JP5281632B2 - 多視点画像符号化方法,多視点画像復号方法,多視点画像符号化装置,多視点画像復号装置およびそれらのプログラム - Google Patents
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Description
本発明は,画面内予測方法ごとに予測画像を生成し,その良し悪しを視点合成画像と比較し,1つの画面内予測方法を決定する。符号化側では,その決定した画面内予測方法を用いて予測画像を生成し符号化する。視点合成画像は復号側でも同じものが生成可能であるため,復号側でも同様の手順によって,同じ画面内予測方法を識別することができる。そのため,同じ予測画像を生成し,正しく画像信号を復号することができる。つまり,どの画面内予測方法を用いたかを示すための情報を符号化側で符号化して,復号側へ通知する必要がなくなり,その分の符号量を削減することができる。
視点合成画像は,かなりの高い精度で生成することが可能であるが,デプス情報やカメラパラメータの誤差などの影響を受けて,部分的にノイズが発生することがある。そのため,視点合成画像を基準として予測画像の生成方法を決定すると,その部分的なノイズの影響を受けて,予測残差が最小ではない方法を選んでしまう可能性がある。
第3の発明は,予測画像生成法を決定する際に,復号画像を用いずに,視点合成画像のみを用いることで,複数の画面内予測画像候補を生成し,それを評価する。これによって隣接ブロックの符号化(復号)処理の終了を待たずに,任意のブロックに対する予測画像生成法を決定することができるため,予測画像生成法を決定する処理と,その予測画像生成法に従って画像信号を符号化する処理とを,並列に処理できるようになり,処理の高速化が可能になる。
画像信号を符号化する際の予測残差が最小となる予測画像生成法は,復号側では使用できない符号化対象画像を用いなければ,見つけることができない。そのため,復号側でも生成することのできる,視点合成画像を基準にして推定した予測画像生成法は,予測残差を最小にすることができず,予測画像生成方法を示すための情報を符号化する必要がなかったとしても,トータルとしてそのブロックの符号量が増大してしまう可能性がある。
まず,第1実施形態について説明する。図1は,本発明の第1実施形態による多視点画像符号化装置の構成を示すブロック図である。多視点画像符号化装置100は,図1に示すように,符号化対象画像入力部101,符号化対象画像メモリ102,参照視点画像入力部103,参照視点画像メモリ104,視点合成部105,視点合成画像メモリ106,最適予測画像生成部107,画像信号符号化部108,画像信号復号部109,および復号画像メモリ110を備えている。
cost(m)=Σp (Syn[p]−Predm [p])2 式(2)
ここで,costは評価値,mは画面内予測画像を生成する方法を示すインデックス値,Predm は方法mに従って復号画像メモリ110に蓄積されているブロックblk周辺の復号画像から生成された予測画像候補を示す。Σp は∀p∈blkについての和を表している。これら以外に視点合成画像と予測画像候補の差分値をDCTやアダマール変換などを用いて変換した値を用いた方法がある。その変換を行列Aで表すと,次の式(3) で表すことができる。なお,‖X‖はXのノルムを表す。
また,上記のような視点合成画像と予測画像候補との乖離度のみを測る方法ではなく,発生する符号量と歪み量を鑑みたRDコストを用いてもかまわない。ここで用いるRDコストは,Predm [blk]を予測画像としてSyn[blk]を符号化した際の符号量R(m)と,その結果得られる復号画像のSyn[blk]からの歪み量D(m)とを用いて,次の式(4) で表すことができる。なお,λはラグランジュの未定乗数であり,予め定められた値を用いる。
したがって,ステップS104では,次の式(5) で表される,評価値を最小化する最適予測画像生成法を求める処理を行う。
図3に,ステップS104で行う予測画像生成を決定する処理の詳細フローを示す。予測画像生成を決定するにあたっては,各予測画像生成法の評価値を求め,その評価値を比較することで,最適予測画像生成法を決定する。
画面内予測画像を生成するための方法の集合としては,復号側と同じであれば,どのような方法が含まれていてもかまわないし,その集合の大きさがいくつであってもかまわない。例えば,H.264/AVCのイントラ予測のように,8つ異なる予測方向に従ったイントラ予測,隣接画素の復号画像の平均値で予測画像を生成するDC予測,グラデーションを想定して隣接画素を線形補間することで予測画像を生成するPlane予測からなる集合を用いてもかまわない。また,非特許文献2や非特許文献9のようにさらに多数の予測方向を集合に加えてもかまわないし,また,非特許文献9のように先に一部分を符号化し,その情報を用いて双方向予測を行う方法を集合に加えてもかまわない。
ρ[p]=1−var2(p)/maxq (val2(q)) 式(8)
なお,maxは与えられた集合に対する最大値を返す関数であるとし,その他の関数は次の式(9) で表現されるものである。
var2(p)=Σn (Refn [pn ]−ave(p))2 /N 式(9)
ave(p)=Σn Refn [pn ]/N
分散以外にも,次の式(10)で表される対応する参照視点画像の画素の最大値と最小値の差を用いる方法もある。
diff(q)=maxn (Refn [pn ])−minn (Refn [pn ])
なお,minは,与えられた集合に対する最小値を返す関数である。これらの方法は,単純であるが,オクルージョンの発生を考慮していないため,常に最適な信頼度が得られるとは限らない。そこで,オクルージョンの発生を考慮して,参照視点画像上の対応画素の集合を画素値によってクラスタリングし,最も大きいクラスタに属する画素の画素値に対して,分散値や最大値と最小値の差を計算して用いてもかまわない。
cost(m)=Σp ρ(p)・(Syn[p]−Predm [p])2 式(12)
ここで,costは評価値,mは画面内予測画像を生成する方法を示すインデックス値,Predm は方法mに従って復号画像メモリ110に蓄積されているブロックblk周辺の復号画像から生成された予測画像候補を示す。これら以外に視点合成画像と予測画像候補の差分値をDCTやアダマール変換などを用いて変換した値を用いる方法がある。その変換を行列Aで表すと次の式(13)で表すことができる。なお,‖X‖はXのノルムを,演算子・は行列積を,演算子*は要素ごとの乗算を表す。
cost(m)=‖ρ[blk]*A・(Syn[blk]−Predm [blk])‖ 式(13)
第1実施形態では,予測画像生成法を決定する際に,復号画像メモリ110に蓄積されている,ブロックblkの周辺の既に符号化済み画素を用いて評価を行っているが,復号画像を用いずに,視点合成画像のみを用いて評価を行ってもかまわない。
次に,本発明の第2実施形態について説明する。図13は,本発明の第2実施形態による多視点画像符号化装置の構成を示すブロック図である。多視点画像符号化装置200は,図13に示すように,符号化対象画像入力部201,符号化対象画像メモリ202,参照視点画像入力部203,参照視点画像メモリ204,視点合成部205,視点合成画像メモリ206,予測画像生成法推定部207,予測画像生成部208,予測情報符号化部209,画像信号符号化部210,画像信号復号部211,復号画像メモリ212,および多重化部213を備えている。
ブロックblkに対する予測画像Pred[blk]を生成する処理は,第1実施形態のステップS105と同じ処理である。なお,同様に,ステップS205で各予測画像生成法の評価を行う際に,最も評価値が小さい予測画像候補を蓄積しておき,ステップS206では得られた予測方法modeで予測画像を生成せずに,蓄積してあった予測画像候補を予測画像として設定してもかまわない。
次に,本発明の第3実施形態について説明する。図18は,本発明の第3実施形態による多視点画像復号装置の構成を示すブロック図である。多視点画像復号装置300は,図18に示すように,符号データ入力部301,符号データメモリ302,参照視点画像入力部303,参照視点画像メモリ304,視点合成部305,視点合成画像メモリ306,最適予測画像生成部307,画像信号復号部308,および復号画像メモリ309を備えている。
次に,本発明の第4実施形態について説明する。図25は,本発明の第4実施形態による多視点画像復号装置の構成を示すブロック図である。多視点画像復号装置400は,図25に示すように,符号データ入力部401,符号データメモリ402,参照視点画像入力部403,参照視点画像メモリ404,視点合成部405,視点合成画像メモリ406,分離部407,予測情報復号部408,予測画像生成法推定部409,予測画像生成部410,画像信号復号部411,および復号画像メモリ412を備えている。
101,201 符号化対象画像入力部
102,202 符号化対象画像メモリ
103,203,303,403 参照視点画像入力部
104,204,304,404 参照視点画像メモリ
105,205,305,405 視点合成部
106,206,306,406 視点合成画像メモリ
107,307 最適予測画像生成部
108,210 画像信号符号化部
109,211,308,411 画像信号復号部
110,212,309,412 復号画像メモリ
111,215,310,413 信頼度設定部
112,311 最適予測画像生成法決定部
113,208,312,410 予測画像生成部
207,409 予測画像生成法推定部
209 予測情報符号化部
213 多重化部
300,3001,3002,3003,400,4001,4002,4003 多視点画像復号装置
301,401 符号データ入力部
302,402 符号データメモリ
407 分離部
408 予測情報復号部
Claims (18)
- 多視点画像のある符号化対象視点に対する画像を符号化するにあたって,前記符号化対象視点とは異なる1つまたは複数の参照視点で符号化対象画像と同時刻に撮影された既に符号化済みの参照視点画像を用いて,符号化対象画像を分割した領域ごとに予測符号化を行う多視点画像符号化方法であって,
前記参照視点画像を用いて,前記符号化対象視点における視点合成画像を生成する視点合成画像生成ステップと,
符号化対象領域ごとに周辺の既に符号化済みの領域の復号画像から複数の画面内予測画像候補を生成する予測画像候補生成ステップと,
前記視点合成画像を用いて前記画面内予測画像候補の評価値を決定する予測画像候補評価ステップと,
前記評価値に基づいて前記画面内予測画像候補から画面内予測画像を生成する予測画像生成ステップと,
前記画面内予測画像を用いて符号化対象領域の前記符号化対象画像を予測符号化する画像信号符号化ステップと
を有することを特徴とする多視点画像符号化方法。 - 前記視点合成画像の各画素について,前記視点合成画像の確からしさを示す信頼度を設定する信頼度設定ステップをさらに含み,
前記予測画像候補評価ステップは,前記信頼度に基づいて評価値に重みを付ける
ことを特徴とする請求項1に記載の多視点画像符号化方法。 - 前記予測画像候補生成ステップは,符号化対象領域ごとに周辺の既に符号化済みの領域の視点合成画像から複数の画面内予測画像候補を生成し,
前記予測画像生成ステップは,前記評価値に基づいて符号化対象領域周辺の既に符号化済みの領域の復号画像から画面内予測画像を生成する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の多視点画像符号化方法。 - 符号化対象領域ごとに,符号化対象画像を用いて画面内予測画像の生成方法を決定する予測画像生成法決定ステップと,
前記評価値に基づいて前記画面内予測画像の生成方法を推定する予測画像生成法推定ステップと,
前記画面内予測画像の生成方法の推定値と前記予測画像の生成方法が等しい場合には推定が正しいという情報を符号化し,そうでない場合には推定が誤りという情報と前記予測画像の生成方法を示す情報とを符号化する予測方法符号化ステップとをさらに含み,
前記予測画像生成ステップでは,前記予測画像の生成方法に従って,符号化対象領域周辺の既に符号化済みの領域の復号画像から画面内予測画像を生成する
ことを特徴とする請求項1,請求項2または請求項3に記載の多視点画像符号化方法。 - 多視点画像のある復号対象視点に対する画像の符号データを復号するにあたって,前記復号対象視点とは異なる1つまたは複数の参照視点で復号対象画像と同時刻に撮影された既に復号済みの参照視点画像を用いて,復号対象画像を分割した領域ごとに復号対象画像を復号する多視点画像復号方法であって,
前記参照視点画像を用いて,前記復号対象視点における視点合成画像を生成する視点合成画像生成ステップと,
復号対象領域ごとに周辺の既に復号済みの領域の復号画像から複数の画面内予測画像候補を生成する予測画像候補生成ステップと,
前記視点合成画像を用いて前記画面内予測画像候補の評価値を決定する予測画像候補評価ステップと,
前記評価値に基づいて前記画面内予測画像候補から画面内予測画像を生成する予測画像生成ステップと,
前記画面内予測画像を予測信号として,予測符号化されている復号対象画像を符号データから復号する画像信号復号ステップと
を有することを特徴とする多視点画像復号方法。 - 前記視点合成画像の各画素について,前記視点合成画像の確からしさを示す信頼度を設定する信頼度設定ステップをさらに含み,
前記予測画像候補評価ステップは,前記信頼度に基づいて評価値に重みを付ける
ことを特徴とする請求項5に記載の多視点画像復号方法。 - 前記予測画像候補生成ステップは,復号対象領域ごとに周辺の既に復号済みの領域の視点合成画像から複数の画面内予測画像候補を生成し,
前記予測画像生成ステップは,前記評価値に基づいて復号対象領域周辺の既に符号化済みの領域の復号画像から画面内予測画像を生成する
ことを特徴とする請求項5または請求項6に記載の多視点画像復号方法。 - 前記評価値に基づいて画面内予測画像の生成方法を推定する予測画像生成法推定ステップと,
前記画面内予測画像の生成方法の推定値が正しいか否かを示すフラグを符号データから復号するフラグ復号ステップと,
前記フラグが推定値が正しいことを示していた場合には前記画面内予測画像の生成方法の推定値を,そうでない場合には前記画面内予測画像の生成方法を示す情報を符号データから復号して得られた値を,前記予測画像の生成方法として設定する予測画像生成法設定ステップとをさらに含み,
前記予測画像生成ステップでは,前記予測画像生成法に従って,復号対象領域周辺の既に復号済みの領域の復号画像から画面内予測画像を生成する
ことを特徴とする請求項5,請求項6または請求項7に記載の多視点画像復号方法。 - 多視点画像のある符号化対象視点に対する画像を符号化するにあたって,前記符号化対象視点とは異なる1つまたは複数の参照視点で符号化対象画像と同時刻に撮影された既に符号化済みの参照視点画像を用いて,符号化対象画像を分割した領域ごとに予測符号化を行う多視点画像符号化装置であって,
前記参照視点画像を用いて,前記符号化対象視点における視点合成画像を生成する視点合成画像生成手段と,
符号化対象領域ごとに周辺の既に符号化済みの領域の復号画像から複数の画面内予測画像候補を生成する予測画像候補生成手段と,
前記視点合成画像を用いて前記画面内予測画像候補の評価値を決定する予測画像候補評価手段と,
前記評価値に基づいて前記画面内予測画像候補から画面内予測画像を生成する予測画像生成手段と,
前記画面内予測画像を用いて符号化対象領域の前記符号化対象画像を予測符号化する画像信号符号化手段と
を備えることを特徴とする多視点画像符号化装置。 - 前記視点合成画像の各画素について,前記視点合成画像の確からしさを示す信頼度を設定する信頼度設定手段をさらに含み,
前記予測画像候補評価手段は,前記信頼度に基づいて評価値に重みを付ける
ことを特徴とする請求項9に記載の多視点画像符号化装置。 - 前記予測画像候補生成手段は,符号化対象領域ごとに周辺の既に符号化済みの領域の視点合成画像から複数の画面内予測画像候補を生成し,
前記予測画像生成手段は,前記評価値に基づいて符号化対象領域周辺の既に符号化済みの領域の復号画像から画面内予測画像を生成する
ことを特徴とする請求項9または請求項10に記載の多視点画像符号化装置。 - 符号化対象領域ごとに,符号化対象画像を用いて画面内予測画像の生成方法を決定する予測画像生成法決定手段と,
前記評価値に基づいて前記画面内予測画像の生成方法を推定する予測画像生成法推定手段と,
前記画面内予測画像の生成方法の推定値と前記予測画像の生成方法が等しい場合には推定が正しいという情報を符号化し,そうでない場合には推定が誤りという情報と前記予測画像の生成方法を示す情報とを符号化する予測方法符号化手段とをさらに含み,
前記予測画像生成手段は,前記予測画像の生成方法に従って,符号化対象領域周辺の既に符号化済みの領域の復号画像から画面内予測画像を生成する
ことを特徴とする請求項9,請求項10または請求項11に記載の多視点画像符号化装置。 - 多視点画像のある復号対象視点に対する画像の符号データを復号するにあたって,前記復号対象視点とは異なる1つまたは複数の参照視点で復号対象画像と同時刻に撮影された既に復号済みの参照視点画像を用いて,復号対象画像を分割した領域ごとに復号対象画像を復号する多視点画像復号装置であって,
前記参照視点画像を用いて,前記符号化対象視点における視点合成画像を生成する視点合成画像生成手段と,
復号対象領域ごとに周辺の既に復号済みの領域の復号画像から複数の画面内予測画像候補を生成する予測画像候補生成手段と,
前記視点合成画像を用いて前記画面内予測画像候補の評価値を決定する予測画像候補評価手段と,
前記評価値に基づいて前記画面内予測画像候補から画面内予測画像を生成する予測画像生成手段と,
前記画面内予測画像を予測信号として,予測符号化されている復号対象画像を符号データから復号する画像信号復号手段と
を備えることを特徴とする多視点画像復号装置。 - 前記視点合成画像の各画素について,前記視点合成画像の確からしさを示す信頼度を設定する信頼度設定手段をさらに含み,
前記予測画像候補評価手段は,前記信頼度に基づいて評価値に重みを付ける
ことを特徴とする請求項13に記載の多視点画像復号装置。 - 前記予測画像候補生成手段は,復号対象領域ごとに周辺の既に復号済みの領域の視点合成画像から複数の画面内予測画像候補を生成し,
前記予測画像生成手段は,前記評価値に基づいて復号対象領域周辺の既に符号化済みの領域の復号画像から画面内予測画像を生成する
ことを特徴とする請求項13または請求項14に記載の多視点画像復号装置。 - 前記評価値に基づいて画面内予測画像の生成方法を推定する予測画像生成法推定手段と,
前記画面内予測画像の生成方法の推定値が正しいか否かを示すフラグを符号データから復号するフラグ復号手段と,
前記フラグが推定値が正しいことを示していた場合には前記画面内予測画像の生成方法の推定値を,そうでない場合には前記画面内予測画像の生成方法を示す情報を符号データから復号して得られた値を,前記予測画像の生成方法として設定する予測画像生成法設定手段とをさらに含み,
前記予測画像生成手段は,前記予測画像生成法に従って,復号対象領域周辺の既に復号済みの領域の復号画像から画面内予測画像を生成する
ことを特徴とする請求項13,請求項14または請求項15に記載の多視点画像復号装置。 - 請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の多視点画像符号化方法をコンピュータに実行させるための多視点画像符号化プログラム。
- 請求項5から請求項8までのいずれか1項に記載の多視点画像復号方法をコンピュータに実行させるための多視点画像復号プログラム。
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