JP6726334B2 - 画像処理装置および画像処理方法 - Google Patents
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Description
1.一実施形態に係る画像符号化装置の構成例
1−1.全体的な構成例
1−2.シンタックス処理部の構成例
1−3.パラメータ構成例
2.一実施形態に係る符号化時の処理の流れ
3.一実施形態に係る画像復号装置の構成例
3−1.全体的な構成例
3−2.シンタックス処理部の構成例
4.一実施形態に係る復号時の処理の流れ
4−1.量子化行列の生成
4−2.スライスへの量子化行列の設定
5.シンタックスの例
5−1.第1の例
5−2.第2の例
6.パラメータセットの様々な構成例
6−1.第1の手法
6−2.第1の手法の変形例
6−3.第2の手法
6−4.第3の手法
6−5.第3の手法の変形例
7.応用例
8.まとめ
本節では、一実施形態に係る画像符号化装置の構成例について説明する。
図1は、一実施形態に係る画像符号化装置10の構成の一例を示すブロック図である。図1を参照すると、画像符号化装置10は、A/D(Analogue to Digital)変換部11、並び替えバッファ12、シンタックス処理部13、減算部14、直交変換部15、量子化部16、可逆符号化部17、蓄積バッファ18、レート制御部19、逆量子化部21、逆直交変換部22、加算部23、デブロックフィルタ24、フレームメモリ25、セレクタ26、イントラ予測部30、動き探索部40、及びモード選択部50を備える。
図2は、図1に示した画像符号化装置10のシンタックス処理部13の詳細な構成の一例を示すブロック図である。図2を参照すると、シンタックス処理部13は、設定部110、パラメータ生成部120及び挿入部130を有する。
設定部110は、画像符号化装置10による符号化処理のために使用される様々な設定を保持する。例えば、設定部110は、画像データの各シーケンスのプロファイル、各ピクチャの符号化モード、及びGOP構造に関するデータなどを保持する。また、本実施形態において、設定部110は、量子化部16(及び逆量子化部21)により使用される量子化行列についての設定を保持する。量子化部16によりどういった量子化行列を使用すべきかは、典型的には、オフラインでの画像の解析に基づいて、スライスごとに予め決定され得る。
パラメータ生成部120は、設定部110により保持されている符号化処理のための設定を定義するパラメータを生成し、生成したパラメータを挿入部130へ出力する。
挿入部130は、パラメータ生成部120により生成されるパラメータ群をそれぞれ含むSPS、PPS、QMPS及びスライスヘッダなどのヘッダ情報を、並び替えバッファ12から入力される画像データのストリームに挿入する。上述したように、QMPSは、SPS及びPPSとは異なる非VCL NALユニットである。QMPSには、パラメータ生成部120により生成される量子化行列パラメータが含められる。そして、挿入部130は、ヘッダ情報の挿入された画像データのストリームを、減算部14、イントラ予測部30及び動き探索部40へ出力する。
(1)量子化行列パラメータセット
図3は、本実施形態において各QMPSに含まれるパラメータの一例を示す説明図である。図3を参照すると、各QMPSには、「QMPS ID」、「生成モード存在フラグ」、「生成モード」及び各モードごとに異なる量子化行列パラメータが含まれる。
図4は、本実施形態において各スライスヘッダに含まれるパラメータの一例を部分的に示す説明図である。図4を参照すると、各スライスヘッダには、「スライスタイプ」、「PPS ID」、「QMPS ID存在フラグ」及び「QMPS ID」が含まれ得る。「スライスタイプ」は、当該スライスの符号化タイプを示す区分であり、Pスライス、Bスライス又はIスライスなどに対応する値をとる。「PPS ID」は、当該スライスのために参照されるピクチャパラメータセット(PPS)のIDである。「QMPS ID存在フラグ」は、当該スライスヘッダ内にQMPS IDが存在するか否かを示すフラグである。「QMPS ID」は、当該スライスのために参照される量子化行列パラメータセット(QMPS)のQMPS IDである。
(1)パラメータセット挿入処理
図5は、本実施形態に係るシンタックス処理部13の挿入部130によるパラメータセット挿入処理の流れの一例を示すフローチャートである。
図6は、本実施形態に係る手法と既存の手法との間のストリーム構成の違いについて説明するための説明図である。
[3−1.全体的な構成例]
本節では、一実施形態に係る画像復号装置の構成例について説明する。
図8は、図7に示した画像復号装置60のシンタックス処理部61の詳細な構成の一例を示すブロック図である。図8を参照すると、シンタックス処理部61は、パラメータ取得部160及び設定部170を有する。
パラメータ取得部160は、画像データのストリームからSPS、PPS、QMPS及びスライスヘッダなどのヘッダ情報を認識し、ヘッダ情報に含まれるパラメータを取得する。例えば、本実施形態において、パラメータ取得部160は、量子化行列を定義する量子化行列パラメータをQMPSから取得する。上述したように、QMPSは、SPS及びPPSとは異なる非VCL NALユニットである。そして、パラメータ取得部160は、取得したパラメータを設定部170へ出力する。また、パラメータ取得部160は、画像データのストリームを可逆復号部62へ出力する。
設定部170は、パラメータ取得部160により取得されるパラメータに基づいて、図7に示した各部の処理のための設定を行う。例えば、設定部170は、LCU及びSCUの値の組から符号化単位のサイズの範囲を認識すると共に、split_flagの値に応じて符号化単位のサイズを設定する。ここで設定される符号化単位を処理の単位として、画像データの復号が行われる。また、設定部170は、変換単位のサイズをさらに設定する。ここで設定される変換単位を処理の単位として、上述した逆量子化部63による逆量子化及び逆直交変換部64による逆直交変換が行われる。
[4−1.量子化行列の生成]
(1)量子化行列生成処理
図9は、本実施形態に係るシンタックス処理部61による量子化行列生成処理の流れの一例を示すフローチャートである。図9の量子化行列生成処理は、画像データのストリーム内でQPMSが検出される都度行われ得る処理である。
図10は、図9のステップS220におけるコピーモードでの処理の詳細な流れの一例を示すフローチャートである。
図11は、図9のステップS240における軸指定モードでの処理の詳細な流れの一例を示すフローチャートである。
図12は、本実施形態に係るシンタックス処理部61によるスライスへの量子化行列設定処理の流れの一例を示すフローチャートである。図12の処理は、画像データのストリーム内でスライスヘッダが検出される都度行われ得る。
[5−1.第1の例]
図13〜図15は、本実施形態に係るQMPSのシンタックスを表現する例示的な擬似コードの第1の例を示している。擬似コードの左端には、行番号が付されている。また、擬似コード内の変数に付された下線は、当該変数に対応するパラメータがQMPS内で特定されることを意味する。
図16〜図20は、本実施形態に係るQMPSのシンタックスを表現する例示的な擬似コードの第2の例を示している。
類(ランレングス方式の場合のラン/非ゼロ要素)ごとにVLCテーブルを切り替えることで、量子化行列の定義に要する符号量は一層削減される。
ここまで、量子化行列パラメータを格納する量子化行列パラメータセット(QMPS)のシンタックスの具体的ないくつかの例を説明した。QMPSは、実質的には、量子化行列パラメータのみを含む専用のパラメータセットであってもよく、量子化行列以外の符号化ツールに関連する他のパラメータをも含む共用のパラメータセットであってもよい。例えば、“Adaptation Parameter Set (APS)”(JCTVC-F747r3,Joint Collaborative Team on Video Coding (JCT-VC) of ITU-T SG16 WP3 and ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 6th Meeting: Torino, IT, 14-22 July, 2011)は、適応パラメータセット(APS:Adaptation Parameter Set)と呼ばれる新たなパラメータセットを導入し、適応ループフィルタ(ALF:Adaptive Loop Filter)及びサンプル適応オフセット(SAO:Sample Adaptive Offset)に関連するパラメータをAPSに格納することを提案している。かかるAPSにさらに量子化行列パラメータを含めることで、上述したQMPSを実質的に構成することもできる。そこで、本節では、“Adaptation Parameter Set (APS)”(JCTVC-F747r3)により提案されているAPSを利用してQMPSを構成するためのいくつかの手法について説明する。
第1の手法は、1つのAPS内で対象の全てのパラメータを列挙し、当該APSを一意に識別する識別子であるAPS IDを用いて各パラメータを参照する、という手法である。図24は、第1の手法に従って構成される符号化ストリームの一例を示している。
APS内の量子化行列パラメータの符号量をより削減するために、以下に説明する変形例に係る手法が採用されてもよい。
第2の手法は、パラメータの種類ごとに異なるAPS(異なるNALユニット)内にパラメータを格納し、各APSを一意に識別するAPS IDを用いて各パラメータを参照する、という手法である。図28は、第2の手法に従って構成される符号化ストリームの一例を示している。
第3の手法は、APSに量子化行列パラメータ及び他のパラメータを含め、これらパラメータをAPS IDとは別に定義される識別子ごとにグループ化する、という手法である。本明細書では、APS IDとは別に定義されグループごとに付与される当該識別子を、補助識別子(SUB ID)という。各パラメータは、スライスヘッダにおいて補助識別子を用いて参照される。図29は、第3の手法に従って構成される符号化ストリームの一例を示している。
基準A)符号化ツールに応じたグループ化
基準B)更新頻度に応じたグループ化
基準C)パラメータの再利用の可能性に応じたグループ化
上述した第3の手法では、図31に例示したように、APS内のパラメータをグループ化するグループの数だけ参照SUB IDがスライスヘッダ内で特定されることになる。参照SUB IDのために要する符号量は、おおよそスライスヘッダの数とグループの数との積に比例する。このような符号量をより削減するために、以下に説明する変形例に係る手法が採用されてもよい。
上述した実施形態に係る画像符号化装置10及び画像復号装置60は、衛星放送、ケーブルTVなどの有線放送、インターネット上での配信、及びセルラー通信による端末への配信などにおける送信機若しくは受信機、光ディスク、磁気ディスク及びフラッシュメモリなどの媒体に画像を記録する記録装置、又は、これら記憶媒体から画像を再生する再生装置などの様々な電子機器に応用され得る。以下、4つの応用例について説明する。
図34は、上述した実施形態を適用したテレビジョン装置の概略的な構成の一例を示している。テレビジョン装置900は、アンテナ901、チューナ902、デマルチプレクサ903、デコーダ904、映像信号処理部905、表示部906、音声信号処理部907、スピーカ908、外部インタフェース909、制御部910、ユーザインタフェース911、及びバス912を備える。
図35は、上述した実施形態を適用した携帯電話機の概略的な構成の一例を示している。携帯電話機920は、アンテナ921、通信部922、音声コーデック923、スピーカ924、マイクロホン925、カメラ部926、画像処理部927、多重分離部928、記録再生部929、表示部930、制御部931、操作部932、及びバス933を備える。
図36は、上述した実施形態を適用した記録再生装置の概略的な構成の一例を示している。記録再生装置940は、例えば、受信した放送番組の音声データ及び映像データを符号化して記録媒体に記録する。また、記録再生装置940は、例えば、他の装置から取得される音声データ及び映像データを符号化して記録媒体に記録してもよい。また、記録再生装置940は、例えば、ユーザの指示に応じて、記録媒体に記録されているデータをモニタ及びスピーカ上で再生する。このとき、記録再生装置940は、音声データ及び映像データを復号する。
図37は、上述した実施形態を適用した撮像装置の概略的な構成の一例を示している。撮像装置960は、被写体を撮像して画像を生成し、画像データを符号化して記録媒体に記録する。
ここまで、図1〜図37を用いて、一実施形態に係る画像符号化装置10及び画像復号装置60について説明した。本実施形態によれば、画像の量子化及び逆量子化の際に使用される量子化行列を定義する量子化行列パラメータが、シーケンスパラメータセット及びピクチャパラメータセットとは異なる量子化行列パラメータセット(QMPS)内に挿入される。それにより、量子化行列の更新の際に量子化行列パラメータ以外のパラメータを符号化することも、量子化行列パラメータ以外のパラメータの更新の際に量子化行列パラメータを符号化することも不要となる。従って、量子化行列の更新に伴う符号化効率の低下が緩和され、あるいは符号化効率が向上する。特に、量子化行列のサイズがより大きい場合、又はピクチャごとに定義される量子化行列の数がより多い場合には、本明細書で開示した手法による符号量の削減は、一層効果的となる。
(1)
量子化行列を定義する量子化行列パラメータがシーケンスパラメータセット及びピクチャパラメータセットとは異なるパラメータセット内に設定された符号化ストリームから、前記量子化行列パラメータを取得する取得部と、
前記取得部により取得される前記量子化行列パラメータに基づいて、前記符号化ストリームから復号されるデータを逆量子化する際に用いられる量子化行列を設定する設定部と、
前記設定部により設定される量子化行列を用いて、前記符号化ストリームから復号される前記データを逆量子化する逆量子化部と、
を備える画像処理装置。
(2)
前記量子化行列パラメータを含むパラメータセットは、量子化行列以外の符号化ツールに関連する他の符号化パラメータをも設定可能な共用のパラメータセットであり、
前記取得部は、前記共用のパラメータセット内に前記量子化行列パラメータが設定されている場合に、当該量子化行列パラメータを取得する、
前記(1)に記載の画像処理装置。
(3)
前記取得部は、前記共用のパラメータセットに含まれるフラグを参照することにより、前記共用のパラメータセット内に前記量子化行列パラメータが設定されているかを判定する、前記(2)に記載の画像処理装置。
(4)
前記共用のパラメータセットは、適応パラメータセット(Adaptation Parameter Set)である、前記(2)又は前記(3)に記載の画像処理装置。
(5)
前記設定部は、第1の適応パラメータセットの後に復号される第2の適応パラメータセット内に前記第1の適応パラメータセットへの参照が含まれる場合に、前記第1の適応パラメータセットから取得された前記量子化行列パラメータに基づいて設定した量子化行列を、前記第2の適応パラメータセットに対応する量子化行列として再利用する、前記(4)に記載の画像処理装置。
(6)
前記設定部は、第3の適応パラメータセット内に当該第3の適応パラメータセットへの参照が含まれる場合に、当該第3の適応パラメータセットに対応する量子化行列として既定の量子化行列を設定する、前記(5)に記載の画像処理装置。
(7)
前記設定部は、第1のパラメータセットについての第1の量子化行列のコピーを指示するコピーパラメータが第2のパラメータセットに含まれる場合には、前記第1の量子化行列をコピーすることにより、第2の量子化行列を設定する、前記(1)に記載の画像処理装置。
(8)
前記量子化行列パラメータを含む各パラメータセットは、各パラメータセットを識別する識別子を有し、
前記コピーパラメータは、コピー元のパラメータセットの識別子を含む、
前記(7)に記載の画像処理装置。
(9)
各パラメータセットは、複数の種類の量子化行列をそれぞれ定義する前記量子化行列パラメータを含み、
前記コピーパラメータは、前記第1の量子化行列の種類を指定する種類パラメータを含む、
前記(8)に記載の画像処理装置。
(10)
前記設定部は、第3のパラメータセットに含まれる前記コピー元のパラメータセットの識別子が前記第3のパラメータセットの識別子に等しい場合には、前記第3のパラメータセットについての第3の量子化行列として、既定の量子化行列を設定する、前記(8)に記載の画像処理装置。
(11)
前記設定部は、前記第2の量子化行列のサイズが前記第1の量子化行列のサイズよりも大きい場合には、コピーした前記第1の量子化行列の要素を補間することにより、前記第2の量子化行列を設定する、前記(7)に記載の画像処理装置。
(12)
前記設定部は、前記第2の量子化行列のサイズが前記第1の量子化行列のサイズよりも小さい場合には、コピーした前記第1の量子化行列の要素を間引くことにより、前記第2の量子化行列を設定する、前記(7)に記載の画像処理装置。
(13)
前記設定部は、コピーされる量子化行列の残差成分を指定する残差指定パラメータが前記第2のパラメータセットに含まれる場合には、コピーした前記第1の量子化行列に前記残差成分を加算することにより、前記第2の量子化行列を設定する、前記(7)に記載の画像処理装置。
(14)
前記量子化行列パラメータを含む各パラメータセットは、各パラメータセットを識別するパラメータセット識別子を有し、
前記逆量子化部は、スライスヘッダにおいて指定される前記パラメータセット識別子により識別されるパラメータセットに含まれる量子化行列パラメータに基づいて前記設定部により設定される量子化行列を、各スライスについて使用する、
前記(1)に記載の画像処理装置。
(15)
前記量子化行列パラメータを含むパラメータセットは、量子化行列以外の符号化ツールに関連する他の符号化パラメータをさらに含む、前記(7)〜(14)のいずれか1項に記載の画像処理装置。
(16)
前記量子化行列パラメータ及び前記他の符号化パラメータは、各パラメータセットを識別するパラメータセット識別子とは別に定義される補助識別子ごとにグループ化され、
前記取得部は、前記量子化行列パラメータを、前記補助識別子を用いて取得する、
前記(15)に記載の画像処理装置。
(17)
前記パラメータセット又は他のパラメータセットにおいて、複数の前記補助識別子の組合せに関連付けられる組合せ識別子が定義され、
前記取得部は、各スライスのスライスヘッダにおいて指定される前記組合せ識別子を取得し、取得した前記組合せ識別子に関連付けられる前記補助識別子を用いて前記量子化行列パラメータを取得する、
前記(16)に記載の画像処理装置。
(18)
量子化行列を定義する量子化行列パラメータがシーケンスパラメータセット及びピクチャパラメータセットとは異なるパラメータセット内に設定された符号化ストリームから、前記量子化行列パラメータを取得することと、
取得された前記量子化行列パラメータに基づいて、前記符号化ストリームから復号されるデータを逆量子化する際に用いられる量子化行列を設定することと、
設定された量子化行列を用いて、前記符号化ストリームから復号される前記データを逆量子化することと、
を含む画像処理方法。
(19)
データを量子化行列を用いて量子化する量子化部と、
前記量子化部により前記データを量子化する際に使用される量子化行列を定義する量子化行列パラメータを設定する設定部と、
前記設定部により設定される前記量子化行列パラメータをシーケンスパラメータセット及びピクチャパラメータセットとは異なるパラメータセット内に符号化する符号化部と、 を備える画像処理装置。
(20)
データを量子化行列を用いて量子化することと、
前記データを量子化する際に使用される前記量子化行列を定義する量子化行列パラメータを設定することと、
設定された前記量子化行列パラメータをシーケンスパラメータセット及びピクチャパラメータセットとは異なるパラメータセット内に符号化することと、
を含む画像処理方法。
16 量子化部
120 パラメータ生成部
130 挿入部
60 画像処理装置(画像復号装置)
63 逆量子化部
160 パラメータ取得部
170 設定部
Claims (10)
- 符号化ビットストリームを受信し、
第2の識別値を有する現在の量子化行列がコピー元の量子化行列をコピーすることにより生成されるか否かを示す、第1の情報を前記符号化ビットストリームから復号し、
前記現在の量子化行列が前記コピー元の量子化行列をコピーすることにより生成されることを前記第1の情報が示す場合:
第1の識別値を示す第2の情報を復号し、
前記第1の識別値が前記第2の識別値に等しくない場合、少なくとも部分的に前記第1の識別値に基づいて、または、前記第1の識別値と行列のサイズおよび行列のタイプの少なくとも1つとに基づいて、コピー元の量子化行列を識別し、
前記第1の識別値が前記第2の識別値に等しい場合、規定の行列を前記コピー元の量子化行列として使用し、
前記コピー元の量子化行列をコピーすることによって現在の量子化行列を生成し、
前記現在の量子化行列を使用して画像を処理する、
ように構成された回路を備える、
画像処理装置。 - 前記行列のタイプは、予測モードおよび色成分の少なくとも1つの組み合わせを含む、
請求項1に記載の画像処理装置。 - 前記予測モードおよび前記色成分の少なくとも1つの組み合わせは、ルマ成分のイントラ予測と、クロマ成分のイントラ予測と、ルマ成分のインター予測と、クロマ成分のインター予測と、を含む、
請求項2に記載の画像処理装置。 - 前記予測モードおよび前記色成分の少なくとも1つの組み合わせは、Y成分のイントラ予測と、Cb成分のイントラ予測と、Cr成分のイントラ予測と、Y成分のインター予測と、Cb成分のインター予測と、Cr成分のインター予測と、を含む、
請求項2に記載の画像処理装置。 - 前記第2の識別値を有する現在の量子化行列が前記コピー元の量子化行列をコピーすることによって生成されないことを前記第1の情報が示す場合、
前記現在の量子化行列を復号し、
復号された前記現在の量子化行列を使用して前記画像を処理する、
ようにさらに構成される、請求項1に記載の画像処理装置。 - 符号化ビットストリームを受信するステップと、
第2の識別値を有する現在の量子化行列がコピー元の量子化行列をコピーすることにより生成されるか否かを示す、第1の情報を前記符号化ビットストリームから復号するステップと、
前記現在の量子化行列が前記コピー元の量子化行列をコピーすることにより生成されることを前記第1の情報が示す場合:
第1の識別値を示す第2の情報を復号し、
前記第1の識別値が前記第2の識別値に等しくない場合、少なくとも部分的に前記第1の識別値に基づいて、または、前記第1の識別値と行列のサイズおよび行列のタイプの少なくとも1つとに基づいて、コピー元の量子化行列を識別し、
前記第1の識別値が前記第2の識別値に等しい場合、規定の行列を前記コピー元の量子化行列として使用するステップと、
前記コピー元の量子化行列をコピーすることによって現在の量子化行列を生成し、
前記現在の量子化行列を使用して画像を処理するステップと、
を備える、
画像処理方法。 - 前記行列のタイプは、予測モードおよび色成分の少なくとも1つの組み合わせを含む、
請求項6に記載の画像処理方法。 - 前記予測モードおよび前記色成分の少なくとも1つの組み合わせは、ルマ成分のイントラ予測と、クロマ成分のイントラ予測と、ルマ成分のインター予測と、クロマ成分のインター予測と、を含む、
請求項7に記載の画像処理方法。 - 前記予測モードおよび前記色成分の少なくとも1つの組み合わせは、Y成分のイントラ予測と、Cb成分のイントラ予測と、Cr成分のイントラ予測と、Y成分のインター予測と、Cb成分のインター予測と、Cr成分のインター予測と、を含む、
請求項7に記載の画像処理方法。 - 前記第2の識別値を有する現在の量子化行列が前記コピー元の量子化行列をコピーすることによって生成されないことを前記第1の情報が示す場合、
前記現在の量子化行列を復号し、
復号された前記現在の量子化行列を使用して前記画像を処理する、
請求項6に記載の画像処理方法。
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