WO2015046431A1 - 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、およびプログラム - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a video encoding device, a video decoding device, a video encoding method, a video decoding method, and a program.
- Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2 in the standard methods related to video compression represented by Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2, in the intra prediction (intra prediction), the decoded value of the adjacent encoded block is used as a reference value, and the position along the prediction direction is determined. A method using the above-described reference value as a predicted value for a pixel is used. In this method, a plurality of prediction directions are defined in advance, and the encoding performance can be improved by applying an appropriate prediction direction.
- Non-Patent Document 3 and Non-Patent Document 4 describe a method of weighting reference values based on pixel values of neighboring decoded pixels, not simple reference value copies, in the above-described intra prediction. It is shown.
- Non-Patent Document 5 discloses a method of assigning a weight to a reference pixel based on the result of analysis according to the distance from the reference pixel.
- Non-Patent Documents 1 and 2 when generating a prediction value based on a prediction direction in intra prediction, the correlation of pixel values between pixels decreases as the inter-pixel distance increases. . For this reason, when the block size of the processing block increases, the prediction performance decreases as the distance from the reference pixel increases.
- Non-Patent Documents 3 and 4 improvement in compression performance can be expected for pixels having a small distance from the encoded pixel in the processing block. However, as the distance from the encoded pixel in the processing block increases, the improvement in compression performance cannot be expected.
- Non-Patent Document 5 As described above, the reference pixel is weighted based on the analysis result corresponding to the distance from the reference pixel. For this reason, even if the distance from the reference pixel is increased, an improvement in compression performance can be expected.
- the method shown in Non-Patent Document 5 uses information of inter-coded frames when performing the above-described analysis. For this reason, improvement in compression performance cannot be expected in intra prediction.
- the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to improve compression performance in intra prediction.
- the present invention proposes the following matters in order to solve the above problems.
- the present invention is a moving image encoding apparatus that allows generation of an intra prediction value based on an intra prediction direction, and represents a statistic of a prediction error based on the intra prediction direction as a parameter.
- a prediction error statistic evaluation unit e.g., a prediction error statistic evaluation unit in FIG. 2 that approximates the average and variance described later according to the distance from the reference pixel to the processing pixel along the intra prediction direction.
- a predicted value feature value calculating means for calculating a feature value of a predicted value based on the intra prediction direction for pixels in the vicinity of the processing pixel (for example, equivalent to the predicted value feature value calculating unit 40 in FIG. 2).
- the statistical amount of the prediction error based on the intra prediction direction is expressed as a parameter, and the statistical parameter is approximated according to the distance from the reference pixel to the processing pixel along the intra prediction direction. Further, the feature value of the predicted value based on the intra prediction direction is calculated for the pixels in the vicinity of the processing pixel. Furthermore, a prediction error corresponding to the above-described distance is estimated using the approximate statistic parameter, and the prediction error is reflected on the prediction value based on the intra prediction direction using the calculated feature amount, and a new prediction value is obtained. It was decided to generate.
- control information necessary for expressing the generated new predicted value is only the result of approximating the statistical parameter. For this reason, the increase in the control information provided to each processing block can be suppressed.
- the compression performance can be improved.
- the prediction error statistic evaluation unit evaluates a prediction error statistic based on the intra prediction direction and expresses the statistic parametrically. It is obtained by the statistic parameter calculation means (for example, corresponding to the statistic parameter calculation unit 32 of FIG. 3) and the statistic parameter calculation means according to the distance from the reference pixel to the processing pixel along the intra prediction direction. Based on the intra-prediction direction using parameter approximation means (for example, equivalent to the parameter approximation unit 33 in FIG. 3) and approximation function obtained by the parameter approximation means. Parameter determining means for estimating a statistical amount of prediction error (e.g., corresponding to the parameter determining unit in FIG. 3). It proposes a moving picture coding apparatus.
- the statistical parameter calculation means evaluates the statistical amount of the prediction error based on the intra prediction direction, and expresses the statistical amount parametrically.
- the parameter approximation means approximates the above-described statistical parameter with an approximation function in accordance with the distance from the reference pixel to the processing pixel along the intra prediction direction.
- the parameter determination means estimates the prediction error statistic based on the intra prediction direction using the approximation function obtained by the parameter approximation means.
- the parameter of the statistic is approximated by an approximation function. Accordingly, since the control information necessary for expressing the generated new predicted value is only the coefficient of the approximate function, the bit rate can be further suppressed.
- the statistic parameter calculation unit divides a processing block into a plurality of blocks according to a distance from a reference pixel to a processing pixel along the intra prediction direction.
- Classified into blocks e.g., corresponding to the first segment, the second segment, the third segment, and the fourth segment in FIG. 4
- the parameter approximation means linearly approximates or polynomially approximates the statistic parameter using a representative value (for example, corresponding to a segment number described later) of a distance from a reference pixel to a processing pixel in each of the plurality of divided blocks as a variable.
- a video encoding apparatus characterized by this is proposed.
- the processing parameter is classified into a plurality of divided blocks according to the distance from the reference pixel to the processing pixel along the intra prediction direction by the statistic parameter calculation means.
- the statistic in each of the plurality of divided blocks was evaluated.
- the parameter approximation means linearly or polynomially approximates the statistic parameter using the representative value of the distance from the reference pixel to the processing pixel in each of the plurality of divided blocks as a variable. For this reason, the parameter of the statistic can be approximated according to the distance from the reference pixel to the processing pixel along the intra prediction direction.
- the prediction error statistic evaluation unit uses a Laplace distribution expression for the prediction error histogram as the statistic.
- a video encoding apparatus characterized by this is proposed.
- the Laplace distribution expression for the histogram of the prediction error can be used as the statistic in the moving picture coding apparatus according to any one of (1) to (3).
- the average and variance of the Laplace distribution can be used as the statistical parameter.
- the present invention provides the prediction value calculation means that estimates the prediction error using the statistical parameter, and a processing block Among the pixels, the prediction is performed on a pixel whose distance from the reference pixel is equal to or greater than a predetermined lower limit value and less than a predetermined upper limit value (for example, corresponding to a pixel in the first segment in FIG. 4). Based on the size of the feature amount, the feature amount calculated by the value feature amount calculation unit is compared, and a prediction value of which pixel among the pixels in the processing block is reflected in the prediction error.
- a video encoding device characterized by the above is proposed.
- the prediction value of which pixel among the pixels in the processing block is reflected in the prediction error is the size of the feature amount. The decision was made based on For this reason, the change in the pixel value in consideration of the pixel value correlation between the pixels in the processing block can be reflected in the predicted value of the appropriate pixel.
- the present invention relates to the moving picture coding apparatus according to (6), in which the prediction value calculation means determines which prediction value the pixel is to be reflected in based on the size of the feature amount.
- a plurality of rules that determine whether to be determined in advance, one of the plurality of rules is selected for each processing block, and according to the selected rule, the prediction error of which pixel is predicted.
- a moving picture coding apparatus characterized by determining whether or not to be reflected is proposed.
- one of a plurality of rules is selected for each processing block, and a pixel to be predicted is selected for which a prediction error is reflected.
- the decision was made according to the rules. For this reason, by selecting a rule suitable for an image, it is possible to reflect a change in pixel value in consideration of the pixel value correlation between pixels in the processing block in a predicted value of an appropriate pixel.
- the present invention relates to the moving picture encoding apparatus according to (7), wherein the predicted value calculation means includes a rule that reflects a large prediction error in a pixel having a large feature amount and a small feature amount as the plurality of rules.
- the predicted value calculation means includes a rule that reflects a large prediction error in a pixel having a large feature amount and a small feature amount as the plurality of rules.
- a rule that defines how to determine which pixel the prediction error is reflected on the prediction value based on the size of the feature amount As a rule that defines how to determine which pixel the prediction error is reflected on the prediction value based on the size of the feature amount, A rule for reflecting a large prediction error in a pixel having a large feature amount and a rule for reflecting a large prediction error in a pixel having a small feature amount are provided. For this reason, by appropriately selecting these two rules, it is possible to reflect the change in the pixel value in consideration of the pixel value correlation between the pixels in the processing block in the predicted value of the appropriate pixel.
- the prediction value calculation unit adds the prediction error to a prediction value based on the intra prediction direction.
- a moving picture coding apparatus characterized by generating a new prediction value is proposed.
- the prediction error is added to the prediction value based on the intra prediction direction to generate a new prediction value. For this reason, a new predicted value can be generated by a simple calculation.
- the present invention relates to any one of (1) to (9), wherein the predicted value feature value calculating means corresponds to a diamond-shaped tap centered on a pixel for calculating a feature value.
- the predicted value feature value calculating means corresponds to a diamond-shaped tap centered on a pixel for calculating a feature value.
- a moving picture coding apparatus is proposed in which an average value of predicted values of each pixel in the tap is used as the feature amount.
- the predicted value in the pixel corresponding to the diamond-shaped tap centered on the pixel for calculating the feature amount is included in the tap.
- the average value of the predicted values of each pixel can be used as the feature amount.
- the present invention relates to the predicted value feature value calculating means in a diamond-shaped tap centered on a pixel for calculating a feature value.
- a moving image encoding apparatus characterized in that a value obtained by multiplying an average value of predicted values of each pixel by a coefficient according to a distance from a reference pixel to a pixel for calculating a feature amount is used as the feature amount. is suggesting.
- an average value of predicted values of each pixel in a diamond-shaped tap centered on a pixel for calculating a feature amount is used.
- a value obtained by multiplying the coefficient according to the distance from the reference pixel to the pixel for calculating the feature amount can be used as the feature amount.
- the present invention is a video decoding device that allows generation of an intra prediction value based on intra prediction, and is a parameter of a prediction error statistic based on an intra prediction direction (for example, equivalent to an average and variance described later).
- Statistic parameter determining means e.g., corresponding to the statistic parameter determining unit 131 in FIG. 10) for estimating the statistic of the prediction error using the approximate value, and a prediction value obtained by prediction based on the intra prediction direction
- the predicted value feature quantity calculating means (for example, equivalent to the predicted value feature quantity calculating section 133 in FIG. 10) for calculating the feature value of the predicted value in the pixel near the processing pixel and the statistic parameter determining means.
- a prediction error corresponding to the distance from the reference pixel to the processing pixel is estimated using the statistical parameter, and is calculated by the predicted value feature amount calculation unit
- the prediction error is reflected on the prediction value based on the intra prediction direction (for example, equivalent to the intra prediction value H in FIG. 10) using the collected amount, and corresponds to the new prediction value (for example, the intra prediction value E in FIG. 10). )
- For generating a predicted value for example, corresponding to the second predicted value calculation unit 134 in FIG. 2).
- the prediction error statistic is estimated using the approximate value of the prediction error statistic parameter based on the intra prediction direction.
- the feature value of the prediction value in the pixel near the processing pixel is calculated.
- the prediction error according to the distance from the reference pixel to the processing pixel is estimated using the statistical parameter described above, and the prediction error is reflected on the prediction value based on the intra prediction direction using the calculated feature amount. A new predicted value was generated.
- the prediction value based on the intra prediction direction can be corrected using a statistic that represents the frequency of occurrence of the pixel value change for each distance from the reference pixel along the intra prediction direction. Therefore, a change in the pixel value in consideration of the pixel value correlation between the pixels in the processing block can be reflected in the prediction value based on the intra prediction direction.
- control information necessary for generating a new predicted value is only an approximate value of a statistic parameter. For this reason, the increase in the control information provided to each processing block can be suppressed.
- the compression performance can be improved.
- the Laplace distribution expression for the histogram of prediction errors can be used as a statistic.
- the average and variance of the Laplace distribution can be used as the statistical parameter.
- the present invention provides the prediction value calculation means that estimates the prediction error using the statistical parameter, Among the pixels of which the distance from the reference pixel is greater than or equal to a predetermined lower limit value and less than a predetermined upper limit value (for example, corresponding to the pixels in the first segment in FIG. 4), the predicted value Based on the size of the feature amount, the feature amount calculated by the feature amount calculation unit is compared, and the prediction value of which pixel among the pixels in the processing block is to be reflected in the prediction error.
- a video decoding apparatus characterized by this is proposed.
- the prediction value of which pixel among the pixels in the processing block is to be reflected in the prediction value is determined based on the feature amount. We decided to make a decision based on this. For this reason, the change in the pixel value in consideration of the pixel value correlation between the pixels in the processing block can be reflected in the predicted value of the appropriate pixel.
- the present invention relates to the moving picture decoding apparatus according to (15), wherein the prediction value calculation means determines which prediction value the pixel is to be reflected in based on the size of the feature amount.
- the prediction value calculation means determines which prediction value the pixel is to be reflected in based on the size of the feature amount.
- a moving picture decoding apparatus characterized by deciding whether to reflect is proposed.
- one rule is selected from a plurality of rules for each processing block, and the selected rule to which the prediction error is reflected in the predicted value is selected. It was decided to decide according to. For this reason, by selecting a rule suitable for an image, it is possible to reflect a change in pixel value in consideration of the pixel value correlation between pixels in the processing block in a predicted value of an appropriate pixel.
- the prediction value calculation unit includes, as the plurality of rules, a rule for reflecting a large prediction error in a pixel having a large feature amount, and a pixel having a small feature amount. And a rule that reflects a large prediction error in the video decoding device.
- a rule that defines how to determine which pixel the prediction error is to be reflected on the predicted value based on the size of the feature amount As a rule that defines how to determine which pixel the prediction error is to be reflected on the predicted value based on the size of the feature amount, A rule for reflecting a large prediction error in a pixel having a large amount and a rule for reflecting a large prediction error in a pixel having a small feature amount are provided. For this reason, by appropriately selecting these two rules, it is possible to reflect the change in the pixel value in consideration of the pixel value correlation between the pixels in the processing block in the predicted value of the appropriate pixel.
- the prediction value calculation unit adds the prediction error to a prediction value based on the intra prediction direction, and A moving picture decoding apparatus characterized by generating a large predicted value is proposed.
- the prediction error is added to the prediction value based on the intra prediction direction to generate a new prediction value. For this reason, a new predicted value can be generated by a simple calculation.
- the present invention relates to the moving picture decoding apparatus according to (12) to (18), wherein the predicted value feature value calculating means predicts a pixel corresponding to a diamond-shaped tap centered on a pixel for calculating a feature value.
- the predicted value feature value calculating means predicts a pixel corresponding to a diamond-shaped tap centered on a pixel for calculating a feature value.
- a moving picture decoding apparatus is proposed in which an average value of predicted values of each pixel in the tap is used as the feature amount.
- the present invention relates to the moving picture decoding apparatus according to (12) to (19), wherein the predicted value feature value calculation means predicts each pixel in a diamond-shaped tap centered on a pixel for calculating the feature value.
- a moving picture decoding apparatus has been proposed in which a value obtained by multiplying an average value by a coefficient corresponding to a distance from a reference pixel to a pixel for calculating a feature amount is used as the feature amount.
- the reference pixel is compared with the average value of the predicted values of each pixel in the diamond-shaped tap centered on the pixel whose feature value is calculated.
- a value obtained by multiplying a coefficient according to the distance from the pixel to the pixel for calculating the feature amount can be used as the feature amount.
- the present invention provides a prediction error statistic evaluation unit (for example, equivalent to the prediction error statistic evaluation unit 30 in FIG. 2) and a prediction value feature amount calculation unit (for example, the prediction value feature amount calculation unit 40 in FIG. 2). Equivalent), and a prediction value calculation means (e.g., equivalent to the second prediction value calculation unit 50 in FIG.
- the prediction error statistic evaluation unit expresses a parameter of a prediction error statistic based on the intra prediction direction as a parameter, and the parameter of the statistic (e.g., corresponding to an average and a variance described later)
- a prediction error corresponding to the distance to the pixel is estimated, and the prediction error is converted into a prediction value based on the intra prediction direction using the feature amount calculated in the second step (for example, the intra prediction value k in FIG. 2).
- a third step of generating a new predicted value for example, equivalent to the intra-predicted value d in FIG. 2
- the statistical amount of the prediction error based on the intra prediction direction is expressed as a parameter, and the statistical parameter is approximated according to the distance from the reference pixel to the processing pixel along the intra prediction direction. Further, the feature value of the predicted value based on the intra prediction direction is calculated for the pixels in the vicinity of the processing pixel. Furthermore, a prediction error corresponding to the above-described distance is estimated using the approximate statistic parameter, and the prediction error is reflected on the prediction value based on the intra prediction direction using the calculated feature amount, and a new prediction value is obtained. It was decided to generate. For this reason, the effect similar to the effect mentioned above can be produced.
- the present invention is a statistic parameter determining unit (for example, equivalent to the statistic parameter determining unit 131 in FIG. 10), a predicted value feature value calculating unit (for example, corresponding to the predicted value feature value calculating unit 133 in FIG. 10). And a prediction value calculation means (e.g., corresponding to the second prediction value calculation unit 134 in FIG. 2), and a moving picture decoding method in a moving picture decoding apparatus that allows generation of an intra prediction value based on intra prediction.
- the statistical parameter determination means estimates the prediction error statistic using an approximation value of a prediction error statistic parameter (e.g., equivalent to an average and variance described later) based on the intra prediction direction.
- the predicted value feature value calculation means calculates a feature value of the predicted value in a pixel near the processing pixel with respect to a predicted value obtained by prediction based on the intra prediction direction.
- a second step and the predicted value calculation means estimates a prediction error according to a distance from a reference pixel to a processing pixel using the parameter of the statistic obtained in the first step, and the second The prediction error is reflected on a prediction value based on the intra prediction direction (for example, equivalent to the intra prediction value H in FIG. 10) using the feature amount calculated in the step, and a new prediction value (for example, in FIG. 10).
- a third step of generating corresponding to an intra prediction value E).
- the prediction error statistic is estimated using the approximate value of the prediction error statistic parameter based on the intra prediction direction.
- the feature value of the prediction value in the pixel near the processing pixel is calculated.
- the prediction error according to the distance from the reference pixel to the processing pixel is estimated using the statistical parameter described above, and the prediction error is reflected on the prediction value based on the intra prediction direction using the calculated feature amount. A new predicted value was generated. For this reason, the effect similar to the effect mentioned above can be produced.
- the present invention provides a prediction error statistic evaluation unit (for example, equivalent to the prediction error statistic evaluation unit 30 in FIG. 2) and a prediction value feature amount calculation unit (for example, the prediction value feature amount calculation unit 40 in FIG. 2). Equivalent), and a prediction value calculation means (e.g., equivalent to the second prediction value calculation unit 50 in FIG.
- the prediction error statistic evaluation means expresses a prediction error statistic based on the intra prediction direction as a parameter, and the parameter of the statistic (for example, an average described later) And corresponding to the variance) according to the distance from the reference pixel to the processing pixel along the intra prediction direction
- the predicted value feature value calculating means includes the processing
- a prediction error is estimated according to a distance from a reference pixel along the intra prediction direction to a processing pixel, and the prediction error is predicted based on the intra prediction direction using the feature amount calculated in the second step.
- the third step of generating a new predicted value (for example, corresponding to the intra predicted value d in FIG. 2) by reflecting it in
- the statistical amount of prediction error based on the intra prediction direction is expressed as a parameter, and the parameter of the statistical amount is changed from the reference pixel to the processing pixel along the intra prediction direction. It was decided to approximate according to the distance. Further, the feature value of the predicted value based on the intra prediction direction is calculated for the pixels in the vicinity of the processing pixel. Furthermore, a prediction error corresponding to the above-described distance is estimated using the approximate statistic parameter, and the prediction error is reflected on the prediction value based on the intra prediction direction using the calculated feature amount, and a new prediction value is obtained. It was decided to generate. For this reason, the effect similar to the effect mentioned above can be produced.
- the present invention is a statistic parameter determining unit (for example, equivalent to the statistic parameter determining unit 131 in FIG. 10), a predicted value feature value calculating unit (for example, corresponding to the predicted value feature value calculating unit 133 in FIG. 10). And a moving picture decoding method in a moving picture decoding apparatus that includes a predicted value calculating means (e.g., corresponding to the second predicted value calculating unit 134 in FIG. 2) and allows generation of an intra predicted value based on intra prediction.
- the statistic parameter determination means uses the approximate value of the parameter of the statistic of the prediction error based on the intra prediction direction (e.g., equivalent to an average and variance described later) to perform the prediction.
- a first step of estimating an error statistic and the predicted value feature value calculating means process a predicted value obtained by prediction based on an intra prediction direction.
- a prediction error corresponding to the distance is estimated, and the prediction error is reflected in a prediction value based on the intra prediction direction (for example, equivalent to the intra prediction value H in FIG. 10) using the feature amount calculated in the second step.
- a program for causing a computer to execute a third step of generating a new predicted value (for example, corresponding to the intra predicted value E of FIG. 10) is proposed.
- the prediction error statistic is estimated using the approximate value of the prediction error statistic parameter based on the intra prediction direction.
- the feature value of the prediction value in the pixel near the processing pixel is calculated.
- the prediction error according to the distance from the reference pixel to the processing pixel is estimated using the statistical parameter described above, and the prediction error is reflected on the prediction value based on the intra prediction direction using the calculated feature amount. A new predicted value was generated. For this reason, the effect similar to the effect mentioned above can be produced.
- the compression performance can be improved.
- FIG. 1 is a block diagram of a video encoding apparatus according to a first embodiment of the present invention. It is a block diagram of the intra estimated value production
- FIG. 1 is a block diagram of a video encoding apparatus AA according to the first embodiment of the present invention.
- the moving image encoding apparatus AA includes an intra prediction value generation unit 1, an inter prediction value generation unit 2, a DCT / quantization unit 3, an inverse DCT / inverse quantization unit 4, an entropy encoding unit 5, and a local memory 6. .
- the intra predicted value generation unit 1 receives an input image a and an encoded image j to be described later supplied from the local memory 6 as inputs.
- the intra prediction value generation unit 1 generates a prediction value based on the intra prediction, outputs the prediction value as an intra prediction value d, and outputs control information (intra prediction direction, etc.) c regarding the intra prediction.
- the inter predicted value generation unit 2 receives an input image a and an encoded image j described later supplied from the local memory 6 as inputs.
- the inter prediction value generation unit 2 generates a prediction value based on the inter prediction, outputs the prediction value as an inter prediction value e, and outputs control information (such as a motion vector) f regarding the inter prediction.
- the DCT / quantization unit 3 receives the prediction residual signal.
- the prediction residual signal is a difference signal between the input image a and the prediction value g, and the prediction value g is expected to have high coding performance among the intra prediction value d and the inter prediction value e. It is the predicted value by the prediction method.
- the DCT / quantization unit 3 performs orthogonal transform processing on the prediction residual signal, performs quantization processing on the transform coefficient obtained by the orthogonal transform processing, and outputs a quantized transform coefficient h. .
- the inverse DCT / inverse quantization unit 4 receives the quantized transform coefficient h.
- the inverse DCT / inverse quantization unit 4 performs an inverse quantization process on the quantized transform coefficient h, performs an inverse transform process on the transform coefficient obtained by the inverse quantization process, and performs an inverse transform.
- the entropy encoding unit 5 receives control information c related to intra prediction, control information f related to inter prediction, and quantized transform coefficient h.
- the entropy encoding unit 5 performs entropy encoding processing on the input information, describes the result in the encoded data according to a description rule (encoding syntax) for the encoded data, Output as encoded data b.
- the local memory 6 receives the encoded image j.
- the local memory 6 stores the input encoded image j, and when it is necessary to refer to the past encoded image j after the next encoding processing unit block, the intra prediction value generation unit is appropriately selected. 1 and the inter-predicted value generation unit 2 are supplied with the encoded image j.
- the encoded image j is a signal obtained by adding the predicted value g and the transform coefficient i obtained by inverse orthogonal transform.
- FIG. 2 is a block diagram of the intra predicted value generation unit 1.
- the intra prediction value generation unit 1 includes a prediction direction determination unit 10, a first prediction value calculation unit 20, a prediction error statistic evaluation unit 30, a prediction value feature amount calculation unit 40, and a second prediction value calculation unit 50. .
- the prediction direction determination unit 10 receives the input image a and the encoded image j as inputs.
- the prediction direction determination unit 10 determines a prediction direction that can be most appropriately predicted for the input image a and the encoded image j from among a plurality of types of predetermined intra prediction directions, and the intra prediction direction c1. Output as.
- the first predicted value calculation unit 20 receives the encoded image j and the intra prediction direction c1.
- the first predicted value calculation unit 20 calculates and outputs an intra predicted value k with reference to the pixel value of the encoded image j in accordance with the intra predicted direction c1.
- the prediction error statistic evaluation unit 30 receives the input image a, the intra prediction direction c1, and the intra prediction value k.
- the prediction error statistic evaluation unit 30 first obtains an intra prediction residual from the input image a and the intra prediction value k, evaluates the statistic for the obtained intra prediction residual, and expresses the statistic in a parametric manner.
- an approximate function representing the relationship between the statistic parameter and the distance from the reference pixel along the intra prediction direction c1 is obtained, and the parameter approximate coefficient c2 is obtained and output based on the coefficient of the approximate function.
- the parameter approximation coefficient c2 and the intra prediction direction c1 are output from the intra prediction value generation unit 1 as the control information c related to the above-described intra prediction.
- a statistic obtained from the obtained approximate coefficient is output as a statistic m.
- the prediction error statistic evaluation unit 30 will be described in detail below with reference to FIG.
- FIG. 3 is a block diagram of the prediction error statistic evaluation unit 30.
- the prediction error statistic evaluation unit 30 includes a prediction error calculation unit 31, a statistic parameter calculation unit 32, a parameter approximation unit 33, and a parameter determination unit 34.
- the prediction error calculation unit 31 receives the input image a and the intra prediction value k.
- the prediction error calculation unit 31 calculates a difference value between the input image a and the intra prediction value k for each pixel and outputs it as an intra prediction error p.
- the statistic parameter calculation unit 32 receives the intra prediction direction c1 and the intra prediction error p as inputs.
- the statistic parameter calculation unit 32 first calculates the distance from the reference pixel to each pixel along the intra prediction direction c1 for each pixel in the processing block.
- each pixel in the processing block is classified into T types (T is an integer satisfying T ⁇ 2), and a histogram representing the frequency of occurrence of intra prediction errors is obtained for each segment. Generate.
- the generated histogram is expressed by a distribution, and in this embodiment, a Laplace distribution is applied to the distribution.
- the average and variance within each segment are calculated and output as the parameter q of the statistical amount in each segment.
- the parameter approximating unit 33 receives the statistical parameter q in each segment.
- the parameter approximation unit 33 first calculates the relationship between the distance from the reference pixel and the statistic parameter for each statistic parameter q (in this embodiment, average and variance) in each segment by linear approximation or polynomial approximation. To do.
- the coefficient of the obtained approximation function is quantized according to a predetermined quantization step width, and is output as a parameter approximation coefficient c2.
- the parameter determination unit 34 receives the parameter approximation coefficient c2.
- the parameter determination unit 34 first dequantizes the parameter approximation coefficient c2 in accordance with a predetermined quantization step width, and uses the obtained approximation coefficient for each type of statistical parameter (in this embodiment, Deriving approximate functions (mean and variance). Next, using the derived approximate function, an estimated value of a statistic parameter corresponding to the distance from the reference pixel is obtained and output as a statistic m.
- the predicted value feature value calculation unit 40 receives the intra predicted value k as an input.
- the predicted value feature value calculation unit 40 calculates a feature value related to the intra predicted value k for all pixels in the processing block and outputs the calculated feature value n as a feature value n.
- the predicted value feature value calculation unit 40 first calculates a feature value based on a predicted value of a pixel corresponding to a rhombus tap centered on the processing pixel, for each pixel in the processing block, and the feature value Output as n.
- Examples of the feature amount to be calculated include the following two types. The first is the result of averaging the predicted values in the target pixel within the area corresponding to the tap. The second result is obtained by multiplying the average value of the predicted values of the pixels corresponding to the tap by a weighting factor corresponding to the distance from the reference pixel.
- the second predicted value calculation unit 50 receives an intra prediction direction c1, an intra predicted value k, a statistic m, and a feature value n.
- the second predicted value calculation unit 50 first obtains the distance from the reference pixel along the intra prediction direction c1 based on the intra prediction direction c1 and the statistic m.
- the estimated prediction error statistic is calculated based on the distance from the reference pixel along the intra prediction direction, the calculated prediction error statistic is reflected in the intra prediction value k, and a new intra A predicted value is generated and output as an intra predicted value d.
- the second predicted value calculation unit 50 first selects T types of processing blocks according to the distance from the reference pixel along the intra prediction direction c1 based on the intra prediction direction c1 and the statistic m. Classification into segments, and for each segment, a histogram relating to the prediction error is generated based on the statistic m for each distance from the reference pixel.
- the magnitudes of the feature quantities are compared in the same segment, and the histograms are associated with pixels having a large histogram class (prediction error) in order from the largest feature quantity.
- all pixels in the processing block are associated with the prediction error distribution, the prediction error distribution corresponding to the pixel is added to the intra prediction value k, and the result is set as the intra prediction value d.
- the intra prediction value generation unit 1 first determines the intra prediction direction of the processing block by the prediction direction determination unit 10 and calculates the intra prediction value by the first prediction value calculation unit 20. In the following, it is assumed that the vertical direction is determined as the intra prediction direction of the processing block.
- FIG. 4 is a diagram showing processing blocks.
- the block size of the processing block is 16 ⁇ 16.
- the intra prediction value generation unit 1 first classifies the processing blocks into four types of segments in the direction orthogonal to the intra prediction direction according to the distance from the reference pixel to each pixel by the statistic parameter calculation unit 32.
- the intra prediction value generation unit 1 calculates a difference value between the input image and the intra prediction value for each pixel by the prediction error calculation unit 31 to obtain an intra prediction residual.
- FIG. 5 shows the pixel value, intra prediction value, and intra prediction residual of the input image in the first segment shown in FIG.
- the prediction value generation by the intra prediction value generation unit 1 is performed on the first segment.
- the intra prediction value generation unit 1 uses the statistic parameter calculation unit 32 to generate a histogram of intra prediction errors for each segment, and obtains an average ⁇ and a distribution ⁇ for the intra prediction residual in each segment.
- FIG. 6 shows a histogram of the intra prediction residual, average, and distribution in the first segment and the second segment.
- the segment numbers of the first segment, the second segment, the third segment, and the fourth segment are set to “1”, “2”, “3”, and “4”, respectively, and intra prediction values are set.
- the generating unit 1 uses the parameter approximating unit 33 to perform linear approximation with the segment number as a variable x for the average ⁇ and the distribution ⁇ . Then, as shown in FIG. 6, a linear approximation function for the average ⁇ and a linear approximation function for the distribution ⁇ were obtained.
- the intra predicted value generation unit 1 uses the parameter approximation unit 33 to calculate the coefficients (0.000 and 0.9846) of the linear approximation function for the mean ⁇ and the coefficients (0.0234) of the linear approximation function for the distribution ⁇ . And 1.7487) are quantized.
- the quantized result (parameter approximation coefficient c2) is encoded by the entropy encoding unit 5 and transmitted to the moving picture decoding apparatus BB described later.
- the intra prediction value generation unit 1 dequantizes the result quantized by the parameter approximation unit 33 by the parameter determination unit 34, and derives an approximation function for the average ⁇ and an approximation function for the distribution ⁇ . Then, the estimated values of the average ⁇ and the distribution ⁇ are calculated using the derived approximation function. Then, as shown in FIG. 7, 0.9846 was obtained as the estimated value of average ⁇ , and 1.7721 was obtained as the estimated value of distribution ⁇ .
- FIG. 7 shows an estimated value of average ⁇ and distribution ⁇ calculated using an approximate function, and a graph of a Laplace distribution calculated from these estimated values.
- the intra predicted value generation unit 1 calculates a feature value by the predicted value feature value calculation unit 40.
- intra prediction values are used for pixels within a processing block, decoded pixel values are used for pixels that have been encoded outside the processing block, and intra prediction values are used for pixels that have not been encoded outside the processing block. Use extrapolated values.
- a filter in which all the taps are weighted equally is used.
- the intra predicted value generation unit 1 performs prediction so that the second predicted value calculation unit 50 matches the histogram in the segment with the Laplace distribution calculated from the estimated values of the average ⁇ and the distribution ⁇ . Calculate error statistics.
- the pixels are allocated to the prediction error statistics so that the smaller the feature amount, the larger the prediction error statistics. Then, for each pixel, the allocated prediction error statistic is added to the intra prediction value k to obtain the intra prediction value d.
- the frequency of the smallest class “ ⁇ 5” is 1, the frequency of the class “ ⁇ 4” is 1, and the frequency of the class “ ⁇ 3” is 2. Therefore, in the first segment, the number of pixels having the prediction error statistics of “ ⁇ 5”, “ ⁇ 4”, and “ ⁇ 3” is set to one, one, and two, respectively. Specifically, “ ⁇ 5” is assigned to the pixel having the smallest feature value in the first segment, “ ⁇ 4” to the second smallest pixel, and “ ⁇ 3” to the third smallest pixel and the fourth smallest pixel. Assign the prediction error statistic.
- the intra prediction direction of the processing block is the vertical direction
- the number of pixels included in each segment from the first segment to the fourth segment is the same.
- the prediction direction is, for example, an oblique direction
- the number of pixels included in each segment is different.
- the prediction value generation within the segment is performed independently for each segment. There is no particular problem because it does.
- FIG. 9 is a block diagram of the video decoding device BB according to the first embodiment of the present invention.
- the video decoding device BB includes an entropy decoding unit 110, an inverse DCT / inverse quantization unit 120, an intra prediction value generation unit 130, an inter prediction value generation unit 140, and a local memory 150.
- the entropy decoding unit 110 receives the encoded data b.
- the entropy decoding unit 110 analyzes the content described in the encoded data b in accordance with the encoded data structure, performs entropy decoding, residual signal B, control information C for inter prediction or intra prediction, Is obtained and output.
- the inverse DCT / inverse quantization unit 120 receives the residual signal B as input.
- the inverse DCT / inverse quantization unit 120 performs an inverse quantization process on the residual signal B, performs an inverse transform process on the result, and outputs the result as an inverse orthogonal transform result D.
- the intra prediction value generation unit 130 receives a decoded image A (described later) supplied from the local memory 150 and control information C for prediction.
- the intra prediction value generation unit 130 determines an intra prediction direction based on the control information C for prediction, and generates an intra prediction value E by referring to the pixel value of the decoded image A according to the calculated intra prediction direction. And output.
- the inter prediction value generation unit 140 receives a decoded image A (described later) supplied from the local memory 150 and control information C for prediction.
- the inter prediction value generation unit 140 obtains a motion vector based on the control information for prediction, refers to the pixel value of the decoded image A according to the obtained motion vector, and generates and outputs an inter prediction value F. To do.
- the local memory 150 receives the decoded image A as input.
- the local memory 150 accumulates the input decoded image A, and when it is necessary to refer to the past decoded image A after the next decoding processing unit block, the intra prediction value generation unit 130 and the interface are appropriately selected. This is supplied to the predicted value generation unit 140.
- the decoded image A is a signal obtained by adding the inverse orthogonal transform result D and the intra prediction value E or the inter prediction value F.
- FIG. 10 is a block diagram of the intra prediction value generation unit 130.
- the intra prediction value generation unit 130 includes a statistic parameter determination unit 131, a first prediction value calculation unit 132, a prediction value feature amount calculation unit 133, and a second prediction value calculation unit 134.
- the statistic parameter determination unit 131 receives the quantized approximation coefficient C1 as input.
- the quantized approximation coefficient C1 is information included in the control information C for prediction.
- the statistic parameter determination unit 131 first dequantizes the quantized approximation coefficient C1 according to a predetermined quantization step, and derives an approximate function for each statistic parameter type (average and variance). To do. Next, using the obtained approximate function, a statistic parameter corresponding to the distance from the reference pixel is obtained and output as a statistic G.
- the first predicted value calculation unit 132 receives the decoded image A and the intra prediction direction C2.
- the intra prediction direction C2 is information included in the control information C for prediction.
- the first prediction value calculation unit 132 refers to the pixel value of the decoded image A according to the intra prediction direction C2, and generates and outputs an intra prediction value H in the processing block.
- the predicted value feature value calculation unit 133 receives the intra predicted value H as an input.
- the predicted value feature value calculation unit 133 calculates a feature value based on a predicted value of a pixel corresponding to a diamond tap centered on the processing pixel for each pixel in the processing block, and outputs it as a feature value I.
- Examples of the feature amount to be calculated include the following two types. The first is the result of averaging the predicted values in the target pixel within the area corresponding to the tap. The second result is obtained by multiplying the average value of the predicted values of the pixels corresponding to the tap by a weighting factor corresponding to the distance from the reference pixel.
- the second prediction value calculation unit 134 receives the intra prediction direction C2, the statistic G, the intra prediction value H, and the feature amount I as inputs.
- the second predicted value calculation unit 134 first calculates the distance from the reference pixel to each pixel along the intra prediction direction C2 for each pixel in the processing block.
- each pixel in the processing block is classified into T types of segments, and a histogram representing the frequency of occurrence of intra prediction errors is generated for each segment.
- the magnitudes of the feature quantities are compared in the same segment, and the histograms are associated with the pixels having the highest histogram class (prediction error) in order from the largest feature quantity.
- all the pixels in the processing block are associated with the prediction error distribution, the prediction error distribution corresponding to the pixel is added to the intra prediction value H, and the result is set as the intra prediction value E.
- Each of the moving image encoding device AA and the moving image decoding device BB expresses the occurrence frequency of the pixel value for each distance from the reference pixel along the intra prediction direction as a statistic, and uses this statistic to perform the intra prediction. Correct the predicted value based on the direction. For this reason, the pixel value change in consideration of the pixel value correlation between the pixels in the processing block can be reflected in the prediction value based on the intra prediction direction.
- control information necessary for expressing the generated new predicted value is only the average ⁇ and the distribution ⁇ . For this reason, the increase in the control information provided to each processing block can be suppressed.
- the compression performance can be improved.
- each of the moving image encoding device AA and the moving image decoding device BB can use a Laplace distribution expression for a prediction error histogram as a statistic, and can use an average and variance of a Laplace distribution as a statistic parameter. .
- each of the moving image encoding device AA and the moving image decoding device BB determines which pixel among the pixels in the processing block to reflect the prediction error based on the size of the feature amount. For this reason, the change in the pixel value in consideration of the pixel value correlation between the pixels in the processing block can be reflected in the predicted value of the appropriate pixel.
- each of the video encoding device AA and the video decoding device BB adds a prediction error to a prediction value based on the intra prediction direction to generate a new prediction value. For this reason, a new predicted value can be generated by a simple calculation.
- each of the moving image encoding device AA and the moving image decoding device BB has a predicted value of a pixel corresponding to a diamond-shaped tap centered on a pixel whose feature value is calculated, and a predicted value of each pixel in the tap.
- the average value of the feature value or the average value of the predicted value of each pixel in the diamond-shaped tap centered on the pixel for calculating the feature value is the distance from the reference pixel to the pixel for calculating the feature value.
- a value obtained by multiplying the corresponding coefficient can be used as a feature amount.
- the video encoding device CC according to the second embodiment of the present invention will be described below.
- the moving image encoding device CC is different from the moving image encoding device AA according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 1 in that an intra predicted value generating unit 1A is provided instead of the intra predicted value generating unit 1.
- an intra predicted value generating unit 1A is provided instead of the intra predicted value generating unit 1.
- the same components as those of the video encoding device AA are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
- FIG. 11 is a block diagram of the intra predicted value generation unit 1A.
- the intra prediction value generation unit 1A is different from the intra prediction value generation unit 1 according to the first embodiment of the present invention illustrated in FIG. 2 in that the second prediction value calculation unit 50A is used instead of the second prediction value calculation unit 50. Is different.
- the second predicted value calculation unit 50A receives an intra prediction direction c1, an intra predicted value k, a statistic m, and a feature value n.
- the second predicted value calculation unit 50A first obtains the distance from the reference pixel along the intra prediction direction based on the intra prediction direction c1 and the statistic m.
- the estimated prediction error statistic is calculated based on the distance from the reference pixel along the intra prediction direction, the calculated prediction error statistic is reflected in the intra prediction value k, and a new intra A predicted value is generated and output as an intra predicted value d. Further, information predetermined for generating the intra prediction value d is output as the order identification information c3.
- the second predicted value calculation unit 50A first sets T types of processing blocks according to the distance from the reference pixel along the intra prediction direction c1 based on the intra prediction direction c1 and the statistic m. Classification into segments, and for each segment, a histogram related to prediction errors is generated based on the statistic m for each distance from the reference pixel.
- the magnitudes of the feature quantities are compared in the same segment, and a plurality of rules determined in advance between the video encoding device CC and a video decoding device DD described later are selected. An optimum rule is determined, and a histogram class (prediction error) is assigned to each pixel according to the determined rule.
- Information indicating which rule is used for allocation is output as order identification information c3.
- all pixels in the processing block are associated with the prediction error distribution, the prediction error distribution corresponding to the pixel is added to the intra prediction value k, and the result is set as the intra prediction value d.
- a rule that defines how to associate the magnitude of the feature amount with the class of the histogram is defined.
- the plurality of rules include, for example, a rule that assigns a large histogram class to a pixel with a large feature amount, a rule that assigns a large histogram class to a pixel with a small feature amount, and the like. Then, the second predicted value calculation unit 50A selects, for each processing block, one of the plurality of rules that is optimal for the coding performance.
- the order identification information c3 is output from the intra predicted value generation unit 1A as the control information c related to the intra prediction described above, together with the parameter approximation coefficient c2 and the intra prediction direction c1.
- a video decoding device DD according to the second embodiment of the present invention will be described below.
- the video decoding device DD is different from the video decoding device BB according to the first embodiment of the present invention shown in FIG. 9 in that an intra prediction value generation unit 130A is provided instead of the intra prediction value generation unit 130.
- the same components as those of the video decoding device BB are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
- FIG. 12 is a block diagram of the intra predicted value generation unit 130A.
- the intra prediction value generation unit 130A differs from the intra prediction value generation unit 130 according to the first embodiment of the present invention illustrated in FIG. 10 in place of the second prediction value calculation unit 134. Is different.
- the second predicted value calculation unit 134A receives the intra prediction direction C2, the order identification information C3, the statistic G, the intra predicted value H, and the feature quantity I as inputs.
- the order identification information C3 is information included in the control information C for prediction.
- the second predicted value calculation unit 134A first calculates the distance from the reference pixel to each pixel along the intra prediction direction C2 for each pixel in the processing block. Next, according to the calculated distance, each pixel in the processing block is classified into T types of segments, and a histogram representing the frequency of occurrence of intra prediction errors is generated for each segment.
- the magnitudes of the feature quantities are compared within the same segment, and the histogram class (prediction error) is compared with the magnitude of the feature quantity in the order of the plurality of predetermined rules described above. Corresponding according to a rule determined by the identification information C3.
- the prediction error distribution corresponding to the pixel is added to the intra prediction value H, and the result is set as the intra prediction value E.
- Each of the moving picture coding device CC and the moving picture decoding device DD selects one of a plurality of rules for each processing block, and selects the selected rule to reflect the prediction error in which pixel. Determine according to For this reason, by selecting a rule suitable for an image, it is possible to reflect a change in pixel value in consideration of the pixel value correlation between pixels in the processing block in a predicted value of an appropriate pixel.
- Each of the moving image encoding device CC and the moving image decoding device DD has a feature that defines how to determine which pixel the prediction error is reflected on the predicted value based on the size of the feature amount.
- a rule that reflects a large prediction error on a pixel with a large amount or a rule that reflects a large prediction error on a pixel with a small feature amount can be used. For this reason, by appropriately selecting these rules, it is possible to reflect the change in the pixel value in consideration of the pixel value correlation between the pixels in the processing block in the predicted value of the appropriate pixel.
- the processing of the moving image encoding devices AA and CC and the moving image decoding devices BB and DD of the present invention is recorded on a computer-readable non-transitory recording medium, and the program recorded on the recording medium is recorded as a moving image.
- the present invention can be realized by causing the encoding devices AA and CC and the video decoding devices BB and DD to read and execute them.
- a nonvolatile memory such as an EPROM or a flash memory
- a magnetic disk such as a hard disk, a CD-ROM, or the like
- reading and execution of the program recorded on the recording medium is performed by a processor provided in the moving image encoding devices AA and CC and the moving image decoding devices BB and DD.
- the above-described program may be transmitted from the moving image encoding devices AA, CC and the moving image decoding devices BB, DD storing the program in a storage device or the like via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. May be transmitted to other computer systems.
- the “transmission medium” for transmitting the program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line.
- the above-described program may be for realizing a part of the above-described function. Furthermore, what can implement
- AA, CC moving picture encoding device 1
- 1A intra prediction value generation unit 10
- prediction direction determination unit 20 ... first prediction value calculation unit 30
- prediction error statistic evaluation Unit 31 ... Prediction error calculation unit 32
- Statistics parameter calculation unit 33 ...
- Parameter approximation unit 34 ...
- Parameter determination unit 40 ...
Landscapes
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Abstract
イントラ予測において圧縮性能を向上させる。 動画像復号装置BBは、イントラ予測方向に基づく予測誤差の統計量のパラメータの近似値を用いて、予測誤差の統計量を推定する。また、イントラ予測方向に基づく予測により得られる予測値に関して、処理画素の近傍の画素における予測値の特徴量を算出する。さらに、上述の統計量のパラメータを用いて参照画素から処理画素までの距離に応じた予測誤差を推定し、算出した特徴量を用いて予測誤差をイントラ予測方向に基づく予測値に反映させて、新たな予測値を生成する。
Description
本発明は、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、およびプログラムに関する。
非特許文献1や非特許文献2に代表される映像圧縮に関する標準方式では、画面内予測(イントラ予測)において、隣接する符号化済みブロックの復号値を参照値として、予測方向に沿った位置の画素に対して上述の参照値を予測値とする方法が用いられている。この方法では、事前に予測方向が複数定義されており、適切な予測方向を適用することで、符号化性能を向上させることができる。
また、非特許文献3や非特許文献4には、上述のイントラ予測において、単純な参照値のコピーではなく、近傍のデコード済み画素の画素値に基づいて、参照値に対して重みを付ける方法が示されている。また、非特許文献5には、参照画素からの距離に応じた解析の結果に基づいて、参照画素に対して重みを付ける方法が示されている。
"High Efficiency Video Coding (HEVC) text specification draft10," JCT-VC 12th meeting, JCTVC-L1003 v34, Jan. 2013.
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L. Wang, L.-M. Po, Y. Uddin, K.-M. Wong and S. Li, "A Novel Weighted Cross Prediction for H.264 Intra Coding," ICME2009.
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R. Cha, O. C. Au, X. Fan, X. Zhang and J. Li, "Improved Combined Intra-Inter Prediction using Spatial-Variant Weighted Coefficient," ICME2011.
非特許文献1、2に示されている方法によれば、イントラ予測において予測方向に基づいて予測値を生成する際に、画素間の画素値の相関性は、画素間距離が大きくなるほど低下する。このため、処理ブロックのブロックサイズが大きくなると、参照画素からの距離が大きい画素ほど、予測性能が低下してしまう。
そこで、処理ブロックのブロックサイズを小さくすることが考えられる。これによれば、画素間距離が大きくなってしまうのを防止できるので、予測性能の低下を抑制できる。しかし、処理ブロックのブロックサイズを小さくすると、ブロック数が増加することになるので、各処理ブロックに付与される制御情報が増加してしまい、圧縮性能を向上できなくなってしまうおそれがある。
非特許文献3、4に示されている方法によれば、処理ブロック内において符号化済み画素からの距離が小さい画素については、圧縮性能の向上を期待できる。しかし、処理ブロック内において符号化済み画素からの距離が大きくなるに従って、圧縮性能の向上を期待できなくなってしまう。
一方、非特許文献5に示されている方法によれば、上述のように、参照画素からの距離に応じた解析の結果に基づいて、参照画素に対して重みを付ける。このため、参照画素からの距離が大きくなってしまっても、圧縮性能の向上を期待できる。しかし、非特許文献5に示されている方法は、上述の解析を行う際に、インター符号化フレームの情報を用いる。このため、イントラ予測においては、圧縮性能の向上を期待できない。
そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、イントラ予測において圧縮性能を向上させることを目的とする。
本発明は、上記の課題を解決するために、以下の事項を提案している。
(1) 本発明は、イントラ予測方向に基づくイントラ予測値の生成を許容する動画像符号化装置であって、イントラ予測方向に基づく予測誤差の統計量をパラメータ表現し、当該統計量のパラメータ(例えば、後述の平均および分散に相当)を、当該イントラ予測方向に沿った参照画素から処理画素までの距離に応じて近似する予測誤差統計量評価手段(例えば、図2の予測誤差統計量評価部30に相当)と、前記処理画素の近傍の画素について、前記イントラ予測方向に基づく予測値の特徴量を算出する予測値特徴量算出手段(例えば、図2の予測値特徴量算出部40に相当)と、前記予測誤差統計量評価手段により近似された統計量のパラメータを用いて前記イントラ予測方向に沿った参照画素から処理画素までの距離に応じた予測誤差を推定し、前記予測値特徴量算出手段により算出された特徴量を用いて当該予測誤差を当該イントラ予測方向に基づく予測値(例えば、図2のイントラ予測値kに相当)に反映させて、新たな予測値(例えば、図2のイントラ予測値dに相当)を生成する予測値算出手段(例えば、図2の第2の予測値算出部50に相当)と、を備えることを特徴とする動画像符号化装置を提案している。
(1) 本発明は、イントラ予測方向に基づくイントラ予測値の生成を許容する動画像符号化装置であって、イントラ予測方向に基づく予測誤差の統計量をパラメータ表現し、当該統計量のパラメータ(例えば、後述の平均および分散に相当)を、当該イントラ予測方向に沿った参照画素から処理画素までの距離に応じて近似する予測誤差統計量評価手段(例えば、図2の予測誤差統計量評価部30に相当)と、前記処理画素の近傍の画素について、前記イントラ予測方向に基づく予測値の特徴量を算出する予測値特徴量算出手段(例えば、図2の予測値特徴量算出部40に相当)と、前記予測誤差統計量評価手段により近似された統計量のパラメータを用いて前記イントラ予測方向に沿った参照画素から処理画素までの距離に応じた予測誤差を推定し、前記予測値特徴量算出手段により算出された特徴量を用いて当該予測誤差を当該イントラ予測方向に基づく予測値(例えば、図2のイントラ予測値kに相当)に反映させて、新たな予測値(例えば、図2のイントラ予測値dに相当)を生成する予測値算出手段(例えば、図2の第2の予測値算出部50に相当)と、を備えることを特徴とする動画像符号化装置を提案している。
この発明によれば、イントラ予測方向に基づく予測誤差の統計量をパラメータ表現し、統計量のパラメータを、イントラ予測方向に沿った参照画素から処理画素までの距離に応じて近似することとした。また、処理画素の近傍の画素について、イントラ予測方向に基づく予測値の特徴量を算出することとした。さらに、近似した統計量のパラメータを用いて上述の距離に応じた予測誤差を推定し、算出した特徴量を用いて予測誤差をイントラ予測方向に基づく予測値に反映させて、新たな予測値を生成することとした。
このため、イントラ予測方向に沿った参照画素からの距離ごとに画素値変化の発生頻度を統計量で表現し、この統計量を用いてイントラ予測方向に基づく予測値を補正することができる。したがって、処理ブロック内での画素間の画素値相関性を考慮した画素値変化を、イントラ予測方向に基づく予測値に反映させることができる。
また、生成した新たな予測値を表現するために必要な制御情報は、統計量のパラメータを近似した結果のみである。このため、各処理ブロックに付与される制御情報の増加を抑制することができる。
以上によれば、イントラ予測において、映像品質を低下させることなく、ビットレートを抑制することができるので、圧縮性能を向上させることができる。
(2) 本発明は、(1)の動画像符号化装置について、前記予測誤差統計量評価手段は、前記イントラ予測方向に基づく予測誤差の統計量を評価し、当該統計量をパラメトリックに表現する統計量パラメータ算出手段(例えば、図3の統計量パラメータ算出部32に相当)と、前記イントラ予測方向に沿った参照画素から処理画素までの距離に応じて、前記統計量パラメータ算出手段により得られた前記統計量のパラメータを近似関数で近似するパラメータ近似手段(例えば、図3のパラメータ近似部33に相当)と、前記パラメータ近似手段により得られた近似関数を用いて、前記イントラ予測方向に基づく予測誤差の統計量を推定するパラメータ決定手段(例えば、図3のパラメータ決定部34に相当)と、を備えることを特徴とする動画像符号化装置を提案している。
この発明によれば、(1)の動画像符号化装置において、予測誤差統計量評価手段に、統計量パラメータ算出手段、パラメータ近似手段、およびパラメータ決定手段を設けた。また、統計量パラメータ算出手段により、イントラ予測方向に基づく予測誤差の統計量を評価し、統計量をパラメトリックに表現することとした。また、パラメータ近似手段により、イントラ予測方向に沿った参照画素から処理画素までの距離に応じて、上述の統計量のパラメータを近似関数で近似することとした。また、パラメータ決定手段により、パラメータ近似手段により得られた近似関数を用いて、イントラ予測方向に基づく予測誤差の統計量を推定することとした。
このため、統計量のパラメータは、近似関数で近似されることになる。したがって、生成した新たな予測値を表現するために必要な制御情報は、近似関数の係数のみになるので、ビットレートをさらに抑制することができる。
(3) 本発明は、(2)の動画像符号化装置について、前記統計量パラメータ算出手段は、前記イントラ予測方向に沿った参照画素から処理画素までの距離に応じて処理ブロックを複数の分割ブロック(例えば、図4の第1のセグメント、第2のセグメント、第3のセグメント、および第4のセグメントに相当)に分類し、当該複数の分割ブロックのそれぞれにおける前記統計量を評価し、前記パラメータ近似手段は、前記複数の分割ブロックのそれぞれにおける参照画素から処理画素までの距離の代表値(例えば、後述のセグメント番号に相当)を変数として、前記統計量のパラメータを線形近似または多項式近似することを特徴とする動画像符号化装置を提案している。
この発明によれば、(2)の動画像符号化装置において、統計量パラメータ算出手段により、イントラ予測方向に沿った参照画素から処理画素までの距離に応じて処理ブロックを複数の分割ブロックに分類し、これら複数の分割ブロックのそれぞれにおける統計量を評価することとした。また、パラメータ近似手段により、複数の分割ブロックのそれぞれにおける参照画素から処理画素までの距離の代表値を変数として、統計量のパラメータを線形近似または多項式近似することとした。このため、統計量のパラメータを、イントラ予測方向に沿った参照画素から処理画素までの距離に応じて近似することができる。
(4) 本発明は、(1)から(3)のいずれかの動画像符号化装置について、前記予測誤差統計量評価手段は、前記統計量として、前記予測誤差のヒストグラムに対するラプラス分布表現を用いることを特徴とする動画像符号化装置を提案している。
この発明によれば、(1)から(3)のいずれかの動画像符号化装置において、統計量として、予測誤差のヒストグラムに対するラプラス分布表現を用いることができる。
(5) 本発明は、(4)の動画像符号化装置について、前記予測誤差統計量評価手段は、前記統計量のパラメータとして、前記ラプラス分布の平均および分散を用いることを特徴とする動画像符号化装置を提案している。
この発明によれば、(4)の動画像符号化装置において、統計量のパラメータとして、ラプラス分布の平均および分散を用いることができる。
(6) 本発明は、(1)から(5)のいずれかの動画像符号化装置について、前記予測値算出手段は、前記統計量のパラメータを用いて前記予測誤差を推定するとともに、処理ブロック内の画素のうち、参照画素からの距離が予め定められた下限値以上かつ予め定められた上限値未満である画素(例えば、図4の第1のセグメント内の画素に相当)について、前記予測値特徴量算出手段により算出された特徴量の大小を比較し、前記処理ブロック内の画素のうちどの画素の予測値に前記予測誤差を反映させるかを、前記特徴量の大きさに基づいて決定することを特徴とする動画像符号化装置を提案している。
この発明によれば、(1)から(5)のいずれかの動画像符号化装置において、処理ブロック内の画素のうちどの画素の予測値に予測誤差を反映させるかを、特徴量の大きさに基づいて決定することとした。このため、処理ブロック内での画素間の画素値相関性を考慮した画素値変化を、適切な画素の予測値に反映させることができる。
(7) 本発明は、(6)の動画像符号化装置について、前記予測値算出手段は、前記予測誤差をどの画素の予測値に反映させるかを前記特徴量の大きさに基づいてどのように決定するかを定めた規則を、予め複数有しており、処理ブロックごとに、前記複数の規則の中から1つを選択し、選択した規則にしたがって、前記予測誤差をどの画素の予測値に反映させるかを決定することを特徴とする動画像符号化装置を提案している。
この発明によれば、(6)の動画像符号化装置において、処理ブロックごとに、複数の規則の中から1つを選択し、予測誤差をどの画素の予測値に反映させるかを、選択した規則にしたがって決定することとした。このため、画像に適した規則を選択することで、処理ブロック内での画素間の画素値相関性を考慮した画素値変化を、適切な画素の予測値に反映させることができる。
(8) 本発明は、(7)の動画像符号化装置について、前記予測値算出手段は、前記複数の規則として、特徴量の大きい画素に大きな予測誤差を反映させる規則と、特徴量の小さい画素に大きな予測誤差を反映させる規則と、を有することを特徴とする動画像符号化装置を提案している。
この発明によれば、(7)の動画像符号化装置において、予測誤差をどの画素の予測値に反映させるかを特徴量の大きさに基づいてどのように決定するかを定めた規則として、特徴量の大きい画素に大きな予測誤差を反映させる規則と、特徴量の小さい画素に大きな予測誤差を反映させる規則と、を設けることとした。このため、これら2つの規則を適宜選択することで、処理ブロック内での画素間の画素値相関性を考慮した画素値変化を、適切な画素の予測値に反映させることができる。
(9) 本発明は、(1)から(8)のいずれかの動画像符号化装置について、前記予測値算出手段は、前記予測誤差を前記イントラ予測方向に基づく予測値に加算して、前記新たな予測値を生成することを特徴とする動画像符号化装置を提案している。
この発明によれば、(1)から(8)のいずれかの動画像符号化装置において、予測誤差をイントラ予測方向に基づく予測値に加算して、新たな予測値を生成することとした。このため、簡易な演算で、新たな予測値を生成することができる。
(10) 本発明は、(1)から(9)のいずれかの動画像符号化装置について、前記予測値特徴量算出手段は、特徴量を算出する画素を中心とするダイヤモンド形状のタップに該当する画素における予測値について、当該タップ内の各画素の予測値の平均値を前記特徴量とすることを特徴とする動画像符号化装置を提案している。
この発明によれば、(1)から(9)のいずれかの動画像符号化装置において、特徴量を算出する画素を中心とするダイヤモンド形状のタップに該当する画素における予測値について、このタップ内の各画素の予測値の平均値を特徴量とすることができる。
(11) 本発明は、(1)から(9)のいずれかの動画像符号化装置について、前記予測値特徴量算出手段は、特徴量を算出する画素を中心とするダイヤモンド形状のタップ内の各画素の予測値の平均値に対して、参照画素から特徴量を算出する画素までの距離に応じた係数を乗算した値を、前記特徴量とすることを特徴とする動画像符号化装置を提案している。
この発明によれば、(1)から(9)のいずれかの動画像符号化装置において、特徴量を算出する画素を中心とするダイヤモンド形状のタップ内の各画素の予測値の平均値に対して、参照画素から特徴量を算出する画素までの距離に応じた係数を乗算した値を、特徴量とすることができる。
(12) 本発明は、イントラ予測に基づくイントラ予測値の生成を許容する動画像復号装置であって、イントラ予測方向に基づく予測誤差の統計量のパラメータ(例えば、後述の平均および分散に相当)の近似値を用いて、当該予測誤差の統計量を推定する統計量パラメータ決定手段(例えば、図10の統計量パラメータ決定部131に相当)と、イントラ予測方向に基づく予測により得られる予測値に関して、処理画素の近傍の画素における予測値の特徴量を算出する予測値特徴量算出手段(例えば、図10の予測値特徴量算出部133に相当)と、前記統計量パラメータ決定手段により求められた統計量のパラメータを用いて参照画素から処理画素までの距離に応じた予測誤差を推定し、前記予測値特徴量算出手段により算出された特徴量を用いて当該予測誤差をイントラ予測方向に基づく予測値(例えば、図10のイントラ予測値Hに相当)に反映させて、新たな予測値(例えば、図10のイントラ予測値Eに相当)を生成する予測値算出手段(例えば、図2の第2の予測値算出部134に相当)と、を備えることを特徴とする動画像復号装置を提案している。
この発明によれば、イントラ予測方向に基づく予測誤差の統計量のパラメータの近似値を用いて、予測誤差の統計量を推定することとした。また、イントラ予測方向に基づく予測により得られる予測値に関して、処理画素の近傍の画素における予測値の特徴量を算出することとした。さらに、上述の統計量のパラメータを用いて参照画素から処理画素までの距離に応じた予測誤差を推定し、算出した特徴量を用いて予測誤差をイントラ予測方向に基づく予測値に反映させて、新たな予測値を生成することとした。
このため、イントラ予測方向に沿った参照画素からの距離ごとに画素値変化の発生頻度を表現した統計量を用いて、イントラ予測方向に基づく予測値を補正することができる。したがって、処理ブロック内での画素間の画素値相関性を考慮した画素値変化を、イントラ予測方向に基づく予測値に反映させることができる。
また、新たな予測値を生成するために必要な制御情報は、統計量のパラメータの近似値のみである。このため、各処理ブロックに付与される制御情報の増加を抑制することができる。
以上によれば、イントラ予測において、映像品質を低下させることなく、ビットレートを抑制することができるので、圧縮性能を向上させることができる。
(13) 本発明は、(12)の動画像復号装置について、前記統計量パラメータ決定手段は、前記統計量として、前記予測誤差のヒストグラムに対するラプラス分布表現を用いることを特徴とする動画像復号装置を提案している。
この発明によれば、(12)の動画像復号装置において、統計量として、予測誤差のヒストグラムに対するラプラス分布表現を用いることができる。
(14) 本発明は、(13)の動画像復号装置について、前記統計量パラメータ決定手段は、前記統計量のパラメータとして、前記ラプラス分布の平均および分散を用いることを特徴とする動画像復号装置を提案している。
この発明によれば、(13)の動画像復号装置において、統計量のパラメータとして、ラプラス分布の平均および分散を用いることができる。
(15) 本発明は、(12)から(14)のいずれかの動画像復号装置について、前記予測値算出手段は、前記統計量のパラメータを用いて前記予測誤差を推定するとともに、処理ブロック内の画素のうち、参照画素からの距離が予め定められた下限値以上かつ予め定められた上限値未満である画素(例えば、図4の第1のセグメント内の画素に相当)について、前記予測値特徴量算出手段により算出された特徴量の大小を比較し、前記処理ブロック内の画素のうちどの画素の予測値に前記予測誤差を反映させるかを、前記特徴量の大きさに基づいて決定することを特徴とする動画像復号装置を提案している。
この発明によれば、(12)から(14)のいずれかの動画像復号装置において、処理ブロック内の画素のうちどの画素の予測値に予測誤差を反映させるかを、特徴量の大きさに基づいて決定することとした。このため、処理ブロック内での画素間の画素値相関性を考慮した画素値変化を、適切な画素の予測値に反映させることができる。
(16) 本発明は、(15)の動画像復号装置について、前記予測値算出手段は、前記予測誤差をどの画素の予測値に反映させるかを前記特徴量の大きさに基づいてどのように決定するかを定めた規則を、予め複数有しており、処理ブロックごとに、前記複数の規則の中から1つを選択し、選択した規則にしたがって、前記予測誤差をどの画素の予測値に反映させるかを決定することを特徴とする動画像復号装置を提案している。
この発明によれば、(15)の動画像復号装置において、処理ブロックごとに、複数の規則の中から1つを選択し、予測誤差をどの画素の予測値に反映させるかを、選択した規則にしたがって決定することとした。このため、画像に適した規則を選択することで、処理ブロック内での画素間の画素値相関性を考慮した画素値変化を、適切な画素の予測値に反映させることができる。
(17) 本発明は、(16)の動画像復号装置について、前記予測値算出手段は、前記複数の規則として、特徴量の大きい画素に大きな予測誤差を反映させる規則と、特徴量の小さい画素に大きな予測誤差を反映させる規則と、を有することを特徴とする動画像復号装置を提案している。
この発明によれば、(16)の動画像復号装置において、予測誤差をどの画素の予測値に反映させるかを特徴量の大きさに基づいてどのように決定するかを定めた規則として、特徴量の大きい画素に大きな予測誤差を反映させる規則と、特徴量の小さい画素に大きな予測誤差を反映させる規則と、を設けることとした。このため、これら2つの規則を適宜選択することで、処理ブロック内での画素間の画素値相関性を考慮した画素値変化を、適切な画素の予測値に反映させることができる。
(18) 本発明は、(12)から(17)のいずれかの動画像復号装置について、前記予測値算出手段は、前記予測誤差を前記イントラ予測方向に基づく予測値に加算して、前記新たな予測値を生成することを特徴とする動画像復号装置を提案している。
この発明によれば、(12)から(17)のいずれかの動画像復号装置において、予測誤差をイントラ予測方向に基づく予測値に加算して、新たな予測値を生成することとした。このため、簡易な演算で、新たな予測値を生成することができる。
(19) 本発明は、(12)から(18)の動画像復号装置について、前記予測値特徴量算出手段は、特徴量を算出する画素を中心とするダイヤモンド形状のタップに該当する画素における予測値について、当該タップ内の各画素の予測値の平均値を前記特徴量とすることを特徴とする動画像復号装置を提案している。
この発明によれば、(12)から(18)の動画像復号装置において、特徴量を算出する画素を中心とするダイヤモンド形状のタップに該当する画素における予測値について、このタップ内の各画素の予測値の平均値を特徴量とすることができる。
(20) 本発明は、(12)から(19)の動画像復号装置について、前記予測値特徴量算出手段は、特徴量を算出する画素を中心とするダイヤモンド形状のタップ内の各画素の予測値の平均値に対して、参照画素から特徴量を算出する画素までの距離に応じた係数を乗算した値を、前記特徴量とすることを特徴とする動画像復号装置を提案している。
この発明によれば、(12)から(19)の動画像復号装置において、特徴量を算出する画素を中心とするダイヤモンド形状のタップ内の各画素の予測値の平均値に対して、参照画素から特徴量を算出する画素までの距離に応じた係数を乗算した値を、特徴量とすることができる。
(21) 本発明は、予測誤差統計量評価手段(例えば、図2の予測誤差統計量評価部30に相当)、予測値特徴量算出手段(例えば、図2の予測値特徴量算出部40に相当)、および予測値算出手段(例えば、図2の第2の予測値算出部50に相当)を備え、イントラ予測方向に基づくイントラ予測値の生成を許容する動画像符号化装置における動画像符号化方法であって、前記予測誤差統計量評価手段が、イントラ予測方向に基づく予測誤差の統計量をパラメータ表現し、当該統計量のパラメータ(例えば、後述の平均および分散に相当)を、当該イントラ予測方向に沿った参照画素から処理画素までの距離に応じて近似する第1のステップと、前記予測値特徴量算出手段が、前記処理画素の近傍の画素について、前記イントラ予測方向に基づく予測値の特徴量を算出する第2のステップと、前記予測値算出手段が、前記第1のステップにより近似された統計量のパラメータを用いて前記イントラ予測方向に沿った参照画素から処理画素までの距離に応じた予測誤差を推定し、前記第2のステップにより算出された特徴量を用いて当該予測誤差を当該イントラ予測方向に基づく予測値(例えば、図2のイントラ予測値kに相当)に反映させて、新たな予測値(例えば、図2のイントラ予測値dに相当)を生成する第3のステップと、を備えることを特徴とする動画像符号化方法を提案している。
この発明によれば、イントラ予測方向に基づく予測誤差の統計量をパラメータ表現し、統計量のパラメータを、イントラ予測方向に沿った参照画素から処理画素までの距離に応じて近似することとした。また、処理画素の近傍の画素について、イントラ予測方向に基づく予測値の特徴量を算出することとした。さらに、近似した統計量のパラメータを用いて上述の距離に応じた予測誤差を推定し、算出した特徴量を用いて予測誤差をイントラ予測方向に基づく予測値に反映させて、新たな予測値を生成することとした。このため、上述した効果と同様の効果を奏することができる。
(22) 本発明は、統計量パラメータ決定手段(例えば、図10の統計量パラメータ決定部131に相当)、予測値特徴量算出手段(例えば、図10の予測値特徴量算出部133に相当)、および予測値算出手段(例えば、図2の第2の予測値算出部134に相当)を備え、イントラ予測に基づくイントラ予測値の生成を許容する動画像復号装置における動画像復号方法であって、前記統計量パラメータ決定手段が、イントラ予測方向に基づく予測誤差の統計量のパラメータ(例えば、後述の平均および分散に相当)の近似値を用いて、当該予測誤差の統計量を推定する第1のステップと、前記予測値特徴量算出手段が、イントラ予測方向に基づく予測により得られる予測値に関して、処理画素の近傍の画素における予測値の特徴量を算出する第2のステップと、前記予測値算出手段が、前記第1のステップにより求められた統計量のパラメータを用いて参照画素から処理画素までの距離に応じた予測誤差を推定し、前記第2のステップにより算出された特徴量を用いて当該予測誤差をイントラ予測方向に基づく予測値(例えば、図10のイントラ予測値Hに相当)に反映させて、新たな予測値(例えば、図10のイントラ予測値Eに相当)を生成する第3のステップと、を備えることを特徴とする動画像復号方法を提案している。
この発明によれば、イントラ予測方向に基づく予測誤差の統計量のパラメータの近似値を用いて、予測誤差の統計量を推定することとした。また、イントラ予測方向に基づく予測により得られる予測値に関して、処理画素の近傍の画素における予測値の特徴量を算出することとした。さらに、上述の統計量のパラメータを用いて参照画素から処理画素までの距離に応じた予測誤差を推定し、算出した特徴量を用いて予測誤差をイントラ予測方向に基づく予測値に反映させて、新たな予測値を生成することとした。このため、上述した効果と同様の効果を奏することができる。
(23) 本発明は、予測誤差統計量評価手段(例えば、図2の予測誤差統計量評価部30に相当)、予測値特徴量算出手段(例えば、図2の予測値特徴量算出部40に相当)、および予測値算出手段(例えば、図2の第2の予測値算出部50に相当)を備え、イントラ予測方向に基づくイントラ予測値の生成を許容する動画像符号化装置における動画像符号化方法を、コンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記予測誤差統計量評価手段が、イントラ予測方向に基づく予測誤差の統計量をパラメータ表現し、当該統計量のパラメータ(例えば、後述の平均および分散に相当)を、当該イントラ予測方向に沿った参照画素から処理画素までの距離に応じて近似する第1のステップと、前記予測値特徴量算出手段が、前記処理画素の近傍の画素について、前記イントラ予測方向に基づく予測値の特徴量を算出する第2のステップと、前記予測値算出手段が、前記第1のステップにより近似された統計量のパラメータを用いて前記イントラ予測方向に沿った参照画素から処理画素までの距離に応じた予測誤差を推定し、前記第2のステップにより算出された特徴量を用いて当該予測誤差を当該イントラ予測方向に基づく予測値(例えば、図2のイントラ予測値kに相当)に反映させて、新たな予測値(例えば、図2のイントラ予測値dに相当)を生成する第3のステップと、をコンピュータに実行させるためのプログラムを提案している。
この発明によれば、コンピュータを用いてプログラムを実行することで、イントラ予測方向に基づく予測誤差の統計量をパラメータ表現し、統計量のパラメータを、イントラ予測方向に沿った参照画素から処理画素までの距離に応じて近似することとした。また、処理画素の近傍の画素について、イントラ予測方向に基づく予測値の特徴量を算出することとした。さらに、近似した統計量のパラメータを用いて上述の距離に応じた予測誤差を推定し、算出した特徴量を用いて予測誤差をイントラ予測方向に基づく予測値に反映させて、新たな予測値を生成することとした。このため、上述した効果と同様の効果を奏することができる。
(24) 本発明は、統計量パラメータ決定手段(例えば、図10の統計量パラメータ決定部131に相当)、予測値特徴量算出手段(例えば、図10の予測値特徴量算出部133に相当)、および予測値算出手段(例えば、図2の第2の予測値算出部134に相当)を備え、イントラ予測に基づくイントラ予測値の生成を許容する動画像復号装置における動画像復号方法を、コンピュータに実行させるためのプログラムであって、前記統計量パラメータ決定手段が、イントラ予測方向に基づく予測誤差の統計量のパラメータ(例えば、後述の平均および分散に相当)の近似値を用いて、当該予測誤差の統計量を推定する第1のステップと、前記予測値特徴量算出手段が、イントラ予測方向に基づく予測により得られる予測値に関して、処理画素の近傍の画素における予測値の特徴量を算出する第2のステップと、前記予測値算出手段が、前記第1のステップにより求められた統計量のパラメータを用いて参照画素から処理画素までの距離に応じた予測誤差を推定し、前記第2のステップにより算出された特徴量を用いて当該予測誤差をイントラ予測方向に基づく予測値(例えば、図10のイントラ予測値Hに相当)に反映させて、新たな予測値(例えば、図10のイントラ予測値Eに相当)を生成する第3のステップと、をコンピュータに実行させるためのプログラムを提案している。
この発明によれば、コンピュータを用いてプログラムを実行することで、イントラ予測方向に基づく予測誤差の統計量のパラメータの近似値を用いて、予測誤差の統計量を推定することとした。また、イントラ予測方向に基づく予測により得られる予測値に関して、処理画素の近傍の画素における予測値の特徴量を算出することとした。さらに、上述の統計量のパラメータを用いて参照画素から処理画素までの距離に応じた予測誤差を推定し、算出した特徴量を用いて予測誤差をイントラ予測方向に基づく予測値に反映させて、新たな予測値を生成することとした。このため、上述した効果と同様の効果を奏することができる。
本発明によれば、圧縮性能を向上させることができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態における構成要素は適宜、既存の構成要素などとの置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組み合せを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、以下の実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。
<第1実施形態>
[動画像符号化装置AAの構成および動作]
図1は、本発明の第1実施形態に係る動画像符号化装置AAのブロック図である。動画像符号化装置AAは、イントラ予測値生成部1、インター予測値生成部2、DCT/量子化部3、逆DCT/逆量子化部4、エントロピー符号化部5、およびローカルメモリ6を備える。
[動画像符号化装置AAの構成および動作]
図1は、本発明の第1実施形態に係る動画像符号化装置AAのブロック図である。動画像符号化装置AAは、イントラ予測値生成部1、インター予測値生成部2、DCT/量子化部3、逆DCT/逆量子化部4、エントロピー符号化部5、およびローカルメモリ6を備える。
イントラ予測値生成部1は、入力画像aと、ローカルメモリ6から供給される後述の符号化済み画像jと、を入力とする。このイントラ予測値生成部1は、イントラ予測に基づいて予測値を生成し、イントラ予測値dとして出力するとともに、イントラ予測に関する制御情報(イントラ予測方向など)cを出力する。
インター予測値生成部2は、入力画像aと、ローカルメモリ6から供給される後述の符号化済み画像jと、を入力とする。このインター予測値生成部2は、インター予測に基づいて予測値を生成し、インター予測値eとして出力するとともに、インター予測に関する制御情報(動きベクトルなど)fを出力する。
DCT/量子化部3は、予測残差信号を入力とする。予測残差信号とは、入力画像aと、予測値gと、の差分信号のことであり、予測値gとは、イントラ予測値dおよびインター予測値eのうち高い符号化性能の期待される予測方法による予測値のことである。このDCT/量子化部3は、予測残差信号に対して直交変換処理を行い、この直交変換処理により得られた変換係数について量子化処理を行って、量子化された変換係数hを出力する。
逆DCT/逆量子化部4は、量子化された変換係数hを入力とする。この逆DCT/逆量子化部4は、量子化された変換係数hに対して逆量子化処理を行い、この逆量子化処理により得られた変換係数に対して逆変換処理を行って、逆直交変換された変換係数iとして出力する。
エントロピー符号化部5は、イントラ予測に関する制御情報cと、インター予測に関する制御情報fと、量子化された変換係数hと、を入力とする。このエントロピー符号化部5は、これら入力された情報に対してエントロピー符号化処理を行って、その結果について、符号化データへの記述規則(符号化シンタックス)にしたがって符号化データに記述し、符号化データbとして出力する。
ローカルメモリ6は、符号化済み画像jを入力とする。このローカルメモリ6は、入力された符号化済み画像jを蓄積し、次の符号化処理単位ブロック以降において過去の符号化済み画像jを参照する必要がある場合に、適宜、イントラ予測値生成部1およびインター予測値生成部2に符号化済み画像jを供給する。符号化済み画像jとは、予測値gと、逆直交変換された変換係数iと、を加算した信号のことである。
(イントラ予測値生成部1の構成および動作)
図2は、イントラ予測値生成部1のブロック図である。イントラ予測値生成部1は、予測方向決定部10、第1の予測値算出部20、予測誤差統計量評価部30、予測値特徴量算出部40、および第2の予測値算出部50を備える。
図2は、イントラ予測値生成部1のブロック図である。イントラ予測値生成部1は、予測方向決定部10、第1の予測値算出部20、予測誤差統計量評価部30、予測値特徴量算出部40、および第2の予測値算出部50を備える。
予測方向決定部10は、入力画像aと、符号化済み画像jと、を入力とする。この予測方向決定部10は、予め定められた複数種類のイントラ予測方向の中から、入力画像aおよび符号化済み画像jに対して最も適切に予測可能な予測方向を決定し、イントラ予測方向c1として出力する。
第1の予測値算出部20は、符号化済み画像jと、イントラ予測方向c1と、を入力とする。この第1の予測値算出部20は、イントラ予測方向c1にしたがって、符号化済み画像jの画素値を参照して、イントラ予測値kを算出して出力する。
予測誤差統計量評価部30は、入力画像aと、イントラ予測方向c1と、イントラ予測値kと、を入力とする。この予測誤差統計量評価部30は、まず、入力画像aおよびイントラ予測値kからイントラ予測残差を求め、求めたイントラ予測残差について統計量を評価し、この統計量をパラメトリックに表現する。次に、統計量のパラメータと、イントラ予測方向c1に沿った参照画素からの距離と、の関係を表す近似関数を求め、近似関数の係数に基づいてパラメータ近似係数c2を求めて出力する。パラメータ近似係数c2と、イントラ予測方向c1とは、上述のイントラ予測に関する制御情報cとしてイントラ予測値生成部1から出力される。次に、求めた近似係数から得られる統計量を統計量mとして出力する。以上の予測誤差統計量評価部30について、図3を用いて以下に詳述する。
(予測誤差統計量評価部30の構成および動作)
図3は、予測誤差統計量評価部30のブロック図である。予測誤差統計量評価部30は、予測誤差算出部31、統計量パラメータ算出部32、パラメータ近似部33、およびパラメータ決定部34を備える。
図3は、予測誤差統計量評価部30のブロック図である。予測誤差統計量評価部30は、予測誤差算出部31、統計量パラメータ算出部32、パラメータ近似部33、およびパラメータ決定部34を備える。
予測誤差算出部31は、入力画像aと、イントラ予測値kと、を入力とする。この予測誤差算出部31は、入力画像aとイントラ予測値kとの差分値を画素ごとに算出し、イントラ予測誤差pとして出力する。
統計量パラメータ算出部32は、イントラ予測方向c1と、イントラ予測誤差pと、を入力とする。この統計量パラメータ算出部32は、まず、イントラ予測方向c1に沿った参照画素から各画素までの距離を、処理ブロック内の画素ごとに算出する。次に、算出した距離に応じて、処理ブロック内の各画素をT種類(Tは、T≧2を満たす整数)のセグメントに分類し、セグメントごとに、イントラ予測誤差の発生頻度を表すヒストグラムを生成する。次に、生成したヒストグラムを分布で表現し、本実施形態では、分布にラプラス分布を適用するものとする。次に、各セグメント内の平均および分散を算出し、各セグメントにおける統計量のパラメータqとして出力する。
パラメータ近似部33は、各セグメントにおける統計量のパラメータqを入力とする。このパラメータ近似部33は、まず、各セグメントにおける統計量のパラメータq(本実施形態では、平均および分散)ごとに、参照画素からの距離と統計量のパラメータとの関係を、線形近似または多項式近似する。次に、得られた近似関数の係数について、予め定められた量子化ステップ幅にしたがって量子化し、パラメータ近似係数c2として出力する。
パラメータ決定部34は、パラメータ近似係数c2を入力とする。このパラメータ決定部34は、まず、予め決められた量子化ステップ幅にしたがって、パラメータ近似係数c2を逆量子化し、得られた近似係数を用いて統計量のパラメータの種類ごと(本実施形態では、平均および分散)の近似関数を導出する。次に、導出した近似関数を用いて、参照画素からの距離に応じた統計量のパラメータの推定値を求め、統計量mとして出力する。
図2に戻って、予測値特徴量算出部40は、イントラ予測値kを入力とする。この予測値特徴量算出部40は、処理ブロック内の全ての画素に対して、イントラ予測値kに関する特徴量を算出し、特徴量nとして出力する。
具体的には、予測値特徴量算出部40は、まず、処理ブロック内の各画素について、処理画素を中心としたひし形のタップに該当する画素の予測値に基づく特徴量を算出し、特徴量nとして出力する。算出する特徴量としては、例えば以下の2種類を挙げることができる。1つ目は、対象となる画素における予測値を、タップに該当する領域内で平均した結果である。2つ目は、タップに該当する画素の予測値の平均値に対して、参照画素からの距離に応じた重み係数を乗算した結果である。
第2の予測値算出部50は、イントラ予測方向c1と、イントラ予測値kと、統計量mと、特徴量nと、を入力とする。この第2の予測値算出部50は、まず、イントラ予測方向c1および統計量mに基づいて、イントラ予測方向c1に沿った参照画素からの距離を求める。次に、イントラ予測方向に沿った参照画素からの距離に基づいて、推定される予測誤差の統計量を算出し、算出した予測誤差の統計量をイントラ予測値kに反映させて、新たなイントラ予測値を生成し、イントラ予測値dとして出力する。
具体的には、第2の予測値算出部50は、まず、イントラ予測方向c1および統計量mに基づいて、イントラ予測方向c1に沿った参照画素からの距離に応じて処理ブロックをT種類のセグメントに分類し、セグメントごとに、参照画素からの距離ごとの統計量mに基づいて予測誤差に関するヒストグラムを生成する。ここで、特徴量nに基づいて、同じセグメント内で特徴量の大小を比較し、特徴量の大きい方から順番に、ヒストグラムの階級(予測誤差)の大きい画素と対応付ける。次に、処理ブロック内の全ての画素に対して予測誤差分布との対応付けを行い、画素に対応する予測誤差分布をイントラ予測値kに加算して、その結果をイントラ予測値dとする。
(イントラ予測値生成部1による予測値生成)
イントラ予測値生成部1による予測値生成について、図4から図8を用いて以下に説明する。
イントラ予測値生成部1による予測値生成について、図4から図8を用いて以下に説明する。
イントラ予測値生成部1は、まず、予測方向決定部10により、処理ブロックのイントラ予測方向を決定し、第1の予測値算出部20により、イントラ予測値を算出する。なお、以下では、処理ブロックのイントラ予測方向として垂直方向を決定したものとする。
図4は、処理ブロックを示す図である。処理ブロックのブロックサイズは、16×16である。イントラ予測値生成部1は、まず、統計量パラメータ算出部32により、参照画素から各画素までの距離に応じて、イントラ予測方向と直交する方向で処理ブロックを4種類のセグメントに分類する。
次に、イントラ予測値生成部1は、予測誤差算出部31により、図5に示すように、入力画像とイントラ予測値との差分値を画素ごとに算出して、イントラ予測残差を求める。図5は、図4に示した第1のセグメントにおける、入力画像の画素値、イントラ予測値、およびイントラ予測残差を示している。なお、以降では、イントラ予測値生成部1による予測値生成について、第1のセグメントに対して行う場合を説明する。
次に、イントラ予測値生成部1は、統計量パラメータ算出部32により、セグメントごとに、イントラ予測誤差のヒストグラムを生成し、各セグメントにおけるイントラ予測残差について、平均μおよび分布φを求める。図6に、第1のセグメントおよび第2のセグメントにおける、イントラ予測残差のヒストグラムと、平均および分布と、を示す。
次に、第1のセグメント、第2のセグメント、第3のセグメント、および第4のセグメントのセグメント番号を、それぞれ、「1」、「2」、「3」、「4」として、イントラ予測値生成部1は、パラメータ近似部33により、平均μおよび分布φについて、セグメント番号を変数xとする線形近似を行う。すると、図6に示すように、平均μについての線形近似関数と、分布φについての線形近似関数が得られた。
次に、イントラ予測値生成部1は、パラメータ近似部33により、平均μについての線形近似関数の係数(0.000および0.9846)と、分布φについての線形近似関数の係数(0.0234および1.7487)と、を量子化する。量子化した結果(パラメータ近似係数c2)は、エントロピー符号化部5で符号化されて、後述の動画像復号装置BBに伝送される。
次に、イントラ予測値生成部1は、パラメータ決定部34により、パラメータ近似部33により量子化した結果を逆量子化し、平均μについての近似関数と、分布φについての近似関数と、を導出し、導出した近似関数を用いて平均μおよび分布φの推定値を算出する。すると、図7に示すように、平均μの推定値として0.9846が得られ、分布φの推定値として1.7721が得られた。図7は、近似関数を用いて算出した平均μおよび分布φの推定値と、これら推定値から算出されたラプラス分布のグラフと、を示している。
次に、イントラ予測値生成部1は、予測値特徴量算出部40により、特徴量を算出する。特徴量の算出において、処理ブロック内の画素についてはイントラ予測値を、処理ブロック外で符号化済みの画素については復号画素値を、処理ブロック外で符号化済みではない画素についてはイントラ予測値を外挿した値を用いる。また、特徴量を算出する画素を中心とした7×7のダイヤモンド形状のタップについて、全てのタップに均等な重み付けを行ったフィルタを用いる。
次に、イントラ予測値生成部1は、第2の予測値算出部50により、セグメント内のヒストグラムと、平均μおよび分布φの推定値から算出されたラプラス分布と、が一致するように、予測誤差の統計量を算出する。また、特徴量の小さい画素ほど、大きな予測誤差の統計量が与えられるように、画素と予測誤差の統計量との割り付けを行う。そして、画素ごとに、割り付けた予測誤差の統計量をイントラ予測値kに加算して、イントラ予測値dとする。
上述の割り付けについて、図8を用いて以下に説明する。第1のセグメントにおいて、最も小さい階級「-5」の度数が1、階級「-4」の度数が1、階級「-3」の度数が2である。このため、第1のセグメントにおいて、「-5」、「-4」、「-3」の予測誤差の統計量を有する画素が、それぞれ、1つ、1つ、2つとなるようにする。具体的には、第1のセグメント内で特徴量の最も小さい画素に「-5」、2番目に小さい画素に「-4」、3番目に小さい画素および4番目に小さい画素に「-3」の予測誤差の統計量を、割り付ける。
なお、図4から図8では、処理ブロックのイントラ予測方向を垂直方向としたため、第1のセグメントから第4のセグメントまでの各セグメントに含まれる画素の数が同一であるが、処理ブロックのイントラ予測方向を例えば斜め方向とした場合には、各セグメントに含まれる画素の数は異なることになる。しかし、各セグメントに含まれる画素の数が異なっていても、各セグメントのイントラ予測残差に関する統計量(平均μおよび分布φ)を用い、セグメント内での予測値生成をセグメントごとに独立して行うので、特に問題はない。
[動画像復号装置BBの構成および動作]
図9は、本発明の第1実施形態に係る動画像復号装置BBのブロック図である。動画像復号装置BBは、エントロピー復号部110、逆DCT/逆量子化部120、イントラ予測値生成部130、インター予測値生成部140、およびローカルメモリ150を備える。
図9は、本発明の第1実施形態に係る動画像復号装置BBのブロック図である。動画像復号装置BBは、エントロピー復号部110、逆DCT/逆量子化部120、イントラ予測値生成部130、インター予測値生成部140、およびローカルメモリ150を備える。
エントロピー復号部110は、符号化データbを入力とする。このエントロピー復号部110は、符号化データbに記載されている内容を符号化データ構造にしたがって解析し、エントロピー復号し、残差信号Bと、インター予測またはイントラ予測のための制御情報Cと、を取得して出力する。
逆DCT/逆量子化部120は、残差信号Bを入力とする。この逆DCT/逆量子化部120は、残差信号Bに対して逆量子化処理を施し、その結果に対して逆変換処理を施して、逆直交変換結果Dとして出力する。
イントラ予測値生成部130は、ローカルメモリ150から供給される後述の復号済み画像Aと、予測のための制御情報Cと、を入力とする。このイントラ予測値生成部130は、予測のための制御情報Cに基づいてイントラ予測方向を求め、求めたイントラ予測方向にしたがって復号済み画像Aの画素値を参照して、イントラ予測値Eを生成して出力する。
インター予測値生成部140は、ローカルメモリ150から供給される後述の復号済み画像Aと、予測のための制御情報Cと、を入力とする。このインター予測値生成部140は、予測のための制御情報に基づいて動きベクトルを求め、求めた動きベクトルにしたがって復号済み画像Aの画素値を参照して、インター予測値Fを生成して出力する。
ローカルメモリ150は、復号済み画像Aを入力とする。このローカルメモリ150は、入力された復号済み画像Aを蓄積し、次の復号処理単位ブロック以降において過去の復号済み画像Aを参照する必要がある場合に、適宜、イントラ予測値生成部130およびインター予測値生成部140に供給する。復号済み画像Aとは、逆直交変換結果Dと、イントラ予測値Eまたはインター予測値Fと、を加算した信号のことである。
(イントラ予測値生成部130の構成および動作)
図10は、イントラ予測値生成部130のブロック図である。イントラ予測値生成部130は、統計量パラメータ決定部131、第1の予測値算出部132、予測値特徴量算出部133、および第2の予測値算出部134を備える。
図10は、イントラ予測値生成部130のブロック図である。イントラ予測値生成部130は、統計量パラメータ決定部131、第1の予測値算出部132、予測値特徴量算出部133、および第2の予測値算出部134を備える。
統計量パラメータ決定部131は、量子化された近似係数C1を入力とする。量子化された近似係数C1は、予測のための制御情報Cに含まれる情報である。この統計量パラメータ決定部131は、まず、量子化された近似係数C1について、予め定められた量子化ステップにしたがって逆量子化し、統計量のパラメータの種類ごと(平均および分散)の近似関数を導出する。次に、得られた近似関数を用いて、参照画素からの距離に応じた統計量のパラメータを求め、統計量Gとして出力する。
第1の予測値算出部132は、復号済み画像Aと、イントラ予測方向C2と、を入力とする。イントラ予測方向C2は、予測のための制御情報Cに含まれる情報である。この第1の予測値算出部132は、イントラ予測方向C2にしたがって復号済み画像Aの画素値を参照して、処理ブロックにおけるイントラ予測値Hを生成して出力する。
予測値特徴量算出部133は、イントラ予測値Hを入力とする。この予測値特徴量算出部133は、処理ブロック内の各画素について、処理画素を中心としたひし形のタップに該当する画素の予測値に基づく特徴量を算出し、特徴量Iとして出力する。算出する特徴量としては、例えば以下の2種類を挙げることができる。1つ目は、対象となる画素における予測値を、タップに該当する領域内で平均した結果である。2つ目は、タップに該当する画素の予測値の平均値に対して、参照画素からの距離に応じた重み係数を乗算した結果である。
第2の予測値算出部134は、イントラ予測方向C2と、統計量Gと、イントラ予測値Hと、特徴量Iと、を入力とする。この第2の予測値算出部134は、まず、イントラ予測方向C2に沿った参照画素から各画素までの距離を、処理ブロック内の画素ごとに算出する。次に、算出した距離に応じて、処理ブロック内の各画素をT種類のセグメントに分類し、セグメントごとに、イントラ予測誤差の発生頻度を表すヒストグラムを生成する。ここで、特徴量Iに基づいて、同じセグメント内で特徴量の大小を比較し、特徴量の大きい方から順番に、ヒストグラムの階級(予測誤差)の大きい画素と対応付ける。次に、処理ブロック内の全ての画素に対して予測誤差分布との対応付けを行い、画素に対応する予測誤差分布をイントラ予測値Hに加算して、その結果をイントラ予測値Eとする。
以上の動画像符号化装置AAおよび動画像復号装置BBによれば、以下の効果を奏することができる。
動画像符号化装置AAおよび動画像復号装置BBのそれぞれは、イントラ予測方向に沿った参照画素からの距離ごとに画素値変化の発生頻度を統計量で表現し、この統計量を用いてイントラ予測方向に基づく予測値を補正する。このため、処理ブロック内での画素間の画素値相関性を考慮した画素値変化を、イントラ予測方向に基づく予測値に反映させることができる。
また、生成した新たな予測値を表現するために必要な制御情報は、平均μおよび分布φのみである。このため、各処理ブロックに付与される制御情報の増加を抑制することができる。
以上によれば、イントラ予測において、映像品質を低下させることなく、ビットレートを抑制することができるので、圧縮性能を向上させることができる。
また、動画像符号化装置AAおよび動画像復号装置BBのそれぞれは、統計量として、予測誤差のヒストグラムに対するラプラス分布表現を用い、統計量のパラメータとして、ラプラス分布の平均および分散を用いることができる。
また、動画像符号化装置AAおよび動画像復号装置BBのそれぞれは、処理ブロック内の画素のうちどの画素の予測値に予測誤差を反映させるかを、特徴量の大きさに基づいて決定する。このため、処理ブロック内での画素間の画素値相関性を考慮した画素値変化を、適切な画素の予測値に反映させることができる。
また、動画像符号化装置AAおよび動画像復号装置BBのそれぞれは、予測誤差をイントラ予測方向に基づく予測値に加算して、新たな予測値を生成する。このため、簡易な演算で、新たな予測値を生成することができる。
また、動画像符号化装置AAおよび動画像復号装置BBのそれぞれは、特徴量を算出する画素を中心とするダイヤモンド形状のタップに該当する画素における予測値について、このタップ内の各画素の予測値の平均値を特徴量としたり、特徴量を算出する画素を中心とするダイヤモンド形状のタップ内の各画素の予測値の平均値に対して、参照画素から特徴量を算出する画素までの距離に応じた係数を乗算した値を、特徴量としたりすることができる。
<第2実施形態>
[動画像符号化装置CCの構成および動作]
本発明の第2実施形態に係る動画像符号化装置CCについて、以下に説明する。動画像符号化装置CCは、図1に示した本発明の第1実施形態に係る動画像符号化装置AAとは、イントラ予測値生成部1の代わりにイントラ予測値生成部1Aを備える点が異なる。なお、動画像符号化装置CCにおいて、動画像符号化装置AAと同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
[動画像符号化装置CCの構成および動作]
本発明の第2実施形態に係る動画像符号化装置CCについて、以下に説明する。動画像符号化装置CCは、図1に示した本発明の第1実施形態に係る動画像符号化装置AAとは、イントラ予測値生成部1の代わりにイントラ予測値生成部1Aを備える点が異なる。なお、動画像符号化装置CCにおいて、動画像符号化装置AAと同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
(イントラ予測値生成部1Aの構成および動作)
図11は、イントラ予測値生成部1Aのブロック図である。イントラ予測値生成部1Aは、図2に示した本発明の第1実施形態に係るイントラ予測値生成部1とは、第2の予測値算出部50の代わりに第2の予測値算出部50Aを備える点が異なる。
図11は、イントラ予測値生成部1Aのブロック図である。イントラ予測値生成部1Aは、図2に示した本発明の第1実施形態に係るイントラ予測値生成部1とは、第2の予測値算出部50の代わりに第2の予測値算出部50Aを備える点が異なる。
第2の予測値算出部50Aは、イントラ予測方向c1と、イントラ予測値kと、統計量mと、特徴量nと、を入力とする。この第2の予測値算出部50Aは、まず、イントラ予測方向c1および統計量mに基づいて、イントラ予測方向に沿った参照画素からの距離を求める。次に、イントラ予測方向に沿った参照画素からの距離に基づいて、推定される予測誤差の統計量を算出し、算出した予測誤差の統計量をイントラ予測値kに反映させて、新たなイントラ予測値を生成し、イントラ予測値dとして出力する。また、イントラ予測値dを生成するために予め定められた情報を、順序識別情報c3として出力する。
具体的には、第2の予測値算出部50Aは、まず、イントラ予測方向c1および統計量mに基づいて、イントラ予測方向c1に沿った参照画素からの距離に応じて処理ブロックをT種類のセグメントに分類し、セグメントごとに、参照画素からの距離ごとの統計量mに基づいて予測誤差に関するヒストグラムを生成する。ここで、特徴量nに基づいて、同じセグメント内で特徴量の大小を比較し、動画像符号化装置CCと後述の動画像復号装置DDとの間で予め定められた複数の規則の中から最適な規則を決定し、決定した規則に応じてヒストグラムの階級(予測誤差)を各画素に割り付ける。割り付けにどの規則を用いたのかを示す情報は、順序識別情報c3として出力される。次に、処理ブロック内の全ての画素に対して予測誤差分布との対応付けを行い、画素に対応する予測誤差分布をイントラ予測値kに加算して、その結果をイントラ予測値dとする。
なお、上述の予め定められた複数の規則のそれぞれには、特徴量の大小と、ヒストグラムの階級と、の対応付け方を規定する規則が定められている。これら複数の規則には、例えば、特徴量の大きい画素にヒストグラムの大きな階級を割り当てる規則や、特徴量の小さい画素にヒストグラムの大きな階級を割り当てる規則などが含まれているものとする。そして、第2の予測値算出部50Aは、処理ブロックごとに、符号化性能に最適な規則を、これら複数の規則の中から1つを選択する。
また、順序識別情報c3は、パラメータ近似係数c2およびイントラ予測方向c1とともに、上述のイントラ予測に関する制御情報cとしてイントラ予測値生成部1Aから出力される。
[動画像復号装置DDの構成および動作]
本発明の第2実施形態に係る動画像復号装置DDについて、以下に説明する。動画像復号装置DDは、図9に示した本発明の第1実施形態に係る動画像復号装置BBとは、イントラ予測値生成部130の代わりにイントラ予測値生成部130Aを備える点が異なる。なお、動画像復号装置DDにおいて、動画像復号装置BBと同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
本発明の第2実施形態に係る動画像復号装置DDについて、以下に説明する。動画像復号装置DDは、図9に示した本発明の第1実施形態に係る動画像復号装置BBとは、イントラ予測値生成部130の代わりにイントラ予測値生成部130Aを備える点が異なる。なお、動画像復号装置DDにおいて、動画像復号装置BBと同一構成要件については、同一符号を付し、その説明を省略する。
(イントラ予測値生成部130Aの構成および動作)
図12は、イントラ予測値生成部130Aのブロック図である。イントラ予測値生成部130Aは、図10に示した本発明の第1実施形態に係るイントラ予測値生成部130とは、第2の予測値算出部134の代わりに第2の予測値算出部134Aを備える点が異なる。
図12は、イントラ予測値生成部130Aのブロック図である。イントラ予測値生成部130Aは、図10に示した本発明の第1実施形態に係るイントラ予測値生成部130とは、第2の予測値算出部134の代わりに第2の予測値算出部134Aを備える点が異なる。
第2の予測値算出部134Aは、イントラ予測方向C2と、順序識別情報C3と、統計量Gと、イントラ予測値Hと、特徴量Iと、を入力とする。順序識別情報C3は、予測のための制御情報Cに含まれる情報である。この第2の予測値算出部134Aは、まず、イントラ予測方向C2に沿った参照画素から各画素までの距離を、処理ブロック内の画素ごとに算出する。次に、算出した距離に応じて、処理ブロック内の各画素をT種類のセグメントに分類し、セグメントごとに、イントラ予測誤差の発生頻度を表すヒストグラムを生成する。ここで、特徴量Iに基づいて、同じセグメント内で特徴量の大小を比較し、特徴量の大小に対してヒストグラムの階級(予測誤差)を、上述の予め定められた複数の規則のうち順序識別情報C3により定まる規則にしたがって対応付ける。次に、処理ブロック内の全ての画素に対して予測誤差分布との対応付けを行い、画素に対応する予測誤差分布をイントラ予測値Hに加算して、その結果をイントラ予測値Eとする。
以上の動画像符号化装置CCおよび動画像復号装置DDによれば、本発明の第1実施形態に係る動画像符号化装置AAおよび動画像復号装置BBが奏することのできる上述の効果に加えて、以下の効果を奏することができる。
動画像符号化装置CCおよび動画像復号装置DDのそれぞれは、処理ブロックごとに、複数の規則の中から1つを選択し、予測誤差をどの画素の予測値に反映させるかを、選択した規則にしたがって決定する。このため、画像に適した規則を選択することで、処理ブロック内での画素間の画素値相関性を考慮した画素値変化を、適切な画素の予測値に反映させることができる。
動画像符号化装置CCおよび動画像復号装置DDのそれぞれは、予測誤差をどの画素の予測値に反映させるかを特徴量の大きさに基づいてどのように決定するかを定めた規則として、特徴量の大きい画素に大きな予測誤差を反映させる規則や、特徴量の小さい画素に大きな予測誤差を反映させる規則を用いることができる。このため、これらの規則を適宜選択することで、処理ブロック内での画素間の画素値相関性を考慮した画素値変化を、適切な画素の予測値に反映させることができる。
なお、本発明の動画像符号化装置AA、CCや動画像復号装置BB、DDの処理を、コンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体に記録し、この記録媒体に記録されたプログラムを動画像符号化装置AA、CCや動画像復号装置BB、DDに読み込ませ、実行することによって、本発明を実現できる。
ここで、上述の記録媒体には、例えば、EPROMやフラッシュメモリといった不揮発性のメモリ、ハードディスクといった磁気ディスク、CD-ROMなどを適用できる。また、この記録媒体に記録されたプログラムの読み込みおよび実行は、動画像符号化装置AA、CCや動画像復号装置BB、DDに設けられたプロセッサによって行われる。
また、上述のプログラムは、このプログラムを記憶装置などに格納した動画像符号化装置AA、CCや動画像復号装置BB、DDから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネットなどのネットワーク(通信網)や電話回線などの通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。
また、上述のプログラムは、上述の機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上述の機能を動画像符号化装置AA、CCや動画像復号装置BB、DDにすでに記録されているプログラムとの組合せで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であってもよい。
以上、この発明の実施形態につき、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計なども含まれる。
AA、CC・・・動画像符号化装置
1、1A・・・イントラ予測値生成部
10・・・予測方向決定部
20・・・第1の予測値算出部
30・・・予測誤差統計量評価部
31・・・予測誤差算出部
32・・・統計量パラメータ算出部
33・・・パラメータ近似部
34・・・パラメータ決定部
40・・・予測値特徴量算出部
50、50A・・・第2の予測値算出部
BB、DD・・・動画像復号装置
130、130A・・・イントラ予測値生成部
131・・・統計量パラメータ決定部
132・・・第1の予測値算出部
133・・・予測値特徴量算出部
134、134A・・・第2の予測値算出部
1、1A・・・イントラ予測値生成部
10・・・予測方向決定部
20・・・第1の予測値算出部
30・・・予測誤差統計量評価部
31・・・予測誤差算出部
32・・・統計量パラメータ算出部
33・・・パラメータ近似部
34・・・パラメータ決定部
40・・・予測値特徴量算出部
50、50A・・・第2の予測値算出部
BB、DD・・・動画像復号装置
130、130A・・・イントラ予測値生成部
131・・・統計量パラメータ決定部
132・・・第1の予測値算出部
133・・・予測値特徴量算出部
134、134A・・・第2の予測値算出部
Claims (24)
- イントラ予測方向に基づくイントラ予測値の生成を許容する動画像符号化装置であって、
イントラ予測方向に基づく予測誤差の統計量をパラメータ表現し、当該統計量のパラメータを、当該イントラ予測方向に沿った参照画素から処理画素までの距離に応じて近似する予測誤差統計量評価手段と、
前記処理画素の近傍の画素について、前記イントラ予測方向に基づく予測値の特徴量を算出する予測値特徴量算出手段と、
前記予測誤差統計量評価手段により近似された統計量のパラメータを用いて前記イントラ予測方向に沿った参照画素から処理画素までの距離に応じた予測誤差を推定し、前記予測値特徴量算出手段により算出された特徴量を用いて当該予測誤差を当該イントラ予測方向に基づく予測値に反映させて、新たな予測値を生成する予測値算出手段と、を備えることを特徴とする動画像符号化装置。 - 前記予測誤差統計量評価手段は、
前記イントラ予測方向に基づく予測誤差の統計量を評価し、当該統計量をパラメトリックに表現する統計量パラメータ算出手段と、
前記イントラ予測方向に沿った参照画素から処理画素までの距離に応じて、前記統計量パラメータ算出手段により得られた前記統計量のパラメータを近似関数で近似するパラメータ近似手段と、
前記パラメータ近似手段により得られた近似関数を用いて、前記イントラ予測方向に基づく予測誤差の統計量を推定するパラメータ決定手段と、を備え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。 - 前記統計量パラメータ算出手段は、前記イントラ予測方向に沿った参照画素から処理画素までの距離に応じて処理ブロックを複数の分割ブロックに分類し、当該複数の分割ブロックのそれぞれにおける前記統計量を評価し、
前記パラメータ近似手段は、前記複数の分割ブロックのそれぞれにおける参照画素から処理画素までの距離の代表値を変数として、前記統計量のパラメータを線形近似または多項式近似することを特徴とする請求項2に記載の動画像符号化装置。 - 前記予測誤差統計量評価手段は、前記統計量として、前記予測誤差のヒストグラムに対するラプラス分布表現を用いることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の動画像符号化装置。
- 前記予測誤差統計量評価手段は、前記統計量のパラメータとして、前記ラプラス分布の平均および分散を用いることを特徴とする請求項4に記載の動画像符号化装置。
- 前記予測値算出手段は、
前記統計量のパラメータを用いて前記予測誤差を推定するとともに、
処理ブロック内の画素のうち、参照画素からの距離が予め定められた下限値以上かつ予め定められた上限値未満である画素について、前記予測値特徴量算出手段により算出された特徴量の大小を比較し、
前記処理ブロック内の画素のうちどの画素の予測値に前記予測誤差を反映させるかを、前記特徴量の大きさに基づいて決定することを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の動画像符号化装置。 - 前記予測値算出手段は、
前記予測誤差をどの画素の予測値に反映させるかを前記特徴量の大きさに基づいてどのように決定するかを定めた規則を、予め複数有しており、
処理ブロックごとに、前記複数の規則の中から1つを選択し、選択した規則にしたがって、前記予測誤差をどの画素の予測値に反映させるかを決定することを特徴とする請求項6に記載の動画像符号化装置。 - 前記予測値算出手段は、前記複数の規則として、特徴量の大きい画素に大きな予測誤差を反映させる規則と、特徴量の小さい画素に大きな予測誤差を反映させる規則と、を有することを特徴とする請求項7に記載の動画像符号化装置。
- 前記予測値算出手段は、前記予測誤差を前記イントラ予測方向に基づく予測値に加算して、前記新たな予測値を生成することを特徴とする請求項1から8のいずれかに記載の動画像符号化装置。
- 前記予測値特徴量算出手段は、特徴量を算出する画素を中心とするダイヤモンド形状のタップに該当する画素における予測値について、当該タップ内の各画素の予測値の平均値を前記特徴量とすることを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の動画像符号化装置。
- 前記予測値特徴量算出手段は、特徴量を算出する画素を中心とするダイヤモンド形状のタップ内の各画素の予測値の平均値に対して、参照画素から特徴量を算出する画素までの距離に応じた係数を乗算した値を、前記特徴量とすることを特徴とする請求項1から9のいずれかに記載の動画像符号化装置。
- イントラ予測に基づくイントラ予測値の生成を許容する動画像復号装置であって、
イントラ予測方向に基づく予測誤差の統計量のパラメータの近似値を用いて、当該予測誤差の統計量を推定する統計量パラメータ決定手段と、
イントラ予測方向に基づく予測により得られる予測値に関して、処理画素の近傍の画素における予測値の特徴量を算出する予測値特徴量算出手段と、
前記統計量パラメータ決定手段により求められた統計量のパラメータを用いて参照画素から処理画素までの距離に応じた予測誤差を推定し、前記予測値特徴量算出手段により算出された特徴量を用いて当該予測誤差をイントラ予測方向に基づく予測値に反映させて、新たな予測値を生成する予測値算出手段と、を備えることを特徴とする動画像復号装置。 - 前記統計量パラメータ決定手段は、前記統計量として、前記予測誤差のヒストグラムに対するラプラス分布表現を用いることを特徴とする請求項12に記載の動画像復号装置。
- 前記統計量パラメータ決定手段は、前記統計量のパラメータとして、前記ラプラス分布の平均および分散を用いることを特徴とする請求項13に記載の動画像復号装置。
- 前記予測値算出手段は、
前記統計量のパラメータを用いて前記予測誤差を推定するとともに、
処理ブロック内の画素のうち、参照画素からの距離が予め定められた下限値以上かつ予め定められた上限値未満である画素について、前記予測値特徴量算出手段により算出された特徴量の大小を比較し、
前記処理ブロック内の画素のうちどの画素の予測値に前記予測誤差を反映させるかを、前記特徴量の大きさに基づいて決定することを特徴とする請求項12から14のいずれかに記載の動画像復号装置。 - 前記予測値算出手段は、
前記予測誤差をどの画素の予測値に反映させるかを前記特徴量の大きさに基づいてどのように決定するかを定めた規則を、予め複数有しており、
処理ブロックごとに、前記複数の規則の中から1つを選択し、選択した規則にしたがって、前記予測誤差をどの画素の予測値に反映させるかを決定することを特徴とする請求項15に記載の動画像復号装置。 - 前記予測値算出手段は、前記複数の規則として、特徴量の大きい画素に大きな予測誤差を反映させる規則と、特徴量の小さい画素に大きな予測誤差を反映させる規則と、を有することを特徴とする請求項16に記載の動画像復号装置。
- 前記予測値算出手段は、前記予測誤差を前記イントラ予測方向に基づく予測値に加算して、前記新たな予測値を生成することを特徴とする請求項12から17のいずれかに記載の動画像復号装置。
- 前記予測値特徴量算出手段は、特徴量を算出する画素を中心とするダイヤモンド形状のタップに該当する画素における予測値について、当該タップ内の各画素の予測値の平均値を前記特徴量とすることを特徴とする請求項12から18のいずれかに記載の動画像復号装置。
- 前記予測値特徴量算出手段は、特徴量を算出する画素を中心とするダイヤモンド形状のタップ内の各画素の予測値の平均値に対して、参照画素から特徴量を算出する画素までの距離に応じた係数を乗算した値を、前記特徴量とすることを特徴とする請求項12から19のいずれかに記載の動画像復号装置。
- 予測誤差統計量評価手段、予測値特徴量算出手段、および予測値算出手段を備え、イントラ予測方向に基づくイントラ予測値の生成を許容する動画像符号化装置における動画像符号化方法であって、
前記予測誤差統計量評価手段が、イントラ予測方向に基づく予測誤差の統計量をパラメータ表現し、当該統計量のパラメータを、当該イントラ予測方向に沿った参照画素から処理画素までの距離に応じて近似する第1のステップと、
前記予測値特徴量算出手段が、前記処理画素の近傍の画素について、前記イントラ予測方向に基づく予測値の特徴量を算出する第2のステップと、
前記予測値算出手段が、前記第1のステップにより近似された統計量のパラメータを用いて前記イントラ予測方向に沿った参照画素から処理画素までの距離に応じた予測誤差を推定し、前記第2のステップにより算出された特徴量を用いて当該予測誤差を当該イントラ予測方向に基づく予測値に反映させて、新たな予測値を生成する第3のステップと、を備えることを特徴とする動画像符号化方法。 - 統計量パラメータ決定手段、予測値特徴量算出手段、および予測値算出手段を備え、イントラ予測に基づくイントラ予測値の生成を許容する動画像復号装置における動画像復号方法であって、
前記統計量パラメータ決定手段が、イントラ予測方向に基づく予測誤差の統計量のパラメータの近似値を用いて、当該予測誤差の統計量を推定する第1のステップと、
前記予測値特徴量算出手段が、イントラ予測方向に基づく予測により得られる予測値に関して、処理画素の近傍の画素における予測値の特徴量を算出する第2のステップと、
前記予測値算出手段が、前記第1のステップにより求められた統計量のパラメータを用いて参照画素から処理画素までの距離に応じた予測誤差を推定し、前記第2のステップにより算出された特徴量を用いて当該予測誤差をイントラ予測方向に基づく予測値に反映させて、新たな予測値を生成する第3のステップと、を備えることを特徴とする動画像復号方法。 - 予測誤差統計量評価手段、予測値特徴量算出手段、および予測値算出手段を備え、イントラ予測方向に基づくイントラ予測値の生成を許容する動画像符号化装置における動画像符号化方法を、コンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記予測誤差統計量評価手段が、イントラ予測方向に基づく予測誤差の統計量をパラメータ表現し、当該統計量のパラメータを、当該イントラ予測方向に沿った参照画素から処理画素までの距離に応じて近似する第1のステップと、
前記予測値特徴量算出手段が、前記処理画素の近傍の画素について、前記イントラ予測方向に基づく予測値の特徴量を算出する第2のステップと、
前記予測値算出手段が、前記第1のステップにより近似された統計量のパラメータを用いて前記イントラ予測方向に沿った参照画素から処理画素までの距離に応じた予測誤差を推定し、前記第2のステップにより算出された特徴量を用いて当該予測誤差を当該イントラ予測方向に基づく予測値に反映させて、新たな予測値を生成する第3のステップと、をコンピュータに実行させるためのプログラム。 - 統計量パラメータ決定手段、予測値特徴量算出手段、および予測値算出手段を備え、イントラ予測に基づくイントラ予測値の生成を許容する動画像復号装置における動画像復号方法を、コンピュータに実行させるためのプログラムであって、
前記統計量パラメータ決定手段が、イントラ予測方向に基づく予測誤差の統計量のパラメータの近似値を用いて、当該予測誤差の統計量を推定する第1のステップと、
前記予測値特徴量算出手段が、イントラ予測方向に基づく予測により得られる予測値に関して、処理画素の近傍の画素における予測値の特徴量を算出する第2のステップと、
前記予測値算出手段が、前記第1のステップにより求められた統計量のパラメータを用いて参照画素から処理画素までの距離に応じた予測誤差を推定し、前記第2のステップにより算出された特徴量を用いて当該予測誤差をイントラ予測方向に基づく予測値に反映させて、新たな予測値を生成する第3のステップと、をコンピュータに実行させるためのプログラム。
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