TWI442776B - 動向量預測編碼方法、動向量預測解碼方法、動畫像編碼裝置、動畫像解碼裝置及其程式 - Google Patents

動向量預測編碼方法、動向量預測解碼方法、動畫像編碼裝置、動畫像解碼裝置及其程式 Download PDF

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Description

動向量預測編碼方法、動向量預測解碼方法、動畫像編碼裝置、動畫像解碼裝置及其程式
本發明係關於一種預測編碼動向量的動畫像編碼技術。尤其本發明係關於一種用以提高動向量之預測效率，且提高動畫像之編碼效率的動向量預測編碼方法、動向量預測解碼方法、動畫像編碼裝置、動畫像解碼裝置及其程式。
本案係根據2010年2月9日向日本提出申請的特願2010-26129號而主張優先權，並將該內容援用於此。
在如以H.264為代表之使用動補償的動畫像編碼方式中，係為了有效率地編碼動向量，而進行動向量之預測編碼。
第10圖係顯示習知動畫像編碼裝置中的動補償部之構成例。習知動畫像編碼裝置中的動補償部100，係具備動搜尋部101、動向量記憶體102、動向量預測部103及預測殘差(residual)算出部104。
動搜尋部101，係當輸入有編碼對象區塊之影像信號時，藉由與已編碼之參照畫像的解碼信號對照而進行動搜尋，且算出動向量並儲存於動向量記憶體102。動向量預測部103，係將供位於編碼對象區塊近鄰的已編碼區塊之編碼用的動向量從動向量記憶體102讀出，且使用此等動向量作為參照動向量而算出預測動向量。預測殘差算出部104，係算出動搜尋部101所算出的動向量、與動向量預測部103所算出的預測動向量之殘差，且輸出動向量預測殘差。該動向量預測殘差被編碼，並輸出作為動向量之編碼資訊。
第11圖係習知動畫像解碼裝置中的動補償部之構成例。習知動畫像解碼裝置中的動補償部200，係具備動向量算出部201、預測信號製作部202、動向量記憶體203及動向量預測部204。
動向量算出部201，係將從編碼串(code stream)解碼後的動向量預測殘差、與動向量預測部204所預測的預測動向量予以相加而生成動向量，且將該動向量儲存於動向量記憶體203，並且輸出至預測信號製作部202。預測信號製作部202，係按照動向量從已解碼之參照畫像中讀出解碼信號，且輸出作為解碼對象區塊之預測信號。動向量預測部204，係將供位於解碼對象區塊近鄰的已解碼區塊之解碼用的動向量從動向量記憶體203讀出，且使用此等動向量作為參照動向量而算出預測動向量。
作為有關如以上的動向量預測編碼之技術，習知有如下的技術。
(a)　中值(median)預測編碼(H.264等)[以下，稱為習知技術a]
(b)　依參照動向量指定之預測編碼[以下，稱為習知技術b]
第12圖係說明習知動向量之預測編碼方式之例的示意圖。在習知技術a及習知技術b中，當編碼(解碼亦同)動向量時，係將如第12圖所示之位於編碼對象區塊近鄰的已編碼區塊之動向量(已編碼動向量)，使用作為參照動向量而進行預測，並進行動向量之編碼。
具體而言，在習知技術a中，係使用參照動向量之中值作為預測動向量，而對編碼對象區塊之動向量、與預測動向量之誤差(稱為動向量預測殘差)進行編碼(參照非專利文獻1)。
又，在習知技術b中，編碼裝置(編碼器)係選擇參照動向量之中利用於預測的動向量，且將與動向量預測殘差一同利用於預測的參照動向量之識別符(identifier)進行編碼(參照非專利文獻2)。
又，習知有一種依樣式匹配(template matching)之動向量預測的技術(以下，稱為習知技術c)，作為預測編碼對象區塊之動向量本身的技術，而非是求出動向量預測殘差並對動向量進行編碼者。該習知技術c，係在編碼側不對動向量進行編碼而是進行動補償用的動向量預測方法(參照非專利文獻3)。
第13圖係說明習知依樣式匹配之動向量預測的示意圖。在習知技術c中，係當預測編碼對象區塊之動向量時，利用如第13圖以倒L字型之區域顯示的編碼對象區塊之近鄰、且已編碼之畫素的集合(將此稱為樣式)，在參照畫像上針對預定的搜尋範圍進行動搜尋(將該處理稱為樣式匹配)。具體而言，有關預定的搜尋範圍內之各動向量，係在以動向量部分將參照畫像上位於與樣式相同之位置的區域予以錯開後的區域(稱為匹配區域)、與樣式之間，求出SAD(Sum of Absolute Differences：絕對誤差和)等的相似度並進行搜尋。利用藉此而得的動向量進行動補償。由於在解碼側也可以已解碼畫素之集合的樣式進行相同的處理，所以具有不編碼動向量就可進行動補償的優點。
(非專利文獻1)角野、菊池、鈴木、“改定三版H.264/AVC教科書”原地(in-place)R&D發行，2009,pp.123-125.
(非專利文獻2)T. Yamamoto,“A new scheme for motion vector predictor encoding”,ITU-T SG16/Q6,32nd VCEG Meeting,San Jose,April 2007.
(非專利文獻3)小林、鈴木、文()、堀越、“伴隨使用樣式匹配之移動預測方法的預測資訊量削減”、圖像編碼論文集資料、2005,pp. 17-18.
在前述的習知技術a、b中，係在近鄰的區塊中沒有對預測有效的參照動向量之情況時，動向量的預測效率會降低。亦被認為不只是將編碼對象區塊之近鄰、也包含更寬範圍的多數個區塊之參照動向量，利用於預測中。但是，在以習知技術之方法進行時，將招致預測效率或編碼效率之惡化。
第14圖係說明習知技術的問題之示意圖。如第14圖所示，在編碼對象區塊之近鄰區塊為物件(object)Obj之境界的情況與有遮蔽(occlusion)的情況(在參照畫像中近鄰區塊之對應點被某個物件隱藏的情況)，又，在物件非為剛體的情況時，該近鄰區塊的參照動向量，有時並不適於編碼對象區塊之動向量預測，或因進行畫面內編碼(intra coding)而不存在參照動向量本身。在此種情況，無論是在習知技術a及習知技術b中之任一個，預測效率皆變差。
另一方面，如第14圖之虛線所示的區塊，有未含於候補中的區塊之動向量對預測變得有效的情況。為了將此種動向量利用於預測中，並非只將最近鄰的區塊當作候補，而是增多成為候補的區塊，此是可以容易類推的。然而，在增多了成為候補的區塊之情況，在習知技術a中恐有非適當的參照動向量合於候補中使得預測效率反而惡化之虞。又，在習知技術b中，由於會招致利用於預測中的參照動向量之識別符之編碼量增加，所以有編碼效率反而惡化之虞。
相對於此，習知技術c，是一種在編碼側不編碼動向量而進行動補償用的動向量預測方法。因此，考慮將之應用於前述習知技術之課題中。亦即，考慮：使用習知技術c之樣式匹配而製作預測動向量，且從此預測動向量與藉由通常的動搜尋而求得的編碼對象區塊之動向量中求出動向量預測殘差並予以編碼。該情況，會有如下問題。
在依習知技術c的動向量預測中，係與習知技術a或習知技術b不同，可不利用編碼對象區塊之近鄰區塊的已編碼動向量而進行搜尋。因此，即使在已編碼動向量並非對預測有效的情況時，亦有可製作有效的預測動向量之可能性。然而，由於只是根據樣式決定預測動向量，所以會有將指向與編碼對象區塊無關的區域之動向量當作預測動向量，使預測效率惡化的情況。
本發明係謀求上述課題之解決，其目的在於提高動向量之預測效率，且提高動畫像之編碼效率。在此，所謂動向量之預測效率，係指成為預測對象的動向量與預測動向量之相似程度之意。具體而言，在此等二個向量之差分向量的長度較小時預測效率會較高。
本發明之概要，係如下所述。本發明，係針對編碼側及解碼側之各區塊，以如下方法進行動向量預測。
(1)利用多數個(N個)1次候補參照動向量。
(2)在解碼側對編碼(解碼)對象區塊開始解碼的時點只利用已解碼的資訊，並求出顯示各1次候補參照動向量只有哪一個適於預測的評估值(以下，稱為可靠度)。
(3)按照可靠度，將1次候補參照動向量調整成M(＜N)個2次候補參照動向量。
(4)利用M個2次候補參照動向量製作預測動向量。
詳言之，在本發明的實施形態中，係進行以下的處理1至處理3，作為與習知同樣的動向量預測編碼(以下的處理4)之前處理。
[處理1]首先，將位於編碼對象區塊之近鄰的已編碼區塊之編碼用的動向量及由預定值之動向量所構成的N個(N為2以上之整數)動向量中之至少一方，抽出作為1次候補參照動向量。
[處理2]其次，針對N個1次候補參照動向量之各個，使用已編碼、或已解碼之畫像資訊，算出定量表示編碼對象區塊之動向量預測中之有效性的可靠度。
[處理3]將N個1次候補參照動向量之中可靠度較大之高階M個(M為1以上且未滿N之整數)的1次候補參照動向量，選出作為2次候補參照動向量。
[處理4]使用2次候補參照動向量算出編碼對象區塊之預測動向量，且將以編碼對象區塊之移動藉搜尋求出的動向量、與預測動向量之殘差，編碼作為動向量之編碼資訊。作為使用2次候補參照動向量算出編碼對象區塊之預測動向量的處理，例如可採用如下習知方法：選擇M個2次候補參照動向量之中央值、或選擇M個2次候補參照動向量之中預測殘差最小的2次候補參照動向量，且將該動向量之識別符與預測殘差一起編碼等。
如以上所述，本發明，並非只將編碼對象區塊之近鄰的區塊、而是也包含預定範圍的多數個動向量當作1次候補參照動向量。其次，針對各個1次候補參照動向量，利用已編碼之資訊、或已解碼之資訊進行可靠度之計算。按照可靠度調整1次候補參照動向量，且將調整後的結果當作2次候補參照動向量。以後的處理，係將2次候補參照動向量當作輸入，並使用與習知動向量預測編碼相同的方法求出預測動向量，且對預測動向量與動向量之預測殘差進行編碼。
即使在本發明的動向量預測解碼之情況，也是並非只將解碼對象區塊之近鄰的區塊、而是也包含周邊的多數個動向量當作1次候補參照動向量。其次，針對各個1次候補參照動向量，利用已解碼之資訊進行可靠度之計算。按照可靠度調整1次候補參照動向量，且將調整後的結果當作2次候補參照動向量。以後的處理，係將2次候補參照動向量當作輸入，並使用與習知動向量預測解碼相同的方法求出預測動向量，且在解碼後的預測殘差中加上預測動向量而算出動向量。
本發明中，係藉由進行上述處理1至3，而進行參照動向量之調整。該調整，係連在解碼側亦可以沒有來自編碼側之附加資訊來實現，且在2次候補參照動向量中，包含有對預測有效的動向量。因此，可比前述的習知技術a、b及c更提高預測效率。
又，一般而言，當提高動向量之預測效率時，動向量預測殘差之熵(entropy)會減少，且動向量之編碼量會變小。由於動畫像之編碼資料係包含動向量之編碼量，所以可比利用習知技術a、b及c的方式還更可提高動畫像之編碼效率。
以下，使用圖式詳細說明本發明的實施形態。
第1圖係顯示本發明一實施形態之動畫像編碼裝置之構成例的示意圖。本實施形態的動畫像編碼裝置1，尤以動補償部18與習知技術不同，其他部分，則與H.264及其他使用作為編碼器的習知一般的動畫像編碼裝置相同。
動畫像編碼裝置1，係輸入編碼對象之影像信號，且將輸入影像信號之圖框(frame)分割成區塊(block)並針對每一區塊編碼，然後將該編碼資料輸出作為位元串(bit stream)。
為了進行該編碼，預測殘差信號算出部10，係求出輸入影像信號與作為動補償部18之輸出的預測信號之差分，且將該差分輸出作為預測殘差信號。正交轉換部11，係對預測殘差信號進行離散餘弦轉換(DCT)等之正交轉換，且輸出轉換係數。量化部12，係將轉換係數予以量化，且輸出該量化後的轉換係數。資訊源編碼部13，係將量化後的轉換係數進行熵編碼，且輸出作為位元串。
另一方面，量化後的轉換係數，亦被輸入至逆量化部14，且在此被逆量化。逆正交轉換部15，係將作為逆量化部14之輸出的轉換係數進行逆正交轉換，且輸出預測殘差解碼信號。在解碼信號算出部16中，係將該預測殘差解碼信號與作為動補償部18之輸出的預測信號予以相加，且生成編碼後的編碼對象區塊之解碼信號。該解碼信號，係為了使用作為動補償部18中的動補償之參照畫像，而被儲存於圖框記憶體17。
動補償部18，係針對編碼對象區塊之影像信號，參照被儲存於圖框記憶體17的參照畫像而進行動搜尋，且輸出編碼對象區塊之預測信號。又，動補償部18，係為了亦針對動搜尋結果之動向量進行預測編碼，而使用已編碼之資訊進行動向量之預測，且算出動搜尋結果之動向量、與預測動向量之差分，並將結果當作動向量預測殘差而輸出至資訊源編碼部13。
在此，動補償部18，在進行動向量之預測時，並非只使用位於編碼對象區塊之近鄰的已編碼區塊之動向量。亦即，動補償部18，係設定幾個1次候補參照動向量，且從已編碼之資訊中算出該等1次候補參照動向量之可靠度。其次，動補償部18，係在按照可靠度而將該等1次候補參照動向量調整成少數個2次候補參照動向量之後，使用2次候補參照動向量算出預測動向量。使用2次候補參照動向量算出預測動向量的處理，係可使用與習知技術相同的動向量之預測手法來進行。
第2圖係顯示第1圖所示的動補償部18之詳細構成例的示意圖。如第2圖所示，動補償部18，係具備動搜尋部181、動向量記憶體182、1次候補參照動向量設定部183、可靠度計算部184、參照動向量決定部185、動向量預測部186及動向量預測殘差算出部187。
在編碼對象區塊之編碼中的動補償中，首先，動補償部181，係針對輸入影像信號之編碼對象區塊，進行與已編碼之參照畫像的解碼信號對照的動搜尋，且生成預測信號並予以輸出，並且輸出顯示匹配位置的動向量。該動向量係儲存於動向量記憶體182，又輸出至動向量預測殘差算出部187。
1次候補參照動向量設定部183，係將過去被編碼並儲存於動向量記憶體182的動向量或由預定值之動向量所構成的N個(N為2以上之整數)動向量，設定作為1次候補參照動向量，且通知可靠度計算部184。
可靠度計算部184，係針對N個1次候補參照動向量之各個，使用已編碼之畫像資訊(解碼信號)，算出定量表示編碼對象區塊之動向量預測中之有效性的可靠度。
參照動向量決定部185，係將依可靠度計算部184所算出的可靠度較大之順序從高階起M個(M為1以上且未滿N之整數)1次候補參照動向量，選出作為2次候補參照動向量。
動向量預測部186，係使用參照動向量決定部185所選出的2次候補參照動向量，算出編碼對象區塊之預測動向量。在該動向量預測部186的預測動向量之算出方法係可與習知技術相同，例如將2次候補參照動向量之中的中央值(中值)當作預測動向量。又，將具有2次候補參照動向量之中與動搜尋部181所求出的動向量最接近之值者當作預測動向量，且將顯示該動向量的識別符除了通知編碼對象外還可通知解碼側。
動向量預測殘差算出部187，係算出動搜尋部181所算出的動向量、與動向量預測部186所算出的預測動向量之殘差，且將所算出的殘差輸出作為動向量預測殘差。
第3圖係顯示本發明一實施形態的動畫像解碼裝置之構成例的示意圖。本實施形態的動畫像解碼裝置2，尤以動補償部25與習知技術不同，其他部分，則與H.264及其他使用作為解碼器的習知一般的動畫像解碼裝置相同。
動畫像解碼裝置2，係藉由輸入依第1圖所示的動畫像編碼裝置1而編碼後的位元串並予以解碼而輸出解碼畫像之解碼信號。
為了進行該解碼，資訊源解碼部20，係根據所輸入的位元串，對解碼對象區塊之量化轉換係數進行熵解碼，並且解碼動向量預測殘差。逆量化部21，係輸入量化轉換係數，且將此逆量化而輸出解碼轉換係數。逆正交轉換部22，係對解碼轉換係數進行逆正交轉換，且輸出解碼預測殘差信號。在解碼信號算出部23中，係藉由將在動補償部25生成的預測信號與解碼預測殘差信號予以相加，而生成解碼對象區塊之解碼信號。該解碼信號，係輸出至顯示裝置等之外部裝置，並且為了使用作為動補償部25中的動補償之參照畫像，而被儲存於圖框記憶體24。
動補償部25，係使用被儲存於圖框記憶體24的已解碼之資訊進行動向量之預測，且將該預測動向量與資訊源解碼部20所解碼的動向量預測殘差予以相加而算出動向量。其次，動補償部25係以該動向量為基礎而參照圖框記憶體24之參照畫像，生成解碼對象區塊之預測信號。
在此，動補償部25，在進行動向量之預測時，並非只使用位於解碼對象區塊之近鄰的已解碼區塊之動向量。亦即，動補償部25，係設定幾個1次候補參照動向量，且從已解碼之資訊中算出該等1次候補參照動向量之可靠度。其次，動補償部25，係在按照可靠度而調整成少數個2次候補參照動向量之後，使用2次候補參照動向量算出預測動向量。使用2次候補參照動向量算出預測動向量的處理，係可使用與習知技術相同的動向量之預測手法來進行。
第4圖係顯示第3圖所示的動補償部25之詳細構成例的示意圖。如第4圖所示，動補償部25，係具備動向量算出部251、預測信號製作部252、動向量記憶體253、1次候補參照動向量設定部254、可靠度計算部255、參照動向量決定部256及動向量預測部257。
在解碼對象區塊之解碼中的動補償中，首先，動向量算出部251，係將對編碼位元串解碼所得的動向量預測殘差、與動向量預測部257使用已解碼之資訊預測到的預測動向量予以相加，且輸出用於解碼的動向量。該動向量係儲存於動向量記憶體253，又輸出至預測信號製作部252。預測信號製作部252，係讀出顯示所輸入之動向量的參照畫像位置之解碼信號，且輸出作為解碼對象區塊之預測信號。
1次候補參照動向量設定部254，係將過去被解碼並儲存於動向量記憶體253的動向量或由預定值之動向量所構成的N個(N為2以上之整數)動向量，設定作為1次候補參照動向量，且通知可靠度計算部255。
可靠度計算部255，係針對N個1次候補參照動向量之各個，使用已解碼之畫像資訊(解碼信號)，算出定量表示解碼對象區塊之動向量預測中之有效性的可靠度。
參照動向量決定部256，係將依可靠度計算部255所算出的可靠度較大之順序從高階起M個(M為1以上且未滿N之整數)1次候補參照動向量，選出作為2次候補參照動向量。
動向量預測部257，係使用參照動向量決定部256所選出的2次候補參照動向量，算出解碼對象區塊之預測動向量。在該動向量預測部257的預測動向量之算出方法係可與習知技術相同，例如將2次候補參照動向量之中的中央值(中值)當作預測動向量。或是，在編碼側指定用於預測的動向量之識別符的情況時，將顯示該識別符的動向量當作預測動向量。
其次，按照第5圖至第9B圖說明動畫像編碼裝置1中的動補償部18及動畫像解碼裝置2中的動補償部25所進行的處理之中、與本發明關聯的動向量預測之處理。以下，雖然主要是以編碼側的動向量預測之處理為中心加以說明，但是解碼側的動向量預測之處理也是完全相同。
第5圖係顯示動向量預測處理的流程圖。
[步驟S1之處理]
最初，1次候補參照動向量設定部183(或254)，係設定N個1次候補參照動向量。作為設定該N個1次候補參照動向量之方法，例如可使用如下的方法。
[1次候補參照動向量設定例1]
如第6A圖所示，以編碼對象區塊31之位置為基準，並根據此而將預定範圍內所預定之N個動向量Vi(i=1、2、…、N)，當作1次候補參照動向量。該動向量Vi之值，係能以在編碼側與解碼側成為相同值的方式事先任意地決定。亦可將此等動向量Vi之值，事先表格化而保持。
又，若滿足不用編碼對象量Vi之值，就可在編碼側與解碼側使用共通之值的條件，則可將該值使用作為候補。因而，例如亦可事先逐次算出過去的編碼/已解碼之幾張圖框之動向量的統計量，且從該動向量之統計量中選出出現機率較大之N個1次候補參照動向量。
[1次候補參照動向量設定例2]
如第6B圖所示，在編碼對象圖像(picture)3中，將位於編碼對象區塊31之近鄰的多數個(此例中為10個)的已編碼區塊B1至B10之編碼用的動向量，設定作為1次候補參照動向量。即使在此情況，亦可在解碼側，根據已解碼之動向量，設定與在編碼側所用的1次候補參照動向量相同的動向量。
[1次候補參照動向量設定例3]
在前述的設定例1中選擇N1個1次候補參照動向量，在設定例2中選擇N2個1次候補參照動向量，並設定合計N個(N=N1+N2)1次候補參照動向量。
[1次候補參照動向量設定例4]
在此設定例4中，係將已編碼區塊之動向量、與有關此等動向量在預定範圍內的動向量，當作1次候補參照動向量。例如，針對某個已編碼向量之動向量(10,20)，將預定範圍，於X、Y方向分別設為±1之範圍的情況，除了動向量(10,20)以外，動向量(9,20)、(11,20)、(10,19)、(10,21)、(9,19)、(9,21)、(11,19)及(11,21)也當作候補。亦即，相對於1個已編碼區塊之動向量，合計9個1次候補參照動向量會成為候補。將最初納入候補的已編碼區塊之動向量設為K個，當K個全部之周邊也納入候補時，就利用9×K個1次候補參照動向量。但是，只要與解碼側共通，則並非是將全部的已編碼區塊之動向量的周邊納入候補，亦可為一部分。
作為此種的設定效果，可列舉藉由已編碼區塊之動向量的周邊也納入考慮，而提高動向量之預測效率。
[步驟S2之處理]
可靠度計算部184(或255)，係針對1次候補參照動向量設定部183所設定之N個1次候補參照動向量之各個，使用已編碼之資訊算出可靠度。在此，可靠度，係指定量表現編碼(解碼)對象區塊之動向量預測中的1次候補參照動向量之有效性者。該可靠度，係針對N個1次候補參照動向量，在解碼側對編碼對象區塊開始解碼的時點只利用已解碼之資訊來計算。
第7圖係顯示可靠度算出處理之一例的流程圖；第8圖係說明使用樣式匹配的可靠度之求出方法的示意圖。
作為可靠度之求出方法的一例，係針對應用樣式匹配的方法加以說明。在第8圖之編碼對象圖像3中，求出編碼對象區塊31之預測動向量。樣式32，係鄰接於編碼對象區塊31之已編碼畫素的集合(此例中為由編碼對象區塊31之左與上的畫素群所構成的倒L字型之區域)。另外，倒L字型之區域的寬度(厚度)，例如雖然為2畫素左右，但是亦可為1畫素或可為3畫素以上。參照畫像4，係已編碼或已解碼之圖像。參照畫像4中的對應位置區塊41，係位於與編碼對象圖像3內的編碼對象區塊31之位置相同的位置之區塊。
在第7圖之可靠度算出處理中，在步驟S21，係在參照畫像4上，求出以欲計算可靠度的1次候補參照動向量Vi部分，將空間上與樣式32相同的區域(鄰接於對應位置區塊41的倒L字型之區域)予以錯開後的區域，且將此區域取得作為匹配對象區域42。
其次，在步驟S22中，係算出編碼對象區塊31之樣式32、與參照畫像4中的匹配對象區域42之相似度，且將此相似度設定作為1次候補參照動向量Vi之可靠度。
作為相似度指標之一例，係有SAD(Sum Of Absolute Differences：絕對誤差和)。由於SAD越小，該1次候補參照動向量Vi，接近編碼對象區塊31之移動的可能性就越高，所以可獲得可靠度較高的參照動向量。作為可靠度計算部184所利用的可靠度之指標，只要顯示樣式32與匹配對象區域42之相似度者，亦可為其他。除了前述的SAD以外亦可使用SSD(Sum Of Squared Differences：平方誤差和)、SATD(Sum of Absolute Transformed Differences：絕對轉換誤差和)等。此等均成為表示值越小可靠度越高的尺度。
樣式32，由於與編碼對象區塊31之畫像信號的關聯較高，所以當使用依此的相似度時，就可指定對動向量預測有效的2次候補參照區塊。
[步驟S3之處理]
其次，在參照動向量決定部185(或256)中，根據各1次候補參照動向量之可靠度資訊，將N個1次候補參照動向量調整成M個(1≦M＜N)2次候補參照動向量。
第9A圖係參照動向量決定處理之流程圖。在步驟S31中，參照動向量決定部185，係降順序地排列以可靠度計算部184計算所得的1次候補參照動向量之可靠度，且將可靠度為高階M個1次候補參照動向量設定作為2次候補參照動向量。
第9B圖係其他參照動向量決定處理之流程圖，且顯示考慮到1次候補參照動向量之數未滿M個情況時之參照動向量決定處理之例。
例如，在1次候補參照動向量中包含有多數個畫面內區塊(intra block)的情況等，有可能1次候補參照動向量之數未滿預定數之M個情況。在該情況下，係以如下決定2次候補參照動向量作為參照動向量。
首先，在步驟S32中，判定1次候補參照動向量之數N是否比M大。在N大於M時，處理會前進至步驟S33，且與前述的步驟S31同樣，針對可靠度將高階M個1次候補參照動向量設定作為2次候補參照動向量。在可實際使用的1次候補參照動向量之數N並未比M還大時，處理就會前進至步驟S34，且將N個1次候補參照動向量設定作為2次候補參照動向量。
[步驟S4之處理]
動向量預測部186(或257)，係利用參照動向量決定部185所選出的2次候補參照動向量，並製作編碼對象區塊之預測動向量。本實施形態中重要之點，係在於藉由可靠度來調整多數個1次候補參照動向量，藉此使用可靠度較高的2次候補參照動向量，求出用以算出動向量預測殘差的預測動向量。因而，從2次候補參照動向量求出預測動向量的處理，係可與第10圖或第11圖中說明的習知技術之動向量預測部103(或204)之處理相同。但是，並不一定要為與習知技術相同的處理，亦可藉由不同的處理求出預測動向量，並實施本實施形態。
以上說明的動向量預測編碼及動向量預測解碼之處理，即使藉由電腦與軟體程式亦可實現。又，將該程式記錄於電腦可讀取之記錄媒體，亦可透過網路來提供。
以上，雖然已參照圖式就本發明之實施形態加以說明，但是具體的構成並非被限於此等的實施形態，亦可包含未脫離本發明之要旨的範圍之設計等(構成之附加、省略、置換、及其他的變更)。本發明並未依前述的說明而被限定，只受所檢附的申請專利範圍所限定。
(產業上之可利用性)
本發明係可用於預測編碼動向量的動畫像編碼及動畫像解碼技術。依據本發明，可提高動向量之預測效率，且可提高動畫像之編碼效率。
1．．．動畫像編碼裝置
2．．．動畫像解碼裝置
3．．．編碼對象圖像
4．．．參照畫像
10．．．預測殘差信號算出部
11．．．正交轉換部
12．．．量化部
13．．．資訊源編碼部
14、21．．．逆量化部
15、22．．．逆正交轉換部
16．．．解碼信號算出部
17、24．．．圖框記憶體
18、25、100．．．動補償部
20．．．資訊源解碼部
23．．．解碼信號算出部
31．．．編碼對象區塊
32．．．樣式
41‧‧‧對應位置區塊
42‧‧‧匹配對象區域
101、181‧‧‧動搜尋部
102、182、253‧‧‧動向量記憶體
183、254‧‧‧1次候補參照動向量設定部
184、255‧‧‧可靠度計算部
185、256‧‧‧參照動向量決定部
103、186、257‧‧‧動向量預測部
104‧‧‧預測殘差算出部
187‧‧‧動向量預測殘差算出部
251‧‧‧動向量算出部
252‧‧‧預測信號製作部
B1至B10‧‧‧已編碼區塊
Vi‧‧‧動向量(1次候補參照動向量)
第1圖係顯示本發明一實施形態之動畫像編碼裝置的方塊圖。
第2圖係顯示第1圖之動補償部的方塊圖。
第3圖係顯示本發明一實施形態之動畫像解碼裝置的方塊圖。
第4圖係顯示第3圖之動補償部的方塊圖。
第5圖係顯示本發明一實施形態之動向量預測處理的流程圖。
第6A圖係顯示本發明一實施形態之1次候補參照動向量的第1設定例之示意圖。
第6B圖係顯示本發明一實施形態之1次候補參照動向量的第2設定例之示意圖。
第7圖係顯示本發明一實施形態之可靠度算出處理之一例的流程圖。
第8圖係顯示本發明一實施形態之使用樣式匹配的可靠度求出方法之示意圖。
第9A圖係顯示本發明一實施形態之參照動向量決定處理之一例的流程圖。
第9B圖係顯示本發明一實施形態之參照動向量決定處理之另一例的流程圖。
第10圖係顯示習知動畫像編碼裝置中之動補償部的方塊圖。
第11圖係顯示習知動畫像解碼裝置中之動補償部的方塊圖。
第12圖係顯示習知動向量的預測編碼方式之例的示意圖。
第13圖係顯示依習知樣式匹配之動向量預測的示意圖。
第14圖係顯示習知技術之問題的示意圖。
18．．．動補償部
181．．．動搜尋部
182．．．動向量記憶體
183．．．1次候補參照動向量設定部
184．．．可靠度計算部
185．．．參照動向量決定部
186．．．動向量預測部
187．．．動向量預測殘差算出部

Claims (16)

  1. 一種動向量預測編碼方法，係將編碼對象畫像分割成複數個區塊，且針對每一前述區塊使用動補償予以編碼的動畫像編碼方式中之動向量預測編碼方法，其具有：使用已編碼之參照畫像，藉由進行前述編碼對象畫像中的編碼對象區塊之動搜尋而算出動向量的步驟；將用於已編碼區塊之編碼的動向量或由預定值之動向量所構成的N個(N為2以上之整數)動向量，抽出作為1次候補參照動向量的步驟；針對前述N個1次候補參照動向量之各個使用已編碼之畫像資訊，算出定量表示前述編碼對象區塊之動向量預測中之有效性的前述1次候補參照動向量之可靠度的步驟；將前述N個1次候補參照動向量之中前述可靠度較大之高階M個(M為1以上且未滿N之預定整數)1次候補參照動向量，選出作為2次候補參照動向量的步驟；以及使用前述2次候補參照動向量算出前述編碼對象區塊之預測動向量，且將依前述動搜尋而算出的動向量與前述預測動向量之殘差，編碼作為動向量之編碼資訊的步驟；在前述從N個1次候補參照動向量中選出前述2次參照候補參照動向量的步驟中，係選出可靠度較大之高階複數個1次候補參照動向量作為前述2次參照候補 動向量。
  2. 一種動向量預測編碼方法，係將編碼對象畫像分割成複數個區塊，且針對每一前述區塊使用動補償予以編碼的動畫像編碼方式中之動向量預測編碼方法，其具有：使用已編碼之參照畫像，藉由進行前述編碼對象畫像中的編碼對象區塊之動搜尋而算出動向量的步驟；將用於已編碼區塊之編碼的動向量或由預定值之動向量所構成的N個(N為2以上之整數)動向量，抽出作為1次候補參照動向量的步驟；針對前述N個1次候補參照動向量之各個使用已編碼之畫像資訊，算出定量表示前述編碼對象區塊之動向量預測中之有效性的前述1次候補參照動向量之可靠度的步驟；將前述N個1次候補參照動向量之中前述可靠度較大之高階M個(M為1以上且未滿N之預定整數)1次候補參照動向量，選出作為2次候補參照動向量的步驟；以及使用前述2次候補參照動向量算出前述編碼對象區塊之預測動向量，且將依前述動搜尋而算出的動向量與前述預測動向量之殘差，編碼作為動向量之編碼資訊的步驟；在算出前述1次候補參照動向量之可靠度的步驟中，使用鄰接於前述編碼對象區塊的已編碼畫素之集合作為樣式，且將在前述參照畫像上以前述1次候補參照 動向量部分錯開前述樣式之區域後的區域，設定作為匹配對象區域；且將前述樣式之前述已編碼畫素之集合與前述匹配對象區域中的畫素之集合的相似度，算出作為前述可靠度。
  3. 一種動向量預測編碼方法，係將編碼對象畫像分割成複數個區塊，且針對每一前述區塊使用動補償予以編碼的動畫像編碼方式中之動向量預測編碼方法，其具有：使用已編碼之參照畫像，藉由進行前述編碼對象畫像中的編碼對象區塊之動搜尋而算出動向量的步驟；將用於已編碼區塊之編碼的動向量或由預定值之動向量所構成的N個(N為2以上之整數)動向量，抽出作為1次候補參照動向量的步驟；針對前述N個1次候補參照動向量之各個使用已編碼之畫像資訊，算出定量表示前述編碼對象區塊之動向量預測中之有效性的前述1次候補參照動向量之可靠度的步驟；將前述N個1次候補參照動向量之中前述可靠度較大之高階M個(M為1以上且未滿N之預定整數)1次候補參照動向量，選出作為2次候補參照動向量的步驟；以及使用前述2次候補參照動向量算出前述編碼對象區塊之預測動向量，且將依前述動搜尋而算出的動向量與前述預測動向量之殘差，編碼作為動向量之編碼資訊的步驟； 在算出前述1次候補參照動向量之可靠度的步驟中，使用鄰接於前述編碼對象區塊的已編碼畫素之集合作為樣式，且將在前述參照畫像上以前述1次候補參照動向量部分錯開前述樣式之區域後的區域，設定作為匹配對象區域；且將前述樣式之前述已編碼畫素之集合與前述匹配對象區域中的畫素之集合的相似度，算出作為前述可靠度；在前述從N個1次候補參照動向量中選出前述2次參照候補參照動向量的步驟中，係選出可靠度較大之高階複數個1次候補參照動向量作為前述2次參照候補動向量。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之動向量預測編碼方法，其中，在應抽出前述N個1次候補參照動向量只能抽出比前述M個還小的M’個之情況時，將M’個1次候補參照動向量，選出作為前述2次候補參照動向量。
  5. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項所述之動向量預測編碼方法，其中，在抽出前述1次候補參照動向量的步驟中，除了設定用於前述已編碼區塊之編碼的動向量以外，還設定以該動向量之各個為基準的預定範圍內之動向量。
  6. 一種動向量預測解碼方法，係將被分割成複數個區塊並編碼後的動畫像之解碼對象畫像，針對每一前述區塊使用動補償予以解碼的動畫像解碼方式中之動向量預測解碼方法，其具有： 將解碼對象區塊之動向量預測殘差予以解碼的步驟；將用於已解碼區塊之解碼的動向量或由預定值之動向量所構成的N個(N為2以上之整數)動向量，抽出作為1次候補參照動向量的步驟；針對前述N個1次候補參照動向量之各個使用已解碼之畫像資訊，算出定量表示前述解碼對象區塊之動向量預測中之有效性的前述1次候補參照動向量之可靠度的步驟；將前述N個1次候補參照動向量之中前述可靠度較大之高階M個(M為1以上且未滿N之預定整數)1次候補參照動向量，選出作為2次候補參照動向量的步驟；以及使用前述2次候補參照動向量算出前述解碼對象區塊之預測動向量，且將前述解碼後的動向量預測殘差與前述預測動向量予以相加，而算出前述解碼對象區塊之動向量的步驟；在前述從N個1次候補參照動向量中選出前述2次參照候補參照動向量的步驟中，係選出可靠度較大之高階複數個1次候補參照動向量作為前述2次參照候補動向量。
  7. 一種動向量預測解碼方法，係將被分割成複數個區塊並編碼後的動畫像之解碼對象畫像，針對每一前述區塊使用動補償予以解碼的動畫像解碼方式中之動向量預測 解碼方法，其具有：將解碼對象區塊之動向量預測殘差予以解碼的步驟；將用於已解碼區塊之解碼的動向量或由預定值之動向量所構成的N個(N為2以上之整數)動向量，抽出作為1次候補參照動向量的步驟；針對前述N個1次候補參照動向量之各個使用已解碼之畫像資訊，算出定量表示前述解碼對象區塊之動向量預測中之有效性的前述1次候補參照動向量之可靠度的步驟；將前述N個1次候補參照動向量之中前述可靠度較大之高階M個(M為1以上且未滿N之預定整數)1次候補參照動向量，選出作為2次候補參照動向量的步驟；以及使用前述2次候補參照動向量算出前述解碼對象區塊之預測動向量，且將前述解碼後的動向量預測殘差與前述預測動向量予以相加，而算出前述解碼對象區塊之動向量的步驟；在算出前述1次候補參照動向量之可靠度的步驟中，係使用鄰接於前述解碼對象區塊的已解碼畫素之集合作為樣式，且將在已解碼之參照畫像上以前述1次候補參照動向量部分錯開前述樣式之區域後的區域，設定作為匹配對象區域；且將前述樣式之前述已解碼畫素之集合與前述匹配對象區域中的畫素之集合的相似度，算 出作為可靠度。
  8. 一種動向量預測解碼方法，係將被分割成複數個區塊並編碼後的動畫像之解碼對象畫像，針對每一前述區塊使用動補償予以解碼的動畫像解碼方式中之動向量預測解碼方法，其具有：將解碼對象區塊之動向量預測殘差予以解碼的步驟；將用於已解碼區塊之解碼的動向量或由預定值之動向量所構成的N個(N為2以上之整數)動向量，抽出作為1次候補參照動向量的步驟；針對前述N個1次候補參照動向量之各個使用已解碼之畫像資訊，算出定量表示前述解碼對象區塊之動向量預測中之有效性的前述1次候補參照動向量之可靠度的步驟；將前述N個1次候補參照動向量之中前述可靠度較大之高階M個(M為1以上且未滿N之預定整數)1次候補參照動向量，選出作為2次候補參照動向量的步驟；以及使用前述2次候補參照動向量算出前述解碼對象區塊之預測動向量，且將前述解碼後的動向量預測殘差與前述預測動向量予以相加，而算出前述解碼對象區塊之動向量的步驟；在算出前述1次候補參照動向量之可靠度的步驟中，係使用鄰接於前述解碼對象區塊的已解碼畫素之集 合作為樣式，且將在已解碼之參照畫像上以前述1次候補參照動向量部分錯開前述樣式之區域後的區域，設定作為匹配對象區域；且將前述樣式之前述已解碼畫素之集合與前述匹配對象區域中的畫素之集合的相似度，算出作為可靠度；在前述從N個1次候補參照動向量中選出前述2次參照候補參照動向量的步驟中，係選出可靠度較大之高階複數個1次候補參照動向量作為前述2次參照候補動向量。
  9. 如申請專利範圍第6項至第8項中任一項所述之動向量預測解碼方法，其中，在應抽出前述N個1次候補參照動向量只能抽出比前述M個還小的M’個之情況時，將M’個1次候補參照動向量，選出作為前述2次候補參照動向量。
  10. 如申請專利範圍第6項至第8項中任一項所述之動向量預測解碼方法，其中，在抽出前述1次候補參照動向量的步驟中，除了設定用於前述已解碼區塊之解碼的動向量以外，還設定以該動向量之各個為基準的預定範圍內之動向量。
  11. 一種動畫像編碼裝置，係將編碼對象畫像分割成複數個區塊，且針對每一前述區塊使用動補償來編碼動畫像者，其具備：動搜尋部，使用已編碼之參照畫像，藉由進行前述編碼對象畫像中的編碼對象區塊之動搜尋而算出動向 量；1次候補參照動向量設定部，將用於已編碼區塊之編碼的動向量或由預定值之動向量所構成的N個(N為2以上之整數)動向量，抽出作為1次候補參照動向量；可靠度計算部，針對前述N個1次候補參照動向量之各個使用已編碼之畫像資訊，算出定量表示前述編碼對象區塊之動向量預測中之有效性的前述1次候補參照動向量之可靠度；參照動向量決定部，將前述N個1次候補參照動向量之中前述可靠度較大之高階M個(M為1以上且未滿N之預定整數)1次候補參照動向量，選出作為2次候補參照動向量；以及動向量預測部，使用前述2次候補參照動向量算出前述編碼對象區塊之預測動向量，且將依前述動搜尋而算出的動向量與前述預測動向量之殘差，編碼作為動向量之編碼資訊；前述參照動向量決定部係從前述N個1次候補參照動向量中選出可靠度較大之高階複數個1次候補參照動向量，作為前述2次候補參照動向量。
  12. 一種動畫像編碼裝置，係將編碼對象畫像分割成複數個區塊，且針對每一前述區塊使用動補償來編碼動畫像者，其具備：動搜尋部，使用已編碼之參照畫像，藉由進行前述編碼對象畫像中的編碼對象區塊之動搜尋而算出動向 量；1次候補參照動向量設定部，將用於已編碼區塊之編碼的動向量或由預定值之動向量所構成的N個(N為2以上之整數)動向量，抽出作為1次候補參照動向量；可靠度計算部，針對前述N個1次候補參照動向量之各個使用已編碼之畫像資訊，算出定量表示前述編碼對象區塊之動向量預測中之有效性的前述1次候補參照動向量之可靠度；參照動向量決定部，將前述N個1次候補參照動向量之中前述可靠度較大之高階M個(M為1以上且未滿N之預定整數)1次候補參照動向量，選出作為2次候補參照動向量；以及動向量預測部，使用前述2次候補參照動向量算出前述編碼對象區塊之預測動向量，且將依前述動搜尋而算出的動向量與前述預測動向量之殘差，編碼作為動向量之編碼資訊；前述可靠度計算部係使用鄰接於前述解碼對象區塊的已解碼畫素之集合作為樣式，且將在已解碼之參照畫像上以前述1次候補參照動向量部分錯開前述樣式之區域後的區域，設定作為匹配對象區域；且將前述樣式之前述已解碼畫素之集合與前述匹配對象區域中的畫素之集合的相似度，算出作為可靠度。
  13. 一種動畫像解碼裝置，係將被分割成複數個區塊並編碼後的動畫像之解碼對象畫像，針對每一前述區塊使用動 補償予以解碼者，其具備：資訊源解碼部，將解碼對象區塊之動向量預測殘差予以解碼；1次候補參照動向量設定部，將用於已解碼區塊之解碼的動向量或由預定值之動向量所構成的N個(N為2以上之整數)動向量，抽出作為1次候補參照動向量；可靠度計算部，針對前述N個1次候補參照動向量之各個使用已解碼之畫像資訊，算出定量表示前述解碼對象區塊之動向量預測中之有效性的前述1次候補參照動向量之可靠度；參照動向量決定部，將前述N個1次候補參照動向量之中前述可靠度較大之高階M個(M為1以上且未滿N之預定整數)1次候補參照動向量，選出作為2次候補參照動向量；以及動向量預測部，使用前述2次候補參照動向量算出前述解碼對象區塊之預測動向量，且將前述解碼後的動向量預測殘差與前述預測動向量予以相加，而算出前述解碼對象區塊之動向量；前述參照動向量決定部係從前述N個1次候補參照動向量中選出可靠度較大之高階複數個1次候補參照動向量，作為前述2次候補參照動向量。
  14. 一種動畫像解碼裝置，係將被分割成複數個區塊並編碼後的動畫像之解碼對象畫像，針對每一前述區塊使用動補償予以解碼者，其具備： 資訊源解碼部，將解碼對象區塊之動向量預測殘差予以解碼；1次候補參照動向量設定部，將用於已解碼區塊之解碼的動向量或由預定值之動向量所構成的N個(N為2以上之整數)動向量，抽出作為1次候補參照動向量；可靠度計算部，針對前述N個1次候補參照動向量之各個使用已解碼之畫像資訊，算出定量表示前述解碼對象區塊之動向量預測中之有效性的前述1次候補參照動向量之可靠度；參照動向量決定部，將前述N個1次候補參照動向量之中前述可靠度較大之高階M個(M為1以上且未滿N之預定整數)1次候補參照動向量，選出作為2次候補參照動向量；以及動向量預測部，使用前述2次候補參照動向量算出前述解碼對象區塊之預測動向量，且將前述解碼後的動向量預測殘差與前述預測動向量予以相加，而算出前述解碼對象區塊之動向量；在算出前述1次候補參照動向量之可靠度的步驟中，係使用鄰接於前述解碼對象區塊的已解碼畫素之集合作為樣式，且將在已解碼之參照畫像上以前述1次候補參照動向量部分錯開前述樣式之區域後的區域，設定作為匹配對象區域；且將前述樣式之前述已解碼畫素之集合與前述匹配對象區域中的畫素之集合的相似度，算出作為可靠度。
  15. 一種動向量預測編碼程式，係供電腦執行申請專利範圍第1項至第5項中任一項所述的動向量預測編碼方法。
  16. 一種動向量預測解碼程式，係供電腦執行申請專利範圍第6項至第10項中任一項所述的動向量預測解碼方法。
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