。量子化器の量子化ステップを1にした場合は、本符号化方法は可逆符号化法になる。
【0046】
[第2実施形態例]
図4に、上記第1実施形態例で符号化されたデータを復号する復号化方法を実現するための基本構成を示す。図4において、20はエントロピー復号部、21は帯域毎に設けた時空間適応予測復号化部、22は帯域合成部である。
【0047】
図4の構成の動作例としての復号化方法を以下に示す。最初にエントロピー復号化部20において符号化ビットストリームから予測に用いる動きベクトルと予測残差信号を求める。次に、時空間適応予測符号化部21において既に復号化された画像信号と残差信号を用いて被符号化信号を復号する。次に帯域合成部22に、各時空間適応予測符号化部21の出力を合成して画像を復号化する。
【0048】
図6に、時空間適応予測復号化部の基本構成を示す。図6において、41はシフト手段、42は2次元予測器、43は加算手段、44は動き推定3次元予測器、45は加算手段、46は相関係数R計算手段、47は第1の判断分岐手段である。
【0049】
図6の動作例としての時空間適応予測復号化方法は、以下のとおりである。まず、2次元予測器42を用いるか3次元予測器44を用いるかを判断するために、動きベクトルを用いてシフト手段41でシフトした参照フレーム内信号と現フレーム内信号の復号済み信号から、相関係数R計算手段46により相関係数Rを計算する。第1の判断分岐手段47は、相関係数Rが閾値T0より大きい場合には、動き推定3次元予測器44側に切換えて3次元予測を行い、それ以外の場合には2次元予測器42側に切換えて2次元予測を行う。2次元予測器42および動き推定3次元予測器44の構成と内部に用意した複数の予測器の切換えは第1実施形態例のものと同様である。動き推定3次元予測器44では、現フレーム内信号の復号済み信号と動きベクトルを用いてシフトした参照フレーム内信号を用いて予測信号を生成し、加算手段45は、この予測信号に残差信号を付加することで、現フレームの対象信号を復元する。2次元予測器42では、現フレーム内信号の復号済み信号を用いて予測信号を生成し、加算手段43がこの予測信号に残差信号を付加することで、現フレームの対象信号を復元する。
【0050】
[第3実施形態例]
本実施形態例では、第1実施形態例の時空間適応予測符号化部11において、各帯域における対象物体の動きをブロックマッチング法により推定する。ブロックマッチング法においては、動きベクトルを求めるために、次のSAD(Sumof Absolute Difference)値を計算する。
【0051】
SAD(k,l)=Σi=1 LΣj=1 L|x(i,j)−y(i+k,j+l)| …(13)
ここで、(k,l)を−w<k,1<wの範囲(wはウインドウサイズ)でSAD(k,l)を計算し、最小のSAD値を与えるベクトル(k,l)が動きベクトルとして選ばれる。3次元予測器の予測精度を向上させるために、通常、SADは各帯域毎に計算される。SADの計算には、かなりの時間を要する。これを考慮に入れ、符号化効率の低下をできるだけ抑えたうえで、計算時間を削減するために以下の3つの簡易符号化の手法(1),(2),(3)を提案する。
【0052】
(1)帯域分割された信号のフレーム間相関ならびにフレーム内相関は、低域ほど強く、高域ほど弱い。最低周波数帯域以外の信号はフレーム間相関ならびにフレーム内相関が弱いことから、時空間適応予測符号化の効果がそれほど顕著に現れてこない。その性質を利用して、時空間適応予測符号化を最低周波数帯域のみに適用する。SADの計算量が極端に減少するとともに、2次元および3次元予測処理時間も減少する。最低周波数帯域の動きベクトルと予測残差信号はエントロピー符号化され、最低周波数帯域以外の信号は、直接エントロピー符号化される。
【0053】
図8に本方法を実現するための基本構成図を示す。図8において、50は帯域分割部、51は最低周波数帯域用の時空間適応予測符号化部、52はエントロピー符号化部52である。まず、入力された画像信号は帯域分割部50において、複数の空間解像度の帯域に分割される。次に、分割した帯域のうち最低周波数帯域についてのみ時空間適応予測符号化部51で残差信号を生成し、エントロピー符号化部52でエントロピー符号化する。それ以外の帯域の信号はエントロピー符号化部52において直接符号化する。
【0054】
(2)動き推定を最低周波数帯域のみにて行い、動きベクトルを求める。他の帯域では、最低周波数帯域の動きベクトルを基準にした動きベクトルを用いて時空間適応予測符号化を行う。対象物体の動きは、帯域毎に変化するわけではないので、高域の物体の動きも低域の物体の動きも等しいはずである。すなわち、低域から高域に向けて同じ方向に存在する小ブロック動きベクトルは同じであると仮定する。例えば、図3の矢印で示した小ブロックの動きはほぼ等しい。但し、一つ高域に帯域が上がる毎に、画素数は縦および横方向に2倍になるので、一つ高域での動きベクトルは、
(2k,2l)
となる。N段高域の動きベクトルは、
(N×k,N×l)
となる。
【0055】
本方法を実現するための基本構成図は、図1と同様であるが、各帯域毎の時空間適応予測符号化部11で用いる動きベクトルは最低周波数帯域の動きベクトルを基準にした動きベクトルを用いる。最低周波数帯域の動きベクトルおよび全帯域の予測残差信号はエントロピー符号化部12でエントロピー符号化される。
【0056】
(3)SADを計算するときに低域から高域に向かって行う。図3の例においては、LL3→HL3→LH3→HH3→HL2→LH2→HH2→HL1→LH1→HH1の順となる。まず、最低周波数帯域の各小ブロックに対してSADを計算する。SADが、
SAD(k,l)>T(閾値) …(14)
の小ブロック内の信号に関してはフレーム間相関が弱いと判断し、時空間適応予測処理は行わず2次元予測を行う。および対応する高域の小ブロックの信号に関しては時空間適応予測符号化を行わず、直接エントロピー符号化を行う。
【0057】
式(14)を満たさないブロック内の信号に関しては、通常どおり、時空間適応予測符号化を行う。引き続く高帯域のブロックにおいて、SADが、
SAD(k,l)>Tx(高帯域での閾値。帯域によって閾値は異なる。) …(15)
の場合にはフレーム間相関が弱いと判断し、時空間適応予測符号化を行わず、直接エントロピー符号化を行う。なお、対応する低域のブロックのSADが既に式(14)を満足している場合には、直接エントロピー符号化を行うことが確定しているため、SADの計算ならびに式(15)の判断は行わない。
【0058】
式(14)および(15)の条件を満足する小ブロックは、付加情報として動きベクトルの代りに固有の符号LIMITを伝送し、対応する高域の小ブロックでは付加情報を伝送しない。動きベクトルならびに固有の符号LIMIT、予測残差信号がエントロピー符号化される。
【0059】
本方法を実現するための基本構成図は、図1と同様であるが、各時空間適応予測符号化器11は、ブロック単位動き推定において、低域から高域に向かってSADを計算する機能、時空間適応予測符号化を行うか否かの判断機能、及び固有の符号LIMITを伝送する機能等を有する。エントロピー符号化部12は、各時空間適応予測符号化器11からの、動きベクトルまたは固有の符号LIMIT、時空間適応予測符号化されない信号または予測残差信号をエントロピー符号化する。
【0060】
[第4実施形態例]
第3実施形態例による簡易符号化の手法で符号化された信号の簡易復号化方法を示す。
【0061】
(1)図9に、簡易符号化(1)で符号化された信号を復号するための基本構成図を示す。図9において、60はエントロピー復号部、61は最低周波数帯域用の時空間適応予測復号化部、62は帯域合成部である。
【0062】
本方法では、エントロピー復号部60でエントロピー復号化された動きベクトルと予測残差信号を用いて、最低周波数帯域は時空間予測復号化部61により信号を復号する。それ以外の帯域は、エントロピー復号部60でエントロピー復号化により、直接復号される。帯域合成部62は、各帯域の出力を合成して画像を復号化する。
【0063】
(2)簡易符号化(2)で符号化された信号を復号する復号化方法を実現するための基本構成図は、図4と同様であるが、各帯域毎の時空間適応予測復号化部21で用いる動きベクトルは最低周波数帯域の動きベクトルを基準にした動きベクトルを用いる。すなわち、エントロピー復号部20でエントロピー復号化された最低周波数帯域の動きベクトル(k,l)をもとにして、N段高域の動きベクトルを、
(N×k,N×l)
により計算する。その結果をもとに、各帯域毎に時空間適応予測復号化部21で復号処理を行い、帯域合成部22において、各帯域の出力を合成して画像を復号化する。
【0064】
(3)簡易符号化(3)で符号化された信号を復号する復号化方法を実現するための基本構成図も、図4と同様であるが、各帯域毎の時空間適応予測復号化部21では、エントロピー復号部20でエントロピー復号化された最低周波数帯域の動きベクトル(k,l)ならびに予測残差信号を用いて、最低周波数帯帯域から最高周波数帯域の順番(図3の例においては、LL3→HL3→LH3→HH3→HL2→LH2→HH2→HL1→LH1→HH1の順)で、時空間適応予測復号処理を行って出力するか、または固有符号LIMITにより、エントロピー復号化された高周波数帯域の信号を直接出力する。帯域合成部22は、各帯域の出力を合成して画像を復号化する。
【0065】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように本発明によれば、動画像の効率の良い可逆符号化ができ、少ないディスク容量で保存が可能となる。さらに、空間解像度スケーラビリティ性を有するために、画像表示機器の性能や用途に応じた空間解像度で、画像を復号化することが可能である。低域から任意の帯域までを復号化すると、原画像よりも低い空間解像度の画像を再生でき、全てのデータを復号化すると、原画像と同じ解像度の画像が再生される。画像表示装置の精度や用途に応じて原画像より低い解像度の画像を再生したい場合は、必要な帯域までに対する復号化のみが必要であり、復号化を行えば画像を符号化データより直接復号化でき、原画像と同じ解像度の画像を再生してから解像度変換を行うよりも処理時間が短くなる。また、符号化ビットストリームを伝送する場合は、必要なデータのみを伝送するので、伝送レートも小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態例による動画像符号化方法を実現するための基本構成を示す図である。
【図2】オクターブ分割を説明する図である。
【図3】画像の帯域分割を説明する図である。
【図4】本発明の第2実施形態例による動画像復号化方法を実現するための基本構成を示す図である。
【図5】本発明における時空間適応予測符号化部の基本構成を示す図である。
【図6】本発明における時空間適応予測復号化部の基本構成を示す図である。
【図7】(a),(b)は、予測に用いる信号を説明する図である。
【図8】本発明の第3実施形態例による簡易符号化(1)を実現するための基本構成を示す図である。
【図9】本発明の第4実施形態例による簡易復号化(1)を実現するための基本構成を示す図である。
【符号の説明】
10…帯域分割部
11…時空間適応予測符号化部
12…エントロピー符号化部
20…エントロピー復号部
21…時空間適応予測復号化部
22…帯域合成部
31…ブロック単位動き推定手段
32…シフト手段
33…2次元予測器
34…動き推定3次元予測器
35…相関係数R計算手段
36…第1の判断分岐手段
37…加減算手段
38…加減算手段
41…シフト手段
42…2次元予測器
43…加算手段
44…動き推定3次元予測器
45…加算手段
46…相関係数R計算手段
47…第1の判断分岐手段
50…帯域分割部
51…時空間適応予測符号化部
52…エントロピー符号化部
60…エントロピー復号部
61…時空間適応予測復号化部
62…帯域合成部
Claims (12)
- 動画像を対象とする可逆符号化方法において、原画像を帯域分割し、該分割した帯域毎に動き推定により時空間適応予測を行って予測残差信号を求め、該帯域毎の予測残差信号と該時空間適応予測で用いた動きベクトルとを符号化する際に、
該時空間適応予測では、現フレームと参照フレームからブロック単位推定手段により動きベクトルを得、その動きベクトルを用いて現フレームと、シフト手段でシフトした参照フレームの被符号化対象画素近傍信号値の相関係数を計算し、相関係数が大きい場合には、現フレームと参照フレームの被符号化対象画素近傍信号値を用いて予測を行う3次元予測に切換え、相関係数が小さい場合には、現フレームの被符号化対象画素近傍信号値のみを用いて予測を行う2次元予測に切換え、
該2次元予測に切換えられた場合には、現フレームの被符号化対象画素近傍信号値から画素毎に複数の2次元予測器を切換えて予測残差信号を算出し、
該3次元予測に切換えられた場合には、現フレームと参照フレームの被符号化対象画素近傍信号値から画素毎に複数の3次元予測器を切換えて予測残差信号を算出することを特徴とする動画像可逆符号化方法。 - 動画像を出力する可逆復号化方法において、請求項1記載の動画像可逆符号化方法により符号化された帯域毎の予測残差信号と動きベクトルを復号し、該帯域毎の予測残差信号と該動きベクトルを用いて該帯域毎に時空間適応予測復号を行い、該時空間適応予測復号された帯域を帯域合成して動画像を復号する際に、
該時空間適応予測復号では、該動きベクトルを用いてシフトした参照フレームの復号化対象画素近傍信号値と、現フレーム内信号の復号済み信号からなる復号化対象画素近傍信号値との相関係数を計算し、相関係数が大きい場合には3次元予測に切換え、相関係数が小さい場合には2次元予測に切換え、
該2次元予測に切換えられた場合には、現フレーム内信号の復号済み信号からなる復号化対象画素近傍信号値から、画素毎に複数の2次元予測器を切換えて予測信号を算出し、
該3次元予測に切換えられた場合には、現フレーム内信号の復号済み信号からなる復号化対象画素近傍信号値と、動きベクトルを用いてシフトした参照フレームの復号化対象画素近傍信号値から、画素毎に複数の3次元予測器を切換えて予測信号を算出し、
該予測信号に該予測残差信号を付加して対象信号を復号化することを特徴とする動画像可逆復号化方法。 - 動画像を対象とする可逆符号化方法において、原画像を帯域分割し、該分割した帯域のうち最低周波数帯域に動き推定により時空間適応予測を行って予測残差信号を求め、該予測残差信号と該時空間適応予測で用いた動きベクトルとを符号化するとともに該最低周波数帯域以外の帯域を直接符号化する際に、
該時空間適応予測では、現フレームと参照フレームからブロック単位推定手段により動きベクトルを得、その動きベクトルを用いて現フレームと、シフト手段でシフトした参照フレームの被符号化対象画素近傍信号値の相関係数を計算し、相関係数が大きい場合には、現フレームと参照フレームの被符号化対象画素近傍信号値を用いて予測を行う3次元予測に切換え、相関係数が小さい場合には、現フレームの被符号化対象画素近傍信号値のみを用いて予測を行う2次元予測に切換え、
該2次元予測に切換えられた場合には、現フレームの被符号化対象画素近傍信号値から画素毎に複数の2次元予測器を切換えて予測残差信号を算出し、
該3次元予測に切換えられた場合には、現フレームと参照フレームの被符号化対象画素近傍信号値から画素毎に複数の3次元予測器を切換えて予測残差信号を算出することを特徴とする動画像可逆符号化方法。 - 動画像を出力する可逆復号化方法において、請求項3記載の動画像可逆符号化方法により符号化された信号のうち、最低周波数帯域の予測残差信号と動きベクトルを復号して用いて時空間適応予測復号を行い、該最低周波数帯域以外の帯域を直接復号し、該時空間適応予測復号された最低周波数帯域と該直接復号された該最低周波数帯域以外の帯域とを帯域合成して動画像を復号する際に、
該時空間適応予測復号では、該動きベクトルを用いてシフトした参照フレームの復号化対象画素近傍信号値と、現フレーム内信号の復号済み信号からなる復号化対象画素近傍信号値との相関係数を計算し、相関係数が大きい場合には3次元予測に切換え、相関係数が小さい場合には2次元予測に切換え、
該2次元予測に切換えられた場合には、現フレーム内信号の復号済み信号からなる復号化対象画素近傍信号値から、画素毎に複数の2次元予測器を切換えて予測信号を算出し、
該3次元予測に切換えられた場合には、現フレーム内信号の復号済み信号からなる復号化対象画素近傍信号値と、動きベクトルを用いてシフトした参照フレームの復号化対象画素近傍信号値から、画素毎に複数の3次元予測器を切換えて予測信号を算出し、
該予測信号に該予測残差信号を付加して対象信号を復号化することを特徴とする動画像可逆復号化方法。 - 動画像を対象とする可逆符号化方法において、原画像を帯域分割し、該分割した最低周波数帯域では第1の時空間適応予測を行い、他の周波数帯域では第2の時空間適応予測を行い、帯域ごとに予測残差信号を求め、該帯域毎の予測残差信号と該最低周波数帯域の動きベクトルである基準動きベクトルとを符号化する際に、
該第1の時空間適応予測では、現フレームと参照フレームからブロック単位推定手段により該基準動きベクトルを得、該基準動きベクトルを用いて、そして該第2の時空間適応予測では、該基準動きベクトルを基準にした動きベクトルを用いて、それぞれ現フレームと、シフト手段でシフトした参照フレームの被符号化対象画素近傍信号値の相関係数を計算し、相関係数が大きい場合には、現フレームと参照フレームの被符号化対象画素近傍信号値を用いて予測を行う3次元予測に切換え、相関係数が小さい場合には、現フレームの被符号化対象画素近傍信号値のみを用いて予測を行う2次元予測に切換え、
該2次元予測に切換えられた場合には、現フレームの被符号化対象画素近傍信号値から画素毎に複数の2次元予測器を切換えて予測残差信号を算出し、
該3次元予測に切換えられた場合には、現フレームと参照フレームの被符号化対象画素近傍信号値から画素毎に複数の3次元予測器を切換えて予測残差信号を算出することを特徴とする動画像可逆符号化方法。 - 動画像を出力する可逆復号化方法において、請求項5記載の動画像可逆符号化方法により符号化された帯域毎の予測残差信号と最低周波数帯域の動きベクトルである基準動きベクトルを復号し、該帯域毎に時空間適応予測復号を行い、該時空間適応予測復号された帯域を帯域合成して動画像を復号する際に、
最低周波数帯域に係る時空間適応予測復号では該基準動きベクトルを用いて、その他の周波数帯域に係る時空間適応予測では該基準動きベクトルを基準にした動きベクトルを用いて、シフトした参照フレームの復号化対象画素近傍信号値と、現フレーム内信号の復号済み信号からなる復号化対象画素近傍信号値との相関係数を計算し、相関係数が大きい場合には3次元予測に切換え、相関係数が小さい場合には2次元予測に切換え、
該2次元予測に切換えられた場合には、現フレーム内信号の復号済み信号からなる復号化対象画素近傍信号値から、画素毎に複数の2次元予測器を切換えて予測信号を算出し、
該3次元予測に切換えられた場合には、現フレーム内信号の復号済み信号からなる復号化対象画素近傍信号値と、動きベクトルを用いてシフトした参照フレームの復号化対象画素近傍信号値から画素毎に複数の3次元予測器を切換えて予測信号を算出し、
該予測信号に該予測残差信号を付加して対象信号を復号化することを特徴とする動画像可逆復号化方法。 - 動画像を対象とする可逆符号化装置において、原画像を帯域分割する手段と、該分割した帯域毎に動き推定により時空間適応予測を行って予測残差信号を求める手段と、該帯域毎の予測残差信号と該時空間適応予測で用いた動きベクトルとを符号化する手段を有し、
該時空間適応予測を行って予測残差信号を求める手段は、現フレームと参照フレームからブロック単位推定手段により動きベクトルを得、その動きベクトルを用いて現フレームと、シフト手段でシフトした参照フレームの被符号化対象画素近傍信号値の相関係数を計算し、相関係数が大きい場合には、現フレームと参照フレームの被符号化対象画素近傍信号値を用いて予測を行う3次元予測に切換え、相関係数が小さい場合には、現フレームの被符号化対象画素近傍信号値のみを用いて予測を行う2次元予測に切換える手段と、
該2次元予測に切換えられた場合には、現フレームの被符号化対象画素近傍信号値から画素毎に複数の2次元予測器を切換えて予測残差信号を算出する手段と、
該3次元予測に切換えられた場合には、現フレームと参照フレームの被符号化対象画素近傍信号値から画素毎に複数の3次元予測器を切換えて予測残差信号を算出する手段とを、有することを特徴とする動画像可逆符号化装置。 - 動画像を出力する可逆復号化装置において、請求項7記載の動画像可逆符号化装置により符号化された帯域毎の予測残差信号と動きベクトルを復号する手段と、該帯域毎の予測残差信号と該動きベクトルを用いて該帯域毎に時空間適応予測復号を行う手段と、該時空間適応予測復号された帯域を帯域合成して動画像を復号する手段とを有し、
該時空間適応予測復号する手段は、該動きベクトルを用いてシフトした参照フレームの復号化対象画素近傍信号値と、現フレーム内信号の復号済み信号からなる復号化対象画素近傍信号値との相関係数を計算し、相関係数が大きい場合には3次元予測に切換え、相関係数が小さい場合には2次元予測に切換える手段と、
該2次元予測に切換えられた場合には、現フレーム内信号の復号済み信号からなる復号化対象画素近傍信号値から、画素毎に複数の2次元予測器を切換えて予測信号を算出する手段と、
該3次元予測に切換えられた場合には、現フレーム内信号の復号済み信号からなる復号化対象画素近傍信号値と、動きベクトルを用いてシフトした参照フレームの復号化対象画素近傍信号値から、画素毎に複数の3次元予測器を切換えて予測信号を算出する手段と、
該予測信号に該予測残差信号を付加して対象信号を復号化する手段とを、有することを特徴とする動画像可逆復号化装置。 - 動画像を対象とする可逆符号化装置において、原画像を帯域分割する手段と、該分割した帯域のうち最低周波数帯域に動き推定により時空間適応予測を行って予測残差信号を求める手段と、該予測残差信号と該時空間適応予測で用いた動きベクトルとを符号化するとともに該最低周波数帯域以外の帯域を直接符号化する手段とを有し、
該時空間適応予測を行う手段は、現フレームと参照フレームからブロック単位推定手段により動きベクトルを得、その動きベクトルを用いて現フレームと、シフト手段でシフトした参照フレームの被符号化対象画素近傍信号値の相関係数を計算し、相関係数が大きい場合には、現フレームと参照フレームの被符号化対象画素近傍信号値を用いて予測を行う3次元予測に切換え、相関係数が小さい場合には、現フレームの被符号化対象画素近傍信号値のみを用いて予測を行う2次元予測に切換える手段と、
該2次元予測に切換えられた場合には、現フレームの被符号化対象画素近傍信号値から画素毎に複数の2次元予測器を切換えて予測残差信号を算出する手段と、
該3次元予測に切換えられた場合には、現フレームと参照フレームの被符号化対象画素近傍信号値から画素毎に複数の3次元予測器を切換えて予測残差信号を算出する手段とを、有することを特徴とする動画像可逆符号化装置。 - 動画像を出力する可逆復号化装置において、請求項9記載の動画像可逆符号化装置により符号化された信号のうち、最低周波数帯域の予測残差信号と動きベクトルを復号するとともに該最低周波数帯域以外の帯域を直接復号する手段と、該最低周波数帯域の予測残差信号と該動きベクトルを用いて時空間適応予測復号を行う手段と、該時空間適応予測復号された最低周波数帯域と該直接復号された該最低周波数帯域以外の帯域とを帯域合成して動画像を復号する手段とを有し、
該時空間適応予測復号する手段は、該動きベクトルを用いてシフトした参照フレームの復号化対象画素近傍信号値と、現フレーム内信号の復号済み信号からなる復号化対象画素近傍信号値との相関係数を計算し、相関係数が大きい場合には3次元予測に切換え、相関係数が小さい場合には2次元予測に切換える手段と、
該2次元予測に切換えられた場合には、現フレーム内信号の復号済み信号からなる復号化対象画素近傍信号値から、画素毎に複数の2次元予測器を切換えて予測信号を算出する手段と、
該3次元予測に切換えられた場合には、現フレーム内信号の復号済み信号からなる復号化対象画素近傍信号値と、動きベクトルを用いてシフトした参照フレームの復号化対象画素近傍信号値から、画素毎に複数の3次元予測器を切換えて予測信号を算出する手段と、
該予測信号に該予測残差信号を付加して対象信号を復号化する手段とを、有することを特徴とする動画像可逆復号化装置。 - 動画像を対象とする可逆符号化装置において、原画像を帯域分割する手段と、該分割した最低周波数帯域では第1の時空間適応予測を行い、他の周波数帯域では第2の時空間適応予測を行い、帯域ごとに予測残差信号を求める手段と、該帯域毎の予測残差信号と該最低周波数帯域の動きベクトルである基準動きベクトルとを符号化する手段とを有し、
該第1の時空間適応予測を行う手段は、現フレームと参照フレームからブロック単位推定手段により該基準動きベクトルを得、該基準動きベクトルを用いて、そして該第2の時空間適応予測では、該基準動きベクトルを基準にした動きベクトルを用いて、それぞれ現フレームと、シフト手段でシフトした参照フレームの被符号化対象画素近傍信号値の相関係数を計算し、相関係数が大きい場合には、現フレームと参照フレームの被符号化対象画素近傍信号値を用いて予測を行う3次元予測に切換え、相関係数が小さい場合には、現フレームの被符号化対象画素近傍信号値のみを用いて予測を行う2次元予測に切換える手段と、
該2次元予測に切換えられた場合には、現フレームの被符号化対象画素近傍信号値から画素毎に複数の2次元予測器を切換えて予測残差信号を算出する手段と、
該3次元予測に切換えられた場合には、現フレームと参照フレームの被符号化対象画素近傍信号値から画素毎に複数の3次元予測器を切換えて予測残差信号を算出する手段とを、有することを特徴とする動画像可逆符号化装置。 - 動画像を出力する可逆復号化装置において、請求項11記載の動画像可逆符号化装置により符号化された帯域毎の予測残差信号と最低周波数帯域の動きベクトルである基準動きベクトルを復号する手段と、該帯域毎に時空間適応予測復号を行う手段と、該時空間適応予測復号された帯域を帯域合成して動画像を復号する手段とを有し、
該時空間適応予測復号する手段は、最低周波数帯域に係る復号では該基準動きベクトルを用いて、その他の周波数帯域に係る復号では該基準動きベクトルを基準にした動きベクトルを用いて、シフトした参照フレームの復号化対象画素近傍信号値と、現フレーム内信号の復号済み信号からなる復号化対象画素近傍信号値との相関係数を計算し、相関係数が大きい場合には3次元予測に切換え、相関係数が小さい場合には2次元予測に切換える手段と、
該2次元予測に切換えられた場合には、現フレーム内信号の復号済み信号からなる復号化対象画素近傍信号値から、画素毎に複数の2次元予測器を切換えて予測信号を算出する手段と、
該3次元予測に切換えられた場合には、現フレーム内信号の復号済み信号からなる復号化対象画素近傍信号値と、動きベクトルを用いてシフトした参照フレームの復号化対象画素近傍信号値から画素毎に複数の3次元予測器を切換えて予測信号を算出する手段と、
該予測信号に該予測残差信号を付加して対象信号を復号化する手段とを、有することを特徴とする動画像可逆復号化装置。
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