JP5401071B2 - 動画像符号化装置、動画像復号装置、動画像符号化方法、動画像復号方法、動画像符号化プログラム、動画像復号プログラム、動画像処理システムおよび動画像処理方法 - Google Patents
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Description
図3に、本実施形態の動きベクトル予測処理を実施する動きベクトル予測器114のブロック図を示す。動きベクトル予測器114は、入力された付加情報を保存するメモリ201、予測対象ブロック選択器202、予測動きベクトル探索器203、差分器204及び分離器206を含む。
上記の例では、予測対象ブロック502の動きベクトル602を参照フレーム番号により指示される参照画像上にスケーリングすることにより、テンプレートマッチングの探索領域を設定しているが、探索領域の設定方法はこの手法には限定されない。例えば、動きベクトルのスケーリングを行なわず、動きベクトル602に基づいて探索中心を決めても良い。また、予測対象ブロックの動きベクトルを用いず、対象ブロック501の左上の頂点と空間的に同一位置(ブロック511の左上の頂点)の参照画像401上の画素を探索中心としてもよい。つまり、スケーリング処理は探索領域を小さくする効果があるが、本実施形態の効果を得るためには、必ずしも必要ではない。さらに、探索中心の設定方法を符号化器にて決定し、符号化により明示的に復号器に伝えてもよい。したがって、探索中心の設定方法と探索範囲を符号化することにより、予測動きベクトルの探索に要するコストを効率的に減らすことが可能である。
別例として、動きベクトル予測の対象予測ブロックがイントラブロック(画面内予測により予測信号を生成)の場合、つまり図3の予測対象ブロック選択器202にて図4のブロック504を動きベクトル予測の予測対象ブロックとして選択した場合について考える。ブロック504の予測信号は画面内予測にて生成されており、予測対象ブロック504の付加情報には動きベクトルと参照フレーム番号が含まれていない。図3の予測対象ブロック選択器202、図5の判定器231ならびに図6の探索領域設定器240は、この情報を、予測対象ブロック504の付加情報に含まれる予測モードから識別できる(予測対象ブロック504の予測モードが画面内予測であり、動きベクトルと参照フレーム番号を有していない)。図9と図10にて、この別例における探索中心の設定方法を説明する。
これまでは、テンプレートマッチングにおけるテンプレート(対象隣接領域)を対象ブロック501の再生済み隣接信号により構成していたが、予測対象ブロックの隣接信号をテンプレートとしてもよい。図11を例として説明する。図11では、予測対象ブロック選択器202にてブロック502を動きベクトル予測の予測対象ブロックとして選択したものと仮定する。また、予測対象ブロックの予測信号は動きベクトルを有しない予測方法にて生成されていると考える。
次に、図11で説明した動きベクトルの予測対象ブロックの隣接信号をテンプレート(対象隣接領域)とする場合の別例として、予測対象ブロックの予測信号がテンプレートマッチングにて生成されている場合を考える。テンプレートマッチングを用いた予測信号の生成方法としては、例えば特許文献5に記されている。
[特許文献5]特開2007−300380号公報
・予測対象ブロックの種類
上記では、予測対象ブロックの候補となるブロックはブロック502とブロック504には限定されない。例えば、図12に示すように画面400内の対象ブロック501に隣接するブロック502、504、505、507を候補としても良いし、加えて画面401のブロックであり、対象ブロック501と空間的に同一位置であるブロック511を候補に含めても良い。さらにブロック511に隣接するブロック512、513、514、515、516、517、518、519まで候補に含めても良い。
ここまでは、予測対象ブロック選択器202にて予測対象ブロックを選択し、選択された予測対象ブロックの動きベクトルに基づいて、対象ブロックの予測動きベクトルをテンプレートマッチングにて生成する手法について説明してきた。別の方法として、対象ブロックに隣接する複数の符号化済みブロックの動きベクトルに、図4〜図11で説明したようなテンプレートマッチング処理を施し、その後、対象ブロックの予測動きベクトルを選択してもよい。この場合、図3において、予測動きベクトル探索器203は、メモリ201と予測対象ブロック選択器202の間に構成される。この際、テンプレートマッチング処理に用いる対象隣接領域(テンプレート)が固定であれば、予測対象ブロックの選択は、結局、テンプレートマッチングの探索中心を選択する処理を行うことになる。
予測対象ブロックの選択方法についても、符号化装置で選択し、予測動きベクトル選択情報として復号装置に明示的に通知する方法には限定されない。対象ブロックに隣接する複数の隣接ブロックの動きベクトルあるいは隣接ブロックのスケーリング動きベクトルあるいは隣接ブロックの動きベクトルに基づいてテンプレートマッチングにより生成した動きベクトルを用いて、計算によって予測動きベクトルを生成してもよい。この場合、予測動きベクトル選択情報の符号化は不要である。
Claims (18)
- 入力画像を複数の領域に分割する領域分割手段と、複数の既再生画像を参照画像として格納するための格納手段と、
前記複数の領域のうち処理対象である対象領域との相関が高い領域を前記格納手段に格納されている複数の参照画像から探索し、前記対象領域の動きベクトルを生成する動き推定手段と、
前記動き推定手段により探索された参照画像を指示する参照フレーム番号と、前記対象領域と探索された領域との間の空間的な位置関係を示す動きベクトルとに基づいて、前記対象領域の予測信号を生成する予測信号生成手段と、
1つ以上の符号化済みの動きベクトルから予測動きベクトルを生成し、前記動き推定手段により生成された動きベクトルと該予測動きベクトルとの差分動きベクトルを生成する動きベクトル予測手段と、
前記対象領域の予測信号と前記対象領域の対象画素信号との残差信号を生成する残差信号生成手段と、
前記残差信号と前記参照フレーム番号と前記動きベクトル予測手段にて生成された差分動きベクトルとを符号化する符号化手段と、
前記符号化された残差信号を復元した上で前記予測信号に加算し、再生画像を生成し、前記格納手段に参照画像として記憶させる復元手段と、を備え、
前記動きベクトル予測手段は、
符号化済み領域から1つの領域を選択し、選択された領域が参照フレーム番号を持たない場合、または前記対象領域の参照フレーム番号と選択された領域の参照フレーム番号が異なる場合には、前記対象領域の周辺に位置する既再生の画素信号からなるテンプレート領域との相関が高い領域を、前記対象領域に付随する参照フレーム番号にて指示される参照画像から探索し、該探索した領域と前記テンプレート領域との間の空間的な位置関係に基づいて前記予測動きベクトルを生成することを特徴とする動画像符号化装置。 - 前記テンプレート領域を対象領域に隣接する既再生の画素信号からなる対象隣接領域とすることを特徴とする請求項1に記載の動画像符号化装置。
- 前記テンプレート領域を前記動きベクトル予測手段にて選択された領域に隣接する既再生の隣接画素信号からなる対象隣接領域とすることを特徴とする請求項1に記載の動画像符号化装置。
- 前記予測信号生成手段は、さらに前記対象領域に隣接する既再生の隣接画素信号からなる対象隣接領域との相関が高い予測隣接領域を複数の参照画像から1つ以上探索し、前記1つ以上の予測隣接領域に基づいて前記対象領域の予測信号を加工する予測信号合成手段を含んでおり、
前記動きベクトル予測手段は、さらに、前記複数の参照画像について、前記予測信号合成手段により探索された予測隣接領域と対象隣接領域との空間的な位置関係を示す動きベクトルをそれぞれ1つ保存し、
前記選択された領域の予測信号が前記予測信号合成手段により生成されている場合、前記保存された動きベクトルのうち対象領域の参照フレーム番号に対応する動きベクトルを前記予測動きベクトルとすることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の動画像符号化装置。 - 圧縮データの中から処理対象である対象領域の差分動きベクトルと参照フレーム番号と残差信号の符号化データとを復号するデータ復号手段と、
複数の既再生画像を参照画像として格納するための格納手段と
前記残差信号の符号化データから再生残差信号を復元する残差信号復元手段と、
1つ以上の復元済みの動きベクトルから予測動きベクトルを生成し、前記データ復号手段にて復号した差分動きベクトルと該予測動きベクトルを加算して動きベクトルを復元する動きベクトル予測手段と、
前記動きベクトル予測手段にて復元した動きベクトルと前記対象領域の参照フレーム番号に基づいて、前記対象領域の予測信号を生成する予測信号生成手段と、
前記予測信号と前記再生残差信号とを加算することによって、前記対象領域の画素信号を復元する画像復元手段と、を備え、
前記動きベクトル予測手段は、
復号済み領域から1つの領域を選択し、選択された領域が参照フレーム番号を持たない場合、または前記対象領域の参照フレーム番号と選択された領域の参照フレーム番号が異なる場合には、前記対象領域の周辺に位置する既再生の画素信号からなるテンプレート領域との相関が高い領域を前記対象領域に付随する参照フレーム番号にて指示される参照画像から探索し、該探索した領域と前記テンプレート領域との間の空間的な位置関係に基づいて前記予測動きベクトルを生成することを特徴とする動画像復号装置。 - 前記テンプレート領域を対象領域に隣接する既再生の画素信号からなる対象隣接領域とすることを特徴とする請求項5に記載の動画像復号装置。
- 前記テンプレート領域を前記動きベクトル予測手段にて選択された領域に隣接する既再生の隣接画素信号からなる対象隣接領域とすることを特徴とする請求項5に記載の動画像復号装置。
- 前記予測信号生成手段は、さらに前記対象領域に隣接する既再生の隣接画素信号からなる対象隣接領域との相関が高い予測隣接領域を複数の参照画像から1つ以上探索し、前記1つ以上の予測隣接領域に基づいて前記対象領域の予測信号を加工する予測信号合成手段を含んでおり、
前記動きベクトル予測手段は、さらに、前記複数の参照画像について、前記予測信号合成手段により探索された予測隣接領域と対象隣接領域との空間的な位置関係を示す動きベクトルをそれぞれ1つ保存し、
前記選択された領域の予測信号が前記予測信号合成手段により生成されている場合、前記保存された動きベクトルのうち対象領域の参照フレーム番号に対応する動きベクトルを前記予測動きベクトルとすることを特徴とする請求項5から請求項7のいずれか一項に記載の動画像復号装置。 - 入力画像を複数の領域に分割する領域分割ステップと、
前記複数の領域のうち処理対象である対象領域との相関が高い領域を、格納手段に格納されている複数の参照画像から探索し、前記対象領域の動きベクトルを生成する動き推定ステップと、
前記動き推定ステップにより探索された参照画像を指示する参照フレーム番号と、前記対象領域と探索された領域との間の空間的な位置関係を示す動きベクトルとに基づいて、前記対象領域の予測信号を生成する予測信号生成ステップと、
1つ以上の符号化済みの動きベクトルから予測動きベクトルを生成し、前記動き推定ステップにおいて生成された動きベクトルと該予測動きベクトルとの差分動きベクトルを生成する動きベクトル予測ステップと、
前記対象領域の予測信号と前記対象領域の対象画素信号との残差信号を生成する残差信号生成ステップと、
前記残差信号と前記参照フレーム番号と前記動きベクトル予測ステップにて生成された差分動きベクトルとを符号化する符号化ステップと、
前記符号化された残差信号を復元した上で前記予測信号に加算し、再生画像を生成し、前記格納手段に参照画像として記憶させる復元ステップと、を備え、
前記動きベクトル予測ステップは、
符号化済み領域から1つの領域を選択し、選択された領域が参照フレーム番号を持たない場合、または前記対象領域の参照フレーム番号と選択された領域の参照フレーム番号が異なる場合には、前記対象領域の周辺に位置する既再生の画素信号からなるテンプレート領域との相関が高い領域を、前記対象領域に付随する参照フレーム番号にて指示される参照画像から探索し、該探索した領域と前記テンプレート領域との間の空間的な位置関係に基づいて前記予測動きベクトルを生成することを特徴とする動画像符号化方法。 - 前記予測信号生成ステップは、さらに前記対象領域に隣接する既再生の隣接画素信号からなる対象隣接領域との相関が高い予測隣接領域を複数の参照画像から1つ以上探索し、前記1つ以上の予測隣接領域に基づいて前記対象領域の予測信号を加工する予測信号合成ステップを含んでおり、
前記動きベクトル予測ステップは、さらに、前記複数の参照画像について、前記予測信号合成ステップにおいて探索された予測隣接領域と対象隣接領域との空間的な位置関係を示す動きベクトルをそれぞれ1つ保存し、
前記選択された領域の予測信号が前記予測信号合成ステップにおいて生成されている場合、前記保存された動きベクトルのうち対象領域の参照フレーム番号に対応する動きベクトルを前記予測動きベクトルとすることを特徴とする請求項9に記載の動画像符号化方法。 - 圧縮データの中から処理対象である対象領域の差分動きベクトルと参照フレーム番号と残差信号の符号化データとを復号するデータ復号ステップと、
複数の既再生画像を参照画像として格納するための格納ステップと
前記残差信号の符号化データから再生残差信号を復元する残差信号復元ステップと、
1つ以上の復元済みの動きベクトルから予測動きベクトルを生成し、前記データ復号ステップにて復号した差分動きベクトルと該予測動きベクトルを加算して動きベクトルを復元する動きベクトル予測ステップと、
前記動きベクトル予測ステップにて復元した動きベクトルと前記対象領域の参照フレーム番号に基づいて、前記対象領域の予測信号を生成する予測信号生成ステップと、
前記予測信号と前記再生残差信号とを加算することによって、前記対象領域の画素信号を復元し、格納手段に参照画像として格納させる画像復元ステップと、を備え、
前記動きベクトル予測ステップは、
復号済み領域から1つの領域を選択し、選択された領域が参照フレーム番号を持たない場合、または前記対象領域の参照フレーム番号と選択された領域の参照フレーム番号が異なる場合には、前記対象領域の周辺に位置する既再生の画素信号からなるテンプレート領域との相関が高い領域を前記対象領域に付随する参照フレーム番号にて指示される参照画像から探索し、該探索した領域と前記テンプレート領域との間の空間的な位置関係に基づいて前記予測動きベクトルを生成することを特徴とする動画像復号方法。 - 前記予測信号生成ステップは、さらに前記対象領域に隣接する既再生の隣接画素信号からなる対象隣接領域との相関が高い予測隣接領域を複数の参照画像から1つ以上探索し、前記1つ以上の予測隣接領域に基づいて前記対象領域の予測信号を加工する予測信号合成ステップを含んでおり、
前記動きベクトル予測ステップは、さらに、前記複数の参照画像について、前記予測信号合成ステップにおいて探索された予測隣接領域と対象隣接領域との空間的な位置関係を示す動きベクトルをそれぞれ1つ保存し、
前記選択された領域の予測信号が前記予測信号合成ステップにおいて生成されている場合、前記保存された動きベクトルのうち対象領域の参照フレーム番号に対応する動きベクトルを前記予測動きベクトルとすることを特徴とする請求項11に記載の動画像復号方法。 - 入力画像を複数の領域に分割する領域分割モジュールと、
前記複数の領域のうち処理対象である対象領域との相関が高い領域を、格納手段に格納されている複数の参照画像から探索し、前記対象領域の動きベクトルを生成する動き推定モジュールと、
前記動き推定モジュールにより探索された参照画像を指示する参照フレーム番号と、前記対象領域と探索された領域との間の空間的な位置関係を示す動きベクトルとに基づいて、前記対象領域の予測信号を生成する予測信号生成モジュールと、
1つ以上の符号化済みの動きベクトルから予測動きベクトルを生成し、前記動き推定モジュールにおいて生成された動きベクトルと該予測動きベクトルとの差分動きベクトルを生成する動きベクトル予測モジュールと、
前記対象領域の予測信号と前記対象領域の対象画素信号との残差信号を生成する残差信号生成モジュールと、
前記残差信号と前記参照フレーム番号と前記動きベクトル予測モジュールにて生成された差分動きベクトルとを符号化する符号化モジュールと、
前記符号化された残差信号を復元した上で前記予測信号に加算し、再生画像を生成し、前記格納手段に参照画像として記憶させる復元モジュールと、を備え、
前記動きベクトル予測モジュールは、
符号化済み領域から1つの領域を選択し、選択された領域が参照フレーム番号を持たない場合、または前記対象領域の参照フレーム番号と選択された領域の参照フレーム番号が異なる場合には、前記対象領域の周辺に位置する既再生の画素信号からなるテンプレート領域との相関が高い領域を、前記対象領域に付随する参照フレーム番号にて指示される参照画像から探索し、該探索した領域と前記テンプレート領域との間の空間的な位置関係に基づいて前記予測動きベクトルを生成することを特徴とする動画像符号化プログラム。 - 前記予測信号生成モジュールは、さらに前記対象領域に隣接する既再生の隣接画素信号からなる対象隣接領域との相関が高い予測隣接領域を複数の参照画像から1つ以上探索し、前記1つ以上の予測隣接領域に基づいて前記対象領域の予測信号を加工する予測信号合成モジュールを含んでおり、
前記動きベクトル予測モジュールは、さらに、前記複数の参照画像について、前記予測信号合成モジュールにより探索された予測隣接領域と対象隣接領域との空間的な位置関係を示す動きベクトルをそれぞれ1つ保存し、
前記選択された領域の予測信号が前記予測信号合成モジュールにより生成されている場合、前記保存された動きベクトルのうち対象領域の参照フレーム番号に対応する動きベクトルを前記予測動きベクトルとすることを特徴とする請求項13に記載の動画像符号化プログラム。 - 圧縮データの中から処理対象である対象領域の差分動きベクトルと参照フレーム番号と残差信号の符号化データとを復号するデータ復号モジュールと、
複数の既再生画像を参照画像として格納するための格納モジュールと
前記残差信号の符号化データから再生残差信号を復元する残差信号復元モジュールと、
1つ以上の復元済みの動きベクトルから予測動きベクトルを生成し、前記データ復号モジュールにて復号した差分動きベクトルと該予測動きベクトルを加算して動きベクトルを復元する動きベクトル予測モジュールと、
前記動きベクトル予測モジュールにて復元した動きベクトルと前記対象領域の参照フレーム番号に基づいて、前記対象領域の予測信号を生成する予測信号生成モジュールと、
前記予測信号と前記再生残差信号とを加算することによって、前記対象領域の画素信号を復元し、格納手段に参照画像として格納させる画像復元モジュールと、を備え、
前記動きベクトル予測モジュールは、
復号済み領域から1つの領域を選択し、選択された領域が参照フレーム番号を持たない場合、または前記対象領域の参照フレーム番号と選択された領域の参照フレーム番号が異なる場合には、前記対象領域の周辺に位置する既再生の画素信号からなるテンプレート領域との相関が高い領域を前記対象領域に付随する参照フレーム番号にて指示される参照画像から探索し、該探索した領域と前記テンプレート領域との間の空間的な位置関係に基づいて前記予測動きベクトルを生成することを特徴とする動画像復号プログラム。 - 前記予測信号生成モジュールは、さらに前記対象領域に隣接する既再生の隣接画素信号からなる対象隣接領域との相関が高い予測隣接領域を複数の参照画像から1つ以上探索し、前記1つ以上の予測隣接領域に基づいて前記対象領域の予測信号を加工する予測信号合成モジュールを含んでおり、
前記動きベクトル予測モジュールは、さらに、前記複数の参照画像について、前記予測信号合成モジュールにより探索された予測隣接領域と対象隣接領域との空間的な位置関係を示す動きベクトルをそれぞれ1つ保存し、
前記選択された領域の予測信号が前記予測信号合成モジュールにより生成されている場合、前記保存された動きベクトルのうち対象領域の参照フレーム番号に対応する動きベクトルを前記予測動きベクトルとすることを特徴とする請求項15に記載の動画像復号プログラム。 - 請求項1〜4のいずれか一項に記載の動画像符号化装置と、請求項5〜8のいずれか一項に記載の動画像復号装置と、を備える動画像処理システムであって、
前記動画像符号化装置において符号化されたデータを、前記動画像復号装置が復号することを特徴とする動画像処理システム。 - 請求項9に記載の動画像符号化方法と、請求項11に記載の動画像復号方法と、を備える動画像処理方法であって、
前記動画像符号化方法において符号化されたデータを、前記動画像復号方法において復号することを特徴とする動画像処理方法。
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