WO2018061522A1 - 動きベクトル生成装置、予測画像生成装置、動画像復号装置、および動画像符号化装置 - Google Patents

動きベクトル生成装置、予測画像生成装置、動画像復号装置、および動画像符号化装置 Download PDF

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prediction
motion vector
vector
unit
block
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貴也 山本
知宏 猪飼
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シャープ株式会社
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    • H04N19/51—Motion estimation or motion compensation
    • H04N19/56—Motion estimation with initialisation of the vector search, e.g. estimating a good candidate to initiate a search

Definitions

  • the present invention relates to a motion vector generation device, a predicted image generation device, a moving image decoding device, and a moving image encoding device.
  • a moving image encoding device that generates encoded data by encoding the moving image, and a moving image that generates a decoded image by decoding the encoded data
  • An image decoding device is used.
  • the moving image encoding method include a method proposed in H.264 / AVC and HEVC (High-Efficiency Video Coding).
  • an image (picture) constituting a moving image is a slice obtained by dividing the image, a coding unit obtained by dividing the slice (coding unit (Coding Unit : CU)), and a hierarchical structure consisting of a prediction unit (PU) and a transform unit (TU) that are obtained by dividing a coding unit. Decrypted.
  • a predicted image is usually generated based on a local decoded image obtained by encoding / decoding an input image, and the predicted image is generated from the input image (original image).
  • a prediction residual obtained by subtraction (sometimes referred to as “difference image” or “residual image”) is encoded. Examples of the method for generating a predicted image include inter-screen prediction (inter prediction) and intra-screen prediction (intra prediction).
  • Non-Patent Document 1 can be cited as a technique for encoding and decoding moving images in recent years.
  • Non-Patent Document 1 discloses a technique for reducing the amount of code related to motion vector transmission by searching for a motion vector by matching in an encoding device and a decoding device.
  • Non-Patent Document 1 has a second problem that the amount of processing for motion vector search necessary for predictive image generation increases.
  • the present invention is to provide an image decoding device, an image encoding device, and a predicted image generation device capable of solving at least one of the first and second problems.
  • a motion vector generation device generates a motion vector that generates a motion vector referred to in order to generate a prediction image used for encoding or decoding a moving image.
  • a first motion vector search unit that searches for a motion vector for each prediction block by matching processing and a motion vector selected by the first motion vector search unit are included in the prediction block.
  • a second motion vector search unit that searches for a motion vector by a matching process for each of the plurality of sub-blocks, and the motion vector generation device includes the first motion vector search unit for a target prediction block.
  • a local search is performed by template matching, and the second motion is detected for the target prediction block. It is configured to include an operation to perform local search using bilateral matching the vector search unit.
  • a motion vector generation device generates a motion vector that generates a motion vector referred to in order to generate a prediction image used for encoding or decoding a moving image.
  • a first motion vector search unit that searches for a motion vector for each prediction block by matching processing and a motion vector selected by the first motion vector search unit are included in the prediction block.
  • the motion vector derivation unit is a derivation target.
  • the sub-block a structure to vary the method of deriving the motion vectors according to the position of the prediction block.
  • a motion vector generation device generates a motion vector that generates a motion vector referred to in order to generate a prediction image used for encoding or decoding a moving image.
  • a motion vector generation device that derives a motion vector for each prediction block by AMVP (Adaptive Motion Vector Prediction)
  • a prediction vector candidate used for deriving the motion vector is derived and stored in a prediction vector candidate list.
  • a prediction vector candidate derivation unit wherein the prediction vector candidate derivation unit performs an initial vector search on the target block after performing one of the prediction vector candidates, performs a local search, and performs a matching process to perform a motion vector And the initial vector searched in the initial vector search and Flip vector predictor candidate has a configuration not stored in the vector predictor candidate list.
  • a motion vector generation device that generates a motion vector referred to in order to generate a prediction image used for encoding or decoding of a moving image, and a motion vector derivation for each prediction block by AMVP (Adaptive Motion Vector Prediction)
  • the vector generation apparatus includes a prediction vector candidate derivation unit that derives a prediction vector candidate used for deriving the motion vector and stores the prediction vector candidate in a prediction vector candidate list, and the prediction vector candidate derivation unit includes 1 of the prediction vector candidates.
  • the prediction vector candidate derived by the matching process is always stored at the top of the prediction vector candidate list.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the hierarchical structure of the data of the encoding stream which concerns on this embodiment. It is a figure which shows the pattern of PU division
  • (A)-(d) is a figure for demonstrating a pattern match vector derivation
  • (A), (b) is a figure for demonstrating a motion search pattern. It is a figure which shows the harmful effect at the time of performing template matching in a subblock. It is a flowchart figure which shows the flow of the pattern match vector derivation
  • (A)-(e) is a figure which shows the example of the method of deriving the motion vector of an object sub-block using the motion vector of a surrounding block.
  • (A) is a figure which shows the block used as a template used when deriving a pattern match vector. It is a flowchart figure which shows the flow of a prediction vector candidate derivation process. It is a figure which shows the example of the pseudo code for performing the production
  • FIG. 1 It is a figure which shows the example of the pseudo code for performing the production
  • (A) shows a transmission device equipped with an image encoding device, and (b) shows a reception device equipped with an image decoding device. It is the figure shown about the structure of the recording device carrying the image coding apparatus which concerns on this embodiment, and the reproducing
  • (A) shows a recording device equipped with an image encoding device, and (b) shows a playback device equipped with an image decoding device. It is the schematic which shows the structure of the image transmission system which concerns on this embodiment.
  • FIG. 40 is a schematic diagram illustrating a configuration of the image transmission system 1 according to the present embodiment.
  • the image transmission system 1 is a system that transmits a code obtained by encoding an encoding target image, decodes the transmitted code, and displays an image.
  • the image transmission system 1 includes an image encoding device (moving image encoding device, predicted image generating device) 11, a network 21, an image decoding device (moving image decoding device, predicted image generating device) 31, and an image display device 41. Composed.
  • the image encoding device 11 receives an image T indicating a single layer image or a plurality of layers.
  • a layer is a concept used to distinguish a plurality of pictures when there are one or more pictures constituting a certain time. For example, when the same picture is encoded with a plurality of layers having different image quality and resolution, scalable encoding is performed, and when a picture of a different viewpoint is encoded with a plurality of layers, view scalable encoding is performed.
  • inter-layer prediction, inter-view prediction When prediction is performed between pictures of a plurality of layers (inter-layer prediction, inter-view prediction), encoding efficiency is greatly improved. Further, even when prediction is not performed (simultaneous casting), encoded data can be collected.
  • the network 21 transmits the encoded stream Te generated by the image encoding device 11 to the image decoding device 31.
  • the network 21 is the Internet, a wide area network (WAN: Wide Area Network), a small network (LAN: Local Area Network), or a combination thereof.
  • the network 21 is not necessarily limited to a bidirectional communication network, and may be a unidirectional communication network that transmits broadcast waves such as terrestrial digital broadcasting and satellite broadcasting.
  • the network 21 may be replaced with a storage medium that records an encoded stream Te such as a DVD (Digital Versatile Disc) or a BD (Blue-ray Disc).
  • the image decoding device 31 decodes each of the encoded streams Te transmitted by the network 21, and generates one or a plurality of decoded images Td decoded.
  • the image display device 41 displays all or part of one or more decoded images Td generated by the image decoding device 31.
  • the image display device 41 includes, for example, a display device such as a liquid crystal display or an organic EL (Electro-luminescence) display.
  • a display device such as a liquid crystal display or an organic EL (Electro-luminescence) display.
  • a high-quality enhancement layer image is displayed and only a lower processing capability is provided. Displays a base layer image that does not require higher processing capability and display capability as an extension layer.
  • X? Y: z is a ternary operator that takes y when x is true (non-zero) and takes z when x is false (0).
  • FIG. 1 is a diagram showing a hierarchical structure of data in the encoded stream Te.
  • the encoded stream Te illustratively includes a sequence and a plurality of pictures constituting the sequence.
  • (A) to (f) of FIG. 1 respectively show an encoded video sequence defining a sequence SEQ, an encoded picture defining a picture PICT, an encoded slice defining a slice S, and an encoded slice defining a slice data
  • the encoded video sequence In the encoded video sequence, a set of data referred to by the image decoding device 31 for decoding the sequence SEQ to be processed is defined. As shown in FIG. 1A, the sequence SEQ includes a video parameter set (Video Parameter Set), a sequence parameter set SPS (Sequence Parameter Set), a picture parameter set PPS (Picture Parameter Set), a picture PICT, and an addition. Includes SEI (Supplemental Enhancement Information). Here, the value indicated after # indicates the layer ID.
  • FIG. 1 shows an example in which encoded data of # 0 and # 1, that is, layer 0 and layer 1, exists, the type of layer and the number of layers are not dependent on this.
  • the video parameter set VPS is a set of encoding parameters common to a plurality of moving images, a plurality of layers included in the moving image, and encoding parameters related to individual layers in a moving image composed of a plurality of layers.
  • a set is defined.
  • the sequence parameter set SPS defines a set of encoding parameters that the image decoding device 31 refers to in order to decode the target sequence. For example, the width and height of the picture are defined. A plurality of SPSs may exist. In that case, one of a plurality of SPSs is selected from the PPS.
  • a set of encoding parameters referred to by the image decoding device 31 in order to decode each picture in the target sequence is defined.
  • a quantization width reference value (pic_init_qp_minus26) used for picture decoding and a flag (weighted_pred_flag) indicating application of weighted prediction are included.
  • the picture PICT includes slices S0 to SNS-1 (NS is the total number of slices included in the picture PICT).
  • the coded slice In the coded slice, a set of data referred to by the image decoding device 31 for decoding the slice S to be processed is defined. As shown in FIG. 1C, the slice S includes a slice header SH and slice data SDATA.
  • the slice header SH includes an encoding parameter group that is referred to by the image decoding device 31 in order to determine a decoding method of the target slice.
  • Slice type designation information (slice_type) for designating a slice type is an example of an encoding parameter included in the slice header SH.
  • I slice using only intra prediction at the time of encoding (2) P slice using unidirectional prediction or intra prediction at the time of encoding, (3) B-slice using unidirectional prediction, bidirectional prediction, or intra prediction at the time of encoding may be used.
  • the slice header SH may include a reference (pic_parameter_set_id) to the picture parameter set PPS included in the encoded video sequence.
  • the slice data SDATA includes a coding tree unit (CTU) as shown in FIG.
  • a CTU is a block of a fixed size (for example, 64x64) that constitutes a slice, and is sometimes called a maximum coding unit (LCU: Large Coding Unit).
  • Encoding tree unit As shown in (e) of FIG. 1, a set of data referred to by the image decoding device 31 in order to decode the encoding tree unit to be processed is defined.
  • the coding tree unit is divided by recursive quadtree division.
  • a tree-structured node obtained by recursive quadtree partitioning is referred to as a coding node (CN).
  • An intermediate node of the quadtree is an encoding node, and the encoding tree unit itself is defined as the highest encoding node.
  • the CTU includes a split flag (cu_split_flag), and when cu_split_flag is 1, it is split into four coding nodes CN.
  • the coding node CN is not divided and has one coding unit (CU: Coding Unit) as a node.
  • CU Coding Unit
  • the encoding unit CU is a terminal node of the encoding node and is not further divided.
  • the encoding unit CU is a basic unit of the encoding process.
  • the size of the coding tree unit CTU is 64 ⁇ 64 pixels
  • the size of the coding unit can be any of 64 ⁇ 64 pixels, 32 ⁇ 32 pixels, 16 ⁇ 16 pixels, and 8 ⁇ 8 pixels.
  • the encoding unit As shown in (f) of FIG. 1, a set of data referred to by the image decoding device 31 in order to decode an encoding unit to be processed is defined.
  • the encoding unit includes a prediction tree, a conversion tree, and a CU header CUH.
  • the CU header defines a prediction mode, a division method (PU division mode), and the like.
  • prediction information (a reference picture index, a motion vector, etc.) of each prediction unit (PU) obtained by dividing the coding unit into one or a plurality is defined.
  • the prediction unit is one or a plurality of non-overlapping areas constituting the encoding unit.
  • the prediction tree includes one or a plurality of prediction units obtained by the above-described division.
  • a prediction unit obtained by further dividing the prediction unit is referred to as a “sub-block”.
  • the sub block is composed of a plurality of pixels.
  • the number of sub-blocks in the prediction unit is one.
  • the prediction unit is larger than the size of the sub-block, the prediction unit is divided into sub-blocks. For example, when the prediction unit is 8 ⁇ 8 and the sub-block is 4 ⁇ 4, the prediction unit is divided into four sub-blocks that are divided into two horizontally and two vertically.
  • the prediction process may be performed for each prediction unit (sub block).
  • Intra prediction is prediction within the same picture
  • inter prediction refers to prediction processing performed between different pictures (for example, between display times and between layer images).
  • the division method is encoded by the PU division mode (part_mode) of encoded data, 2Nx2N (same size as the encoding unit), 2NxN, 2NxnU, 2NxnD, Nx2N, nLx2N, nRx2N, and NxN etc.
  • 2NxN and Nx2N indicate 1: 1 symmetrical division
  • 2NxnU, 2NxnD and nLx2N and nRx2N indicate 1: 3 and 3: 1 asymmetric division.
  • the PUs included in the CU are expressed as PU0, PU1, PU2, and PU3 in this order.
  • FIG. 2 specifically illustrate the shape of the partition (the position of the boundary of the PU partition) in each PU partition mode.
  • 2A shows a 2Nx2N partition
  • FIGS. 2B, 2C, and 2D show 2NxN, 2NxnU, and 2NxnD partitions (horizontal partitions), respectively.
  • E), (f), and (g) show partitions (vertical partitions) in the case of Nx2N, nLx2N, and nRx2N, respectively, and (h) shows an NxN partition.
  • the horizontal partition and the vertical partition are collectively referred to as a rectangular partition
  • 2Nx2N and NxN are collectively referred to as a square partition.
  • the encoding unit is divided into one or a plurality of conversion units, and the position and size of each conversion unit are defined.
  • a transform unit is one or more non-overlapping areas that make up a coding unit.
  • the conversion tree includes one or a plurality of conversion units obtained by the above division.
  • the division in the conversion tree includes a case where an area having the same size as that of the encoding unit is assigned as a conversion unit, and a case where recursive quadtree division is used, as in the case of the CU division described above.
  • Conversion processing is performed for each conversion unit.
  • the prediction parameter includes prediction list use flags predFlagL0 and predFlagL1, reference picture indexes refIdxL0 and refIdxL1, and motion vectors mvL0 and mvL1.
  • the prediction list use flags predFlagL0 and predFlagL1 are flags indicating whether or not reference picture lists called L0 list and L1 list are used, respectively, and a reference picture list corresponding to a value of 1 is used.
  • flag indicating whether or not it is XX when “flag indicating whether or not it is XX” is described, when the flag is not 0 (for example, 1) is XX, 0 is not XX, and logical negation, logical product, etc. 1 is treated as true and 0 is treated as false (the same applies hereinafter).
  • flag when the flag is not 0 (for example, 1) is XX, 0 is not XX, and logical negation, logical product, etc. 1 is treated as true and 0 is treated as false (the same applies hereinafter).
  • other values can be used as true values and false values in an actual apparatus or method.
  • Syntax elements for deriving inter prediction parameters included in the encoded data include, for example, PU partition mode part_mode, merge flag merge_flag, merge index merge_idx, inter prediction identifier inter_pred_idc, reference picture index refIdxLX, prediction vector index mvp_LX_idx, There is a difference vector mvdLX.
  • the reference picture list is a list including reference pictures stored in the reference picture memory 306.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating an example of a reference picture and a reference picture list.
  • a rectangle is a picture
  • an arrow is a reference relationship of the picture
  • a horizontal axis is time
  • I, P, and B in the rectangle are an intra picture
  • a single prediction picture a bi-prediction picture
  • numbers in the rectangle are Indicates the decoding order.
  • the decoding order of pictures is I0, P1, B2, B3, and B4
  • the display order is I0, B3, B2, B4, and P1.
  • FIG. 3B shows an example of the reference picture list.
  • the reference picture list is a list representing candidate reference pictures, and one picture (slice) may have one or more reference picture lists.
  • the target picture B3 has two reference picture lists, an L0 list RefPicList0 and an L1 list RefPicList1.
  • the reference pictures are I0, P1, and B2, and the reference picture has these pictures as elements.
  • refIdxLX the reference picture index
  • the figure shows an example in which reference pictures P1 and B2 are referenced by refIdxL0 and refIdxL1.
  • the prediction parameter decoding (encoding) method includes a merge prediction (merge) mode and an AMVP (Adaptive Motion Vector Prediction) mode.
  • the merge flag merge_flag is a flag for identifying these.
  • the merge prediction mode is a mode in which the prediction list use flag predFlagLX (or inter prediction identifier inter_pred_idc), the reference picture index refIdxLX, and the motion vector mvLX are not included in the encoded data and are derived from the prediction parameters of already processed neighboring PUs. .
  • the AMVP mode is a mode in which the inter prediction identifier inter_pred_idc, the reference picture index refIdxLX, and the motion vector mvLX are included in the encoded data.
  • the motion vector mvLX is encoded as a prediction vector index mvp_LX_idx for identifying the prediction vector mvpLX and a difference vector mvdLX.
  • the inter prediction identifier inter_pred_idc is a value indicating the type and number of reference pictures, and takes one of PRED_L0, PRED_L1, and PRED_BI.
  • PRED_L0 and PRED_L1 indicate that reference pictures managed by the reference picture lists of the L0 list and the L1 list are used, respectively, and that one reference picture is used (single prediction).
  • PRED_BI indicates that two reference pictures are used (bi-prediction BiPred), and reference pictures managed by the L0 list and the L1 list are used.
  • the prediction vector index mvp_LX_idx is an index indicating a prediction vector
  • the reference picture index refIdxLX is an index indicating a reference picture managed in the reference picture list.
  • LX is a description method used when L0 prediction and L1 prediction are not distinguished from each other. By replacing LX with L0 and L1, parameters for the L0 list and parameters for the L1 list are distinguished.
  • the merge index merge_idx is an index that indicates whether one of the prediction parameter candidates (merge candidates) derived from the processed PU is used as the prediction parameter of the decoding target PU.
  • the motion vector mvLX indicates a shift amount between blocks on two different pictures.
  • a prediction vector and a difference vector related to the motion vector mvLX are referred to as a prediction vector mvpLX and a difference vector mvdLX, respectively.
  • Inter prediction identifier inter_pred_idc and prediction list use flag predFlagLX The relationship between the inter prediction identifier inter_pred_idc and the prediction list use flags predFlagL0 and predFlagL1 is as follows and can be converted into each other.
  • the flag biPred as to whether it is a bi-prediction BiPred can be derived depending on whether the two prediction list use flags are both 1. For example, it can be derived by the following formula.
  • the flag biPred can also be derived depending on whether or not the inter prediction identifier is a value indicating that two prediction lists (reference pictures) are used. For example, it can be derived by the following formula.
  • FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a configuration of the image decoding device 31 according to the present embodiment.
  • the image decoding device 31 includes an entropy decoding unit 301, a prediction parameter decoding unit (prediction image decoding device) 302, a loop filter 305, a reference picture memory 306, a prediction parameter memory 307, a prediction image generation unit (prediction image generation device) 308, and inversely.
  • a quantization / inverse DCT unit 311 and an addition unit 312 are included.
  • the prediction parameter decoding unit 302 includes an inter prediction parameter decoding unit (motion vector generation device) 303 and an intra prediction parameter decoding unit 304.
  • the predicted image generation unit 308 includes an inter predicted image generation unit 309 and an intra predicted image generation unit 310.
  • the entropy decoding unit 301 performs entropy decoding on the coded stream Te input from the outside, and separates and decodes individual codes (syntax elements).
  • the separated codes include prediction information for generating a prediction image and residual information for generating a difference image.
  • the entropy decoding unit 301 outputs a part of the separated code to the prediction parameter decoding unit 302.
  • Some of the separated codes are, for example, a prediction mode predMode, a PU partition mode part_mode, a merge flag merge_flag, a merge index merge_idx, an inter prediction identifier inter_pred_idc, a reference picture index refIdxLX, a prediction vector index mvp_LX_idx, and a difference vector mvdLX.
  • Control of which code is decoded is performed based on an instruction from the prediction parameter decoding unit 302.
  • the entropy decoding unit 301 outputs the quantization coefficient to the inverse quantization / inverse DCT unit 311.
  • the quantization coefficient is a coefficient obtained by performing quantization by performing DCT (Discrete Cosine Transform) on the residual signal in the encoding process.
  • the inter prediction parameter decoding unit 303 decodes the inter prediction parameter with reference to the prediction parameter stored in the prediction parameter memory 307 based on the code input from the entropy decoding unit 301.
  • the inter prediction parameter decoding unit 303 outputs the decoded inter prediction parameter to the prediction image generation unit 308 and stores it in the prediction parameter memory 307. Details of the inter prediction parameter decoding unit 303 will be described later.
  • the intra prediction parameter decoding unit 304 refers to the prediction parameter stored in the prediction parameter memory 307 on the basis of the code input from the entropy decoding unit 301 and decodes the intra prediction parameter.
  • the intra prediction parameter is a parameter used in a process of predicting a CU within one picture, for example, an intra prediction mode IntraPredMode.
  • the intra prediction parameter decoding unit 304 outputs the decoded intra prediction parameter to the prediction image generation unit 308 and stores it in the prediction parameter memory 307.
  • the intra prediction parameter decoding unit 304 may derive different intra prediction modes depending on luminance and color difference.
  • the intra prediction parameter decoding unit 304 decodes the luminance prediction mode IntraPredModeY as the luminance prediction parameter and the color difference prediction mode IntraPredModeC as the color difference prediction parameter.
  • the luminance prediction mode IntraPredModeY is a 35 mode, and corresponds to planar prediction (0), DC prediction (1), and direction prediction (2 to 34).
  • the color difference prediction mode IntraPredModeC uses one of the planar prediction (0), the DC prediction (1), the direction prediction (2 to 34), and the LM mode (35).
  • the intra prediction parameter decoding unit 304 decodes a flag indicating whether IntraPredModeC is the same mode as the luminance mode. If the flag indicates that the mode is the same as the luminance mode, IntraPredModeC is assigned to IntraPredModeC, and the flag is luminance. If the mode is different from the mode, planar prediction (0), DC prediction (1), direction prediction (2 to 34), and LM mode (35) may be decoded as IntraPredModeC.
  • the loop filter 305 applies filters such as a deblocking filter, a sample adaptive offset (SAO), and an adaptive loop filter (ALF) to the decoded image of the CU generated by the adding unit 312.
  • filters such as a deblocking filter, a sample adaptive offset (SAO), and an adaptive loop filter (ALF) to the decoded image of the CU generated by the adding unit 312.
  • the reference picture memory 306 stores the decoded image of the CU generated by the adding unit 312 at a predetermined position for each decoding target picture and CU.
  • the prediction parameter memory 307 stores the prediction parameter in a predetermined position for each decoding target picture and prediction unit (or sub-block, fixed-size block, pixel). Specifically, the prediction parameter memory 307 stores the inter prediction parameter decoded by the inter prediction parameter decoding unit 303, the intra prediction parameter decoded by the intra prediction parameter decoding unit 304, and the prediction mode predMode separated by the entropy decoding unit 301. .
  • the stored inter prediction parameters include, for example, a prediction list utilization flag predFlagLX (inter prediction identifier inter_pred_idc), a reference picture index refIdxLX, and a motion vector mvLX.
  • the prediction image generation unit 308 receives the prediction mode predMode input from the entropy decoding unit 301 and the prediction parameter from the prediction parameter decoding unit 302. Further, the predicted image generation unit 308 reads a reference picture from the reference picture memory 306. The prediction image generation unit 308 generates a prediction image of the PU using the input prediction parameter and the read reference picture in the prediction mode indicated by the prediction mode predMode.
  • the inter prediction image generation unit 309 uses the inter prediction parameter input from the inter prediction parameter decoding unit 303 and the read reference picture to perform prediction of the PU by inter prediction. Is generated.
  • the inter prediction image generation unit 309 performs a motion vector on the basis of the decoding target PU from the reference picture indicated by the reference picture index refIdxLX for a reference picture list (L0 list or L1 list) having a prediction list use flag predFlagLX of 1.
  • the reference picture block at the position indicated by mvLX is read from the reference picture memory 306.
  • the inter prediction image generation unit 309 performs prediction based on the read reference picture block to generate a prediction image of the PU.
  • the inter prediction image generation unit 309 outputs the generated prediction image of the PU to the addition unit 312.
  • the intra predicted image generation unit 310 When the prediction mode predMode indicates the intra prediction mode, the intra predicted image generation unit 310 performs intra prediction using the intra prediction parameter input from the intra prediction parameter decoding unit 304 and the read reference picture. Specifically, the intra predicted image generation unit 310 reads, from the reference picture memory 306, neighboring PUs that are pictures to be decoded and are in a predetermined range from the decoding target PUs among the PUs that have already been decoded.
  • the predetermined range is, for example, one of the left, upper left, upper, and upper right adjacent PUs when the decoding target PU sequentially moves in the so-called raster scan order, and differs depending on the intra prediction mode.
  • the raster scan order is an order in which each row is sequentially moved from the left end to the right end in each picture from the upper end to the lower end.
  • the intra predicted image generation unit 310 performs prediction in the prediction mode indicated by the intra prediction mode IntraPredMode for the read adjacent PU, and generates a predicted image of the PU.
  • the intra predicted image generation unit 310 outputs the generated predicted image of the PU to the adding unit 312.
  • the intra prediction image generation unit 310 performs planar prediction (0), DC prediction (1), direction according to the luminance prediction mode IntraPredModeY.
  • Prediction image of luminance PU is generated by any of prediction (2 to 34), and planar prediction (0), DC prediction (1), direction prediction (2 to 34), LM mode according to color difference prediction mode IntraPredModeC
  • a predicted image of the color difference PU is generated by any of (35).
  • the inverse quantization / inverse DCT unit 311 inversely quantizes the quantization coefficient input from the entropy decoding unit 301 to obtain a DCT coefficient.
  • the inverse quantization / inverse DCT unit 311 performs inverse DCT (Inverse Discrete Cosine Transform) on the obtained DCT coefficient to calculate a residual signal.
  • the inverse quantization / inverse DCT unit 311 outputs the calculated residual signal to the addition unit 312.
  • the addition unit 312 adds the prediction image of the PU input from the inter prediction image generation unit 309 or the intra prediction image generation unit 310 and the residual signal input from the inverse quantization / inverse DCT unit 311 for each pixel, Generate a decoded PU image.
  • the adding unit 312 stores the generated decoded image of the PU in the reference picture memory 306, and outputs a decoded image Td in which the generated decoded image of the PU is integrated for each picture to the outside.
  • FIG. 12 is a schematic diagram illustrating a configuration of the inter prediction parameter decoding unit 303 according to the present embodiment.
  • the inter prediction parameter decoding unit 303 includes an inter prediction parameter decoding control unit 3031, an AMVP prediction parameter derivation unit 3032, an addition unit 3035, a merge prediction parameter derivation unit 3036, and a sub-block prediction parameter derivation unit (motion vector derivation unit) 3037. Composed.
  • the inter prediction parameter decoding control unit 3031 instructs the entropy decoding unit 301 to decode a code (syntax element) related to inter prediction, and a code (syntax element) included in the encoded data, for example, PU partition mode part_mode , Merge flag merge_flag, merge index merge_idx, inter prediction identifier inter_pred_idc, reference picture index refIdxLX, prediction vector index mvp_LX_idx, and difference vector mvdLX are extracted.
  • the inter prediction parameter decoding control unit 3031 first extracts a merge flag merge_flag.
  • the inter prediction parameter decoding control unit 3031 expresses that a certain syntax element is to be extracted, it means that the entropy decoding unit 301 is instructed to decode a certain syntax element, and the corresponding syntax element is read from the encoded data. To do.
  • the inter prediction parameter decoding control unit 3031 uses the entropy decoding unit 301 to extract the AMVP prediction parameter from the encoded data.
  • AMVP prediction parameters include an inter prediction identifier inter_pred_idc, a reference picture index refIdxLX, a prediction vector index mvp_LX_idx, and a difference vector mvdLX.
  • the AMVP prediction parameter derivation unit 3032 derives a prediction vector mvpLX from the prediction vector index mvp_LX_idx. Details will be described later.
  • the inter prediction parameter decoding control unit 3031 outputs the difference vector mvdLX to the addition unit 3035.
  • the adding unit 3035 adds the prediction vector mvpLX and the difference vector mvdLX to derive a motion vector.
  • the inter prediction parameter decoding control unit 3031 extracts the merge index merge_idx as a prediction parameter related to merge prediction.
  • the inter prediction parameter decoding control unit 3031 outputs the extracted merge index merge_idx to the merge prediction parameter derivation unit 3036 (details will be described later), and outputs the sub-block prediction mode flag subPbMotionFlag to the sub-block prediction parameter derivation unit 3037.
  • the subblock prediction parameter deriving unit 3037 divides the PU into a plurality of subblocks according to the value of the subblock prediction mode flag subPbMotionFlag, and derives a motion vector in units of subblocks.
  • the prediction block is predicted in units of blocks as small as 4x4 or 8x8.
  • a sub-block prediction mode is used for a method in which a CU is divided into a plurality of partitions (PUs such as 2NxN, Nx2N, and NxN) and the syntax of prediction parameters is encoded in units of partitions. Since a plurality of sub-blocks are grouped into a set and the syntax of the prediction parameter is encoded for each set, motion information of a large number of sub-blocks can be encoded with a small amount of code.
  • the sub-block prediction parameter derivation unit 3037 performs sub-block prediction in the sub-block prediction mode, and performs a spatio-temporal sub-block prediction unit 30371, an affine prediction unit 30372, a matching prediction unit (first motion vector search unit) , A second motion vector search unit) 30373.
  • Subblock prediction mode flag a method for deriving a sub-block prediction mode flag subPbMotionFlag indicating whether or not a prediction mode of a certain PU is a sub-block prediction mode in the image encoding device 11 (details will be described later) will be described.
  • the image encoding device 11 derives a sub-block prediction mode flag subPbMotionFlag based on which one of spatial sub-block prediction SSUB, temporal sub-block prediction TSUB, affine prediction AFFINE, and matching prediction MAT described later is used. For example, when the prediction mode selected by a certain PU is N (for example, N is a label indicating the selected merge candidate), the sub-block prediction mode flag subPbMotionFlag may be derived by the following equation.
  • the above equation may be appropriately changed according to the type of sub-block prediction mode performed by the image encoding device 11. That is, when the image encoding device 11 is configured to perform spatial subblock prediction SSUB and affine prediction AFFINE, the subblock prediction mode flag subPbMotionFlag may be derived as follows.
  • subPbMotionFlag is included in the prediction mode processing corresponding to each subblock prediction. May be set to 1.
  • the sub-block prediction mode subPbMotionFlag may be derived as follows.
  • means that subPbMotionFlag may be derived by a sum operation (OR) with another condition. That is, subPbMotionFlag may be derived by the sum operation of determination of prediction mode N and small PU size determination as follows (the same applies hereinafter).
  • CU size is 8x8
  • the division type is NxN
  • subPbMotionFlag may be derived as follows.
  • a case where the PU width or height is 4 may be included as a case of determining sub-block prediction. That is, the sub-block prediction mode flag subPbMotionFlag may be derived as follows.
  • the sub-block prediction parameter deriving unit 3037 of the image decoding device 31 derives a sub-block prediction mode from the subPbMotionFlag by a method reverse to that described above.
  • the spatio-temporal sub-block prediction unit 30371 calculates the target PU from the motion vector of the PU on the reference image temporally adjacent to the target PU (for example, the immediately preceding picture) or the motion vector of the PU spatially adjacent to the target PU.
  • the motion vector of the sub-block obtained by dividing is derived.
  • (xPb, yPb) is the upper left coordinate of the target PU
  • nPbW, nPbH are the size of the target PU
  • nSbW, nSbH are the sizes of the sub-blocks.
  • the above-described temporal sub-block prediction candidate TSUB and spatial sub-block prediction candidate SSUB are selected as one mode (merge candidate) of the merge mode.
  • the affine prediction unit 30372 derives the affine prediction parameters of the target PU.
  • motion vectors (mv0_x, mv0_y) (mv1_x, mv1_y) of two control points (V0, V1) of the target PU are derived as affine prediction parameters.
  • the motion vector of each control point may be derived by prediction from the motion vector of the adjacent PU of the target PU, and further, the prediction vector and the encoded data derived as the motion vector of the control point
  • the motion vector of each control point may be derived from the sum of the difference vectors derived from.
  • FIG. 13 shows an example of deriving the motion vector spMvLX of each sub-block constituting the target PU (nPbW ⁇ nPbH) from the motion vector (mv0_x, mv0_y) of the control point V0 and the motion vector (mv1_x, mv1_y) of V1.
  • the motion vector spMvLX of each subblock is derived as a motion vector for each point located at the center of each subblock, as shown in FIG.
  • xPb and yPb are the upper left coordinates of the target PU
  • nPbW and nPbH are the width and height of the target PU
  • nSbW and nSbH are the width and height of the sub-block.
  • the matching prediction unit 30373 derives a motion vector spMvLX of a sub-block constituting the PU by performing any one of a plurality of matching methods (bilateral matching or template matching).
  • FIG. 14 is a diagram for explaining (a) bilateral matching and (b) template matching.
  • the matching prediction mode is selected as one merge candidate (matching candidate) in the merge mode.
  • the matching prediction unit 30373 derives a motion vector by matching regions in a plurality of reference images, assuming that the object moves at a constant velocity.
  • bilateral matching it is assumed that a certain object passes through a certain region of the reference image A, a target PU of the target picture Cur_Pic, and a certain region of the reference image B with constant velocity motion, and matching between the reference images A and B To derive the motion vector of the target PU.
  • a motion vector is derived by matching the adjacent region Temp_Cur of the target PU with the adjacent region Temp_L0 of the reference block on the reference picture.
  • (MV0_x, MV0_y) is determined so that the matching cost between Block_A and Block_B is minimized.
  • the (MV0_x, MV0_y) derived in this way is a motion vector assigned to the sub-block.
  • (b) of FIG. 14 is a figure for demonstrating a template matching (Template
  • one reference picture is referred to in order to derive a motion vector of the sub-block Cur_block in the target picture Cur_Pic.
  • the reference block Block_A having the upper left coordinates (xPos, yPos) specified by is specified.
  • (xCur, yCur) is the upper left coordinate of the sub-block Cur_block.
  • a template region Temp_Cur adjacent to the sub-block Cur_block in the target picture Cur_Pic and a template region Temp_L0 adjacent to the Block_A in the reference picture A are set.
  • the template region Temp_Cur is composed of a region adjacent to the upper side of the sub-block Cur_block and a region adjacent to the left side of the sub-block Cur_block.
  • the template area Temp_L0 is composed of an area adjacent to the upper side of Block_A and an area adjacent to the left side of Block_A.
  • FIG. 7 is a schematic diagram illustrating the configuration of the merge prediction parameter deriving unit 3036 according to the present embodiment.
  • the merge prediction parameter derivation unit 3036 includes a merge candidate derivation unit 30361, a merge candidate selection unit 30362, and a merge candidate storage unit 30363.
  • the merge candidate storage unit 30363 stores the merge candidates input from the merge candidate derivation unit 30361.
  • the merge candidate includes a prediction list use flag predFlagLX, a motion vector mvLX, and a reference picture index refIdxLX.
  • an index is assigned to the stored merge candidate according to a predetermined rule.
  • the merge candidate derivation unit 30361 derives a merge candidate using the motion vector of the adjacent PU that has already been decoded and the reference picture index refIdxLX as they are.
  • merge candidates may be derived using affine prediction. This method is described in detail below.
  • the merge candidate derivation unit 30361 may use affine prediction for a spatial merge candidate derivation process, a temporal merge candidate derivation process, a combined merge candidate derivation process, and a zero merge candidate derivation process described later. Affine prediction is performed in units of sub-blocks, and prediction parameters are stored in the prediction parameter memory 307 for each sub-block. Alternatively, the affine prediction may be performed on a pixel basis.
  • the merge candidate derivation unit 30361 reads and reads the prediction parameters (prediction list use flag predFlagLX, motion vector mvLX, reference picture index refIdxLX) stored in the prediction parameter memory 307 according to a predetermined rule.
  • the predicted parameters are derived as merge candidates.
  • the prediction parameter to be read is a prediction parameter related to each of the PUs within a predetermined range from the decoding target PU (for example, all or part of the PUs in contact with the lower left end, the upper left end, and the upper right end of the decoding target PU, respectively). is there.
  • the merge candidates derived by the merge candidate deriving unit 30361 are stored in the merge candidate storage unit 30363.
  • the merge candidate derivation unit 30361 reads the prediction parameter of the PU in the reference image including the lower right coordinate of the decoding target PU from the prediction parameter memory 307 and sets it as a merge candidate.
  • the reference picture designation method may be, for example, the reference picture index refIdxLX designated in the slice header, or may be designated using the smallest reference picture index refIdxLX of the PU adjacent to the decoding target PU.
  • the merge candidates derived by the merge candidate deriving unit 30361 are stored in the merge candidate storage unit 30363.
  • the merge candidate derivation unit 30361 uses two different derived merge candidate motion vectors and reference picture indexes already derived and stored in the merge candidate storage unit 30363 as the motion vectors of L0 and L1, respectively. Combined merge candidates are derived by combining them. The merge candidates derived by the merge candidate deriving unit 30361 are stored in the merge candidate storage unit 30363.
  • the merge candidate derivation unit 30361 derives a merge candidate in which the reference picture index refIdxLX is 0 and both the X component and the Y component of the motion vector mvLX are 0.
  • the merge candidates derived by the merge candidate deriving unit 30361 are stored in the merge candidate storage unit 30363.
  • the merge candidate selection unit 30362 selects, from the merge candidates stored in the merge candidate storage unit 30363, a merge candidate to which an index corresponding to the merge index merge_idx input from the inter prediction parameter decoding control unit 3031 is assigned. As an inter prediction parameter.
  • the merge candidate selection unit 30362 stores the selected merge candidate in the prediction parameter memory 307 and outputs it to the prediction image generation unit 308.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing the configuration of the AMVP prediction parameter derivation unit 3032 according to this embodiment.
  • the AMVP prediction parameter derivation unit 3032 includes a vector candidate derivation unit (prediction vector candidate derivation unit) 3033, a vector candidate selection unit 3034, and a vector candidate storage unit 3035.
  • the vector candidate derivation unit 3033 reads the already processed PU motion vector mvLX stored in the prediction parameter memory 307 based on the reference picture index refIdx, derives a prediction vector candidate, and sends the prediction vector candidate to the vector candidate storage unit 3035. Store in candidate list mvpListLX [].
  • the vector candidate selection unit 3034 selects the motion vector mvpListLX [mvp_LX_idx] indicated by the prediction vector index mvp_LX_idx from the prediction vector candidates in the prediction vector candidate list mvpListLX [] as the prediction vector mvpLX.
  • the vector candidate selection unit 3034 outputs the selected prediction vector mvpLX to the addition unit 3035.
  • a prediction vector candidate is a PU for which decoding processing has been completed, and is derived by scaling a motion vector of a PU (for example, an adjacent PU) within a predetermined range from the decoding target PU.
  • the adjacent PU includes a PU that is spatially adjacent to the decoding target PU, for example, the left PU and the upper PU, and an area that is temporally adjacent to the decoding target PU, for example, the same position as the decoding target PU. It includes areas obtained from prediction parameters of PUs with different times.
  • the addition unit 3035 adds the prediction vector mvpLX input from the AMVP prediction parameter derivation unit 3032 and the difference vector mvdLX input from the inter prediction parameter decoding control unit 3031 to calculate a motion vector mvLX.
  • the adding unit 3035 outputs the calculated motion vector mvLX to the predicted image generation unit 308 and the prediction parameter memory 307.
  • FIG. 11 is a schematic diagram illustrating a configuration of an inter predicted image generation unit 309 included in the predicted image generation unit 308 according to the present embodiment.
  • the inter prediction image generation unit 309 includes a motion compensation unit (prediction image generation device) 3091 and a weight prediction unit 3094.
  • the motion compensation unit 3091 receives the reference picture index refIdxLX from the reference picture memory 306 based on the inter prediction parameters (prediction list use flag predFlagLX, reference picture index refIdxLX, motion vector mvLX) input from the inter prediction parameter decoding unit 303.
  • an interpolation image motion compensation image
  • a motion compensation image is generated by reading out a block at a position shifted by the motion vector mvLX starting from the position of the decoding target PU.
  • a motion compensation image is generated by applying a filter for generating a pixel at a decimal position called a motion compensation filter.
  • the weight prediction unit 3094 generates a prediction image of the PU by multiplying the input motion compensation image predSamplesLX by a weight coefficient.
  • the input motion compensated image predSamplesLX (LX is L0 or L1) is represented by the number of pixel bits bitDepth The following equation is processed to match
  • predSamples [X] [Y] Clip3 (0, (1 ⁇ bitDepth)-1, (predSamplesLX [X] [Y] + offset1) >> shift1)
  • shift1 14 ⁇ bitDepth
  • offset1 1 ⁇ (shift1-1).
  • predSamples [X] [Y] Clip3 (0, (1 ⁇ bitDepth)-1, (predSamplesL0 [X] [Y] + predSamplesL1 [X] [Y] + offset2) >> shift2)
  • shift2 15-bitDepth
  • offset2 1 ⁇ (shift2-1).
  • the weight prediction unit 3094 when performing weight prediction, derives the weight prediction coefficient w0 and the offset o0 from the encoded data, and performs the processing of the following equation.
  • predSamples [X] [Y] Clip3 (0, (1 ⁇ bitDepth)-1, ((predSamplesLX [X] [Y] * w0 + 2 ⁇ (log2WD-1)) >> log2WD) + o0)
  • log2WD is a variable indicating a predetermined shift amount.
  • the weight prediction unit 3094 when performing weight prediction, derives weight prediction coefficients w0, w1, o0, o1 from the encoded data, and performs the processing of the following equation.
  • predSamples [X] [Y] Clip3 (0, (1 ⁇ bitDepth)-1, (predSamplesL0 [X] [Y] * w0 + predSamplesL1 [X] [Y] * w1 + ((o0 + o1 + 1) ⁇ log2WD)) >> (log2WD + 1)) ⁇ Motion vector decoding process> Below, with reference to FIG. 9, the motion vector decoding process which concerns on this embodiment is demonstrated concretely.
  • the motion vector decoding process includes a process of decoding syntax elements related to inter prediction (also referred to as motion syntax decoding process) and a process of deriving a motion vector ( Motion vector derivation process).
  • FIG. 9 is a flowchart illustrating a flow of inter prediction syntax decoding processing performed by the inter prediction parameter decoding control unit 3031. In the following description of FIG. 9, each process is performed by the inter prediction parameter decoding control unit 3031 unless otherwise specified.
  • merge_flag! 0 is true (Y in S102)
  • merge index merge_idx is decoded in S103, and the motion vector derivation process (S111) in the merge mode is executed.
  • inter_pred_idc is other than PRED_L1 (PRED_L0 or PRED_BI)
  • the reference picture index refIdxL0, the difference vector parameter mvdL0, and the prediction vector index mvp_L0_idx are decoded in S105, S106, and S107, respectively.
  • inter_pred_idc is other than PRED_L0 (PRED_L1 or PRED_BI)
  • the reference picture index refIdxL1 is decoded in S108, S109, and S110.
  • a motion vector derivation process (S112) in the AMVP mode is executed.
  • FIG. 15 is a flowchart showing an outline of the motion prediction mode determination flow.
  • the motion prediction mode determination flow is executed by the inter prediction parameter decoding unit 303.
  • the motion prediction mode is a mode for determining a method for deriving a motion vector used for motion compensation prediction.
  • the inter prediction parameter decoding control unit 3031 determines whether or not the mode is the merge mode (S1501), and if it is not the merge mode (NO in S1501), the AMVP mode It becomes. On the other hand, if it is determined that the mode is the merge mode (YES in S1501), it is determined whether the mode is the matching mode (S1502). If it is determined that the mode is the matching mode (YES in S1502), the mode is the matching mode. If it is determined that the mode is not the matching mode (NO in S1502), the mode is the merge mode.
  • the matching mode is also called FRUC (Frame Rate Up Conversion) merge mode, and executes the above-described template matching or bilateral matching.
  • FIG. 16 is a sequence diagram showing the flow of the motion prediction mode determination flow.
  • step S105 when the fruc_merge_idx is 1, the matching prediction unit 30373 derives a pattern match vector by bilateral matching.
  • the fruc_merge_idx is 2, the pattern matching vector is derived by template matching.
  • mvLX mergeCand [merge_idx]
  • the AMVP mode is selected. More specifically, the difference vector mvdLX is decoded in S121 by the AMVP prediction parameter derivation unit 3032, and the prediction vector index mvp_LX_idx is decoded in S122. In S123, a prediction vector candidate pmvCand is derived. Subsequently, in S124, a motion vector mvLX is derived by the following equation.
  • FIG. 17 is a flowchart showing the flow of the pattern match vector derivation process.
  • FIG. 18 is a diagram for explaining the pattern match vector derivation process.
  • FIG. 17 shows the details of the processing in step S105 in the sequence diagram shown in FIG.
  • the processing illustrated in FIG. 17 is executed by the matching prediction unit 30373.
  • steps S1051 to S1054 are block searches executed at the block level. That is, a motion vector is derived for the entire block (CU or PU) using pattern matching. Specifically, as shown in FIG. 18A, motion vectors in the entire target block are derived. In other words, a motion vector is derived for each target block.
  • steps S1055 to S1060 are a sub-block search executed at the sub-block level. That is, using a pattern match, a motion vector is derived for each sub-block constituting the block. In particular. As shown in FIG. 18B, a motion vector is derived for each subblock in the target block. Note that the size of the sub-block is 1/8 both vertically and horizontally with respect to the target block. However, the minimum size of the sub-block is 4 ⁇ 4 pixels.
  • step S1053 a block-level initial vector in the target block is derived (initial vector search).
  • the initial vector is a motion vector that serves as a base for the search.
  • a limited motion vector candidate spatial merge candidate, temporal merge candidate, combined merge candidate, zero vector, ATMVP vector of the target block, etc.
  • the vector that minimizes is derived as the initial vector.
  • the ATMVP vector is a motion vector derived in units of sub-blocks from a block on the reference image indicated by a temporal vector derived from a motion vector around the target block.
  • step S1054 a block level local search (local search) in the target block is performed.
  • a local region centered on the initial vector derived in step S1051 is further searched to search for a vector having the lowest matching cost, and set as the final motion vector of the target block.
  • the local search may be a step search or a raster search. Details of the local search will be described later.
  • an initial vector of the sub-block in the target block is derived (initial vector search). Specifically, vector candidates (motion vector of target block, zero vector, center collocated vector of the subblock, lower right collocated vector of the subblock, ATMVP vector of the subblock, upper adjacent vector of the subblock, sub The vector having the smallest matching cost among the left adjacent vectors of the block is set as the initial vector of the sub-block. Note that the vector candidates used for the initial vector search of the sub-block are not limited to the vectors described above.
  • step S1059 a step search (local search) centering on the initial vector of the sub-block selected in S1058 is performed. Then, the matching cost of vector candidates near the initial vector of the sub-block is derived, and the minimum vector is derived as the sub-block motion vector.
  • step S1059 a step search (local search) centering on the initial vector of the sub-block selected in S1058 is performed. Then, the matching cost of vector candidates near the initial vector of the sub-block is derived, and the minimum vector is derived as the sub-block motion vector.
  • FIG. 19 is a diagram for explaining a motion search pattern. Note that the number of steps (stepIter, maximum number of rounds) indicating how many times the method used for motion search (stepMethod) is repeated is set to a predetermined value. As will be described later, the maximum round number stepIterSubPU at the sub-block level may be less than the maximum round number stepIterPU at the block level.
  • the matching prediction unit 30373 considers the search candidate point that gives the smallest matching cost among the search candidate points evaluated for the matching cost in the motion search as the optimal search point, and selects the motion vector bestMV of the search candidate point.
  • functions used for deriving the matching cost include SAD (Sum of Absolute Difference, sum of absolute value errors), SATD (Hadamard transform absolute value error sum), SSD (Sum of Square difference), and the like. .
  • the target block is a PU as an example.
  • FIGS. 19A and 19B are diagrams showing motion search patterns when the diamond search is applied.
  • FIG. 19 shows an example of a search range of 7 PU (horizontal) ⁇ 5 PU (vertical).
  • offsetCand [8] ((0, 2), (1, 1), (2, 0), (1, -1), (0, -2), (-1, -1), (-2, 0), (-1, 1) ⁇
  • the case of the diamond search which is represented by 8 is illustrated.
  • the matching prediction unit 30373 selects the coordinates of the eight search candidate points by adding each value (offsetCand [Idx]) of the offset candidate (offsetCand) to the coordinates (position) startMV of the search start point.
  • the number of offset candidates (offsetCand) is normally 8 in diamond search, but may be any other value, for example, any value greater than 8 or any value less than 8. However, if the number of offset candidates is increased, the time required for motion search processing and the number of operations increase accordingly, so it is desirable to select an appropriate value.
  • the starting rhombus diamond indicates the starting point of the initial vector startMV at each search count
  • the black rhombus indicates the end point of the optimal vector bestMV in each search round
  • the black circle indicates the search candidate point at each search count.
  • the points that have already been searched at each number of searches are indicated by white circles.
  • the search round numIter is initialized to 0 before starting the search. Then, at the start of each search round, the minimum cost minCost is set as the matching cost of the search start point, and an initial value ( ⁇ 1) is set in the optimal candidate index bestIdx.
  • mcost (X) is a function for deriving a matching cost in the search vector X.
  • candMV startMV + offsetCand [Idx]
  • the search candidate point including the search start point P0
  • the search candidate point candMV [Idx] with Idx 2
  • the matching prediction unit 30373 updates the optimal search candidate index bestIdx to Idx and performs the optimal Update cost minCost and optimal vector bestMV. This can be expressed as:
  • step round process In the step search, this “step round process” is repeatedly executed. In each step round process, the search round number numIter is incremented by one.
  • the search candidate point selected at this time is used as a search start point for the next round. That is, in the next step round process, the matching prediction unit 30373 selects the point 2 shown in the first row of FIG. 19A as the end point of the optimal vector bestMV for the prediction block PU.
  • startMV bestMV (here P (1)) Whether or not the optimal vector bestMV has been updated is determined by whether or not the optimal vector bestMV is different from the search start point, and whether or not bestIdx has been updated to a value other than the initial value (-1), or , MinCost can also be determined based on whether or not it has been updated to a value other than the initial cost of the starting point. If the search start index nDirectStart and search end index nDirectEnd used in the next round are determined by the following formula depending on the position of the optimal vector bestMV (optimal candidate index Idx), the search points already searched are An efficient search is possible without searching again.
  • nStep 2-(bestIdx & 1)
  • nDirectStart bestIdx-nStep
  • nDirectEnd bestIdx-nStep
  • the matching prediction unit 30373 executes the next step round process.
  • the starting point of the optimal vector bestMV for the prediction block PU the point 1 shown in the second stage of FIG. 19A, which is the optimal search candidate point of the current round, is selected.
  • the search candidate point that gives the smallest matching cost is equal to or higher than the cost of the search start point P2 shown in the third stage of FIG. 19A
  • the optimum vector bestMV is updated. do not do.
  • a series of step search processing (diamond search) is completed.
  • the matching prediction unit 30373 may newly perform another step search.
  • offsetCand offset candidates
  • the matching prediction unit 30373 is a point at the position of the top, bottom, left, and right (cross) centering on the search start point (the third search start point P2 in FIG. 19A), and the diamond described above.
  • a point not selected as a search candidate point in the search is selected as a search candidate point.
  • the search candidate point (including the search start point P2) that gives the lowest matching cost among the search candidate points 0 to 3 on the top, bottom, left, and right of the search start point P2 is the point 1 shown in FIG. If there is, the matching prediction unit 30373 selects the point 1 shown in FIG. 19B as the end point of the optimal vector bestMV for the prediction block PU.
  • the matching prediction unit 30373 uses a certain step search (for example, a cross search) after selecting a search candidate point that gives the smallest matching cost by using a certain step search (for example, a diamond search) one or more times. ) May be used one or more times to select motion vectors in more detail.
  • a certain step search for example, a cross search
  • a certain step search for example, a diamond search
  • the motion search pattern in the example illustrated in FIG. 19A is an example of a motion search using a diamond search
  • the matching prediction unit 30373 may use a diamond search having another motion search pattern. For example, in the 0th search, a point that is equidistant from the search start point is selected as a search candidate point, and a search is made for a point whose distance from the search start point is 2n-1 by the nth search. A diamond search may be applied.
  • the matching prediction unit 30373 When the matching prediction unit 30373 performs a motion search to which a raster search is applied, the matching prediction unit 30373 comprehensively selects search points within the search range at regular intervals, and sets the matching costs in the raster scan order. evaluate.
  • the raster scan starts from the upper left of the search range, examines the pixels from the left side to the right until it reaches the right end, and if it reaches the right end, it goes down one row and goes from the left end to the right again. This is an exhaustive search method that sequentially examines the pixels.
  • the matching prediction unit 30373 selects a search vector that gives the smallest matching cost among the matching costs calculated for each of the search vectors having end points set in the raster scan order.
  • each point in the block is scanned in a predetermined scan order like the raster scan. For example, a spiral scan that scans spirally from the center toward the periphery.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of the image encoding device 11 according to the present embodiment.
  • the image encoding device 11 includes a prediction image generation unit 101, a subtraction unit 102, a DCT / quantization unit 103, an entropy encoding unit 104, an inverse quantization / inverse DCT unit 105, an addition unit 106, a loop filter 107, and a prediction parameter memory.
  • the prediction parameter encoding unit 111 includes an inter prediction parameter encoding unit (motion vector generation device) 112 and an intra prediction parameter encoding unit 113.
  • the predicted image generation unit 101 generates, for each picture of the image T, a predicted image P of the prediction unit PU for each encoding unit CU that is an area obtained by dividing the picture.
  • the predicted image generation unit 101 reads a decoded block from the reference picture memory 109 based on the prediction parameter input from the prediction parameter encoding unit 111.
  • the prediction parameter input from the prediction parameter encoding unit 111 is, for example, a motion vector in the case of inter prediction.
  • the predicted image generation unit 101 reads a block at a position on the reference image indicated by the motion vector with the target PU as a starting point.
  • the prediction parameter is, for example, an intra prediction mode.
  • a pixel value of an adjacent PU used in the intra prediction mode is read from the reference picture memory 109, and a predicted image P of the PU is generated.
  • the predicted image generation unit 101 generates a predicted image P of the PU using one prediction method among a plurality of prediction methods for the read reference picture block.
  • the predicted image generation unit 101 outputs the generated predicted image P of the PU to the subtraction unit 102.
  • FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a configuration of an inter predicted image generation unit 1011 included in the predicted image generation unit 101.
  • the inter prediction image generation unit 1011 includes a motion compensation unit 10111 and a weight prediction unit 10112. Since the motion compensation unit 10111 and the weight prediction unit 10112 have the same configurations as the motion compensation unit 3091 and the weight prediction unit 3094 described above, description thereof is omitted here.
  • the prediction image generation unit 101 generates a prediction image P of the PU based on the pixel value of the reference block read from the reference picture memory, using the parameter input from the prediction parameter encoding unit.
  • the predicted image generated by the predicted image generation unit 101 is output to the subtraction unit 102 and the addition unit 106.
  • the subtraction unit 102 subtracts the signal value of the predicted image P of the PU input from the predicted image generation unit 101 from the pixel value of the corresponding PU of the image T, and generates a residual signal.
  • the subtraction unit 102 outputs the generated residual signal to the DCT / quantization unit 103.
  • the DCT / quantization unit 103 performs DCT on the residual signal input from the subtraction unit 102 and calculates a DCT coefficient.
  • the DCT / quantization unit 103 quantizes the calculated DCT coefficient to obtain a quantization coefficient.
  • the DCT / quantization unit 103 outputs the obtained quantization coefficient to the entropy coding unit 104 and the inverse quantization / inverse DCT unit 105.
  • the entropy encoding unit 104 receives the quantization coefficient from the DCT / quantization unit 103 and receives the encoding parameter from the prediction parameter encoding unit 111.
  • Examples of input encoding parameters include codes such as a reference picture index refIdxLX, a prediction vector index mvp_LX_idx, a difference vector mvdLX, a prediction mode predMode, and a merge index merge_idx.
  • the entropy encoding unit 104 generates an encoded stream Te by entropy encoding the input quantization coefficient and encoding parameter, and outputs the generated encoded stream Te to the outside.
  • the inverse quantization / inverse DCT unit 105 inversely quantizes the quantization coefficient input from the DCT / quantization unit 103 to obtain a DCT coefficient.
  • the inverse quantization / inverse DCT unit 105 performs inverse DCT on the obtained DCT coefficient to calculate a residual signal.
  • the inverse quantization / inverse DCT unit 105 outputs the calculated residual signal to the addition unit 106.
  • the addition unit 106 adds the signal value of the prediction image P of the PU input from the prediction image generation unit 101 and the signal value of the residual signal input from the inverse quantization / inverse DCT unit 105 for each pixel, and performs decoding. Generate an image.
  • the adding unit 106 stores the generated decoded image in the reference picture memory 109.
  • the loop filter 107 performs a deblocking filter, a sample adaptive offset (SAO), and an adaptive loop filter (ALF) on the decoded image generated by the adding unit 106.
  • SAO sample adaptive offset
  • ALF adaptive loop filter
  • the prediction parameter memory 108 stores the prediction parameter generated by the encoding parameter determination unit 110 at a predetermined position for each encoding target picture and CU.
  • the reference picture memory 109 stores the decoded image generated by the loop filter 107 at a predetermined position for each picture to be encoded and each CU.
  • the encoding parameter determination unit 110 selects one set from among a plurality of sets of encoding parameters.
  • the encoding parameter is a parameter to be encoded that is generated in association with the above-described prediction parameter or the prediction parameter.
  • the predicted image generation unit 101 generates a predicted image P of the PU using each of these encoding parameter sets.
  • the encoding parameter determination unit 110 calculates a cost value indicating the amount of information and the encoding error for each of a plurality of sets.
  • the cost value is, for example, the sum of a code amount and a square error multiplied by a coefficient ⁇ .
  • the code amount is the information amount of the encoded stream Te obtained by entropy encoding the quantization error and the encoding parameter.
  • the square error is the sum between pixels regarding the square value of the residual value of the residual signal calculated by the subtracting unit 102.
  • the coefficient ⁇ is a real number larger than a preset zero.
  • the encoding parameter determination unit 110 selects a set of encoding parameters that minimizes the calculated cost value.
  • the entropy encoding unit 104 outputs the selected set of encoding parameters to the outside as the encoded stream Te, and does not output the set of unselected encoding parameters.
  • the encoding parameter determination unit 110 stores the determined encoding parameter in the prediction parameter memory 108.
  • the prediction parameter encoding unit 111 derives a format for encoding from the parameters input from the encoding parameter determination unit 110 and outputs the format to the entropy encoding unit 104. Deriving the format for encoding is, for example, deriving a difference vector from a motion vector and a prediction vector. Also, the prediction parameter encoding unit 111 derives parameters necessary for generating a prediction image from the parameters input from the encoding parameter determination unit 110 and outputs the parameters to the prediction image generation unit 101.
  • the parameter necessary for generating the predicted image is, for example, a motion vector in units of sub-blocks.
  • the inter prediction parameter encoding unit 112 derives an inter prediction parameter such as a difference vector based on the prediction parameter input from the encoding parameter determination unit 110.
  • the inter prediction parameter encoding unit 112 derives parameters necessary for generating a prediction image to be output to the prediction image generating unit 101, and an inter prediction parameter decoding unit 303 (see FIG. 5 and the like) derives inter prediction parameters.
  • Some of the configurations are the same as the configuration to be performed. The configuration of the inter prediction parameter encoding unit 112 will be described later.
  • the intra prediction parameter encoding unit 113 derives a format (for example, MPM_idx, rem_intra_luma_pred_mode) for encoding from the intra prediction mode IntraPredMode input from the encoding parameter determination unit 110.
  • a format for example, MPM_idx, rem_intra_luma_pred_mode
  • the inter prediction parameter encoding unit 112 is a unit corresponding to the inter prediction parameter decoding unit 303 in FIG. 12, and the configuration is shown in FIG.
  • the inter prediction parameter encoding unit 112 includes an inter prediction parameter encoding control unit 1121, an AMVP prediction parameter derivation unit 1122, a subtraction unit 1123, a sub-block prediction parameter derivation unit 1125, and a partition mode derivation unit and a merge flag derivation unit (not shown). , An inter prediction identifier deriving unit, a reference picture index deriving unit, a vector difference deriving unit, and the like.
  • the partition mode deriving unit, the merge flag deriving unit, the inter prediction identifier deriving unit, the reference picture index deriving unit, and the vector difference deriving unit are respectively the PU partition mode part_mode, the merge flag merge_flag, the inter prediction identifier inter_pred_idc, the reference picture index refIdxLX, and the difference vector Derives mvdLX.
  • the inter prediction parameter encoding unit 112 outputs the motion vector (mvLX, subMvLX), the reference picture index refIdxLX, the PU partition mode part_mode, the inter prediction identifier inter_pred_idc, or information indicating these to the prediction image generating unit 101.
  • inter prediction parameter encoding unit 112 entropy PU partition mode part_mode, merge flag merge_flag, merge index merge_idx, inter prediction identifier inter_pred_idc, reference picture index refIdxLX, prediction vector index mvp_LX_idx, difference vector mvdLX, sub-block prediction mode flag subPbMotionFlag.
  • the data is output to the encoding unit 104.
  • the inter prediction parameter encoding control unit 1121 includes a merge index deriving unit 11211 and a vector candidate index deriving unit 11212.
  • the merge index derivation unit 11211 compares the motion vector and reference picture index input from the encoding parameter determination unit 110 with the motion vector and reference picture index of the merge candidate PU read from the prediction parameter memory 108, and performs merge An index merge_idx is derived and output to the entropy encoding unit 104.
  • a merge candidate is a reference PU (for example, a reference PU that touches the lower left end, upper left end, and upper right end of the encoding target block) within a predetermined range from the encoding target CU to be encoded.
  • the PU has been processed.
  • the vector candidate index deriving unit 11212 derives a prediction vector index mvp_LX_idx.
  • the sub-block prediction parameter derivation unit 1125 includes any of spatial sub-block prediction, temporal sub-block prediction, affine prediction, and matching prediction according to the value of subPbMotionFlag.
  • a motion vector and a reference picture index for subblock prediction are derived. As described in the description of the image decoding apparatus, the motion vector and the reference picture index are derived by reading out the motion vector and the reference picture index such as the adjacent PU and the reference picture block from the prediction parameter memory 108.
  • the AMVP prediction parameter derivation unit 1122 has the same configuration as the AMVP prediction parameter derivation unit 3032 (see FIG. 12).
  • the motion vector mvLX is input from the encoding parameter determination unit 110 to the AMVP prediction parameter derivation unit 1122.
  • the AMVP prediction parameter derivation unit 1122 derives a prediction vector mvpLX based on the input motion vector mvLX.
  • the AMVP prediction parameter derivation unit 1122 outputs the derived prediction vector mvpLX to the subtraction unit 1123. Note that the reference picture index refIdx and the prediction vector index mvp_LX_idx are output to the entropy encoding unit 104.
  • the subtraction unit 1123 subtracts the prediction vector mvpLX input from the AMVP prediction parameter derivation unit 1122 from the motion vector mvLX input from the coding parameter determination unit 110 to generate a difference vector mvdLX.
  • the difference vector mvdLX is output to the entropy encoding unit 104.
  • the entropy decoding unit 301 the prediction parameter decoding unit 302, the loop filter 305, the predicted image generation unit 308, the inverse quantization / inverse DCT.
  • the prediction parameter encoding unit 111 may be realized by a computer.
  • the program for realizing the control function may be recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium may be read by a computer system and executed.
  • the “computer system” is a computer system built in either the image encoding device 11 or the image decoding device 31 and includes hardware such as an OS and peripheral devices.
  • the “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a portable medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, a CD-ROM, or a hard disk built in a computer system.
  • the “computer-readable recording medium” is a medium that dynamically holds a program for a short time, such as a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line,
  • a volatile memory inside a computer system serving as a server or a client may be included and a program that holds a program for a certain period of time.
  • the program may be a program for realizing a part of the functions described above, and may be a program capable of realizing the functions described above in combination with a program already recorded in a computer system.
  • a motion vector is derived in units of sub-blocks.
  • template matching or bilateral matching is used in units of sub-blocks (see steps S1055 to S1060 in FIG. 17).
  • template matching cannot be performed because a subblock that is not in contact with the upper end or the left end of the target block cannot acquire a template.
  • FIG. 20 is a diagram illustrating a detrimental effect when template matching is performed in a sub-block. As shown in FIG.
  • the sub-block that is not in contact with the upper end or the left end of the target block is not in contact with the upper adjacent region or the left adjacent region of the target block. I can't get a template from. Therefore, in these sub-blocks, block-level motion vectors are used as they are, and the coding efficiency is lowered.
  • the following process is performed for sub-blocks for which a template cannot be acquired, thereby preventing a reduction in encoding efficiency.
  • the pattern matching derivation process is executed by the matching prediction unit 30373.
  • Embodiment 2-1 when fruc_merge_idx is 2, that is, when template matching is indicated, the matching prediction unit 30373 performs template matching at the block level and performs bilateral matching at the sub-block level. As a result, it is possible to avoid that a template cannot be acquired and template matching cannot be performed, and a reduction in encoding efficiency can be prevented.
  • FIG. 21 is a flowchart showing a flow of pattern match vector derivation processing in the present embodiment.
  • the same step number is attached
  • the processing at the block level is the same as the pattern match vector derivation processing shown in FIG.
  • the above configuration includes an operation of performing a local search by template matching in the block search and performing a local search by using bilateral matching in the sub-block search.
  • the block search with the above configuration searches for a motion vector by performing a local search by bilateral matching or template matching, and the sub-block search performs a local search by template matching in the block search or bilateral matching. Regardless of whether or not a local search is performed, the matching process is performed using only bilateral matching.
  • the block search with the above configuration searches for a motion vector by performing a local search by bilateral matching or template matching based on the parameter indicating the matching mode, and the sub-block search sets the parameter indicating the matching mode. Regardless, matching processing is performed using bilateral matching.
  • the matching prediction unit 30373 is configured to perform bilateral matching at the sub-block level.
  • the configuration may be such that bilateral matching is performed only when it is estimated that prediction accuracy is improved by performing bilateral matching.
  • FIG. 22 is a flowchart showing a flow of pattern match vector derivation processing in the case of performing bilateral matching performance estimation.
  • the same step number is attached
  • the process at the block level is the same as the pattern match vector derivation process shown in FIG.
  • the matching prediction unit 30373 performs bilateral matching performance estimation and sets the value of bilateralAvailable before entering the loop of the sub-block (S2201). If it is estimated that the performance is improved by using bilateral matching, that is, the prediction accuracy is improved by using bilateral matching (YES in S2202), the process enters the loop of the sub-block, and the processing from step S1055 is performed. Execute. If it is determined in step S2202 that there is no performance in bilateral matching (NO in S2202), the motion vector derived at the block level is used as it is.
  • the bilateral matching performance estimation can be performed, for example, by the following method.
  • the bilateral matching performance estimation is executed by the matching prediction unit 30373.
  • Estimatimation method 1 When there are two reference pictures having the same absolute value of the inter-picture distance from the target picture, it is estimated that the performance is improved by using bilateral matching. That is, when the inter-picture distances TD0 and TD1 of the two reference pictures of the target picture are 1: 1, it is estimated that the performance is improved by using bilateral matching. This is due to the following reason. When TD0 and TD1 are different, the magnitudes of differences between the target picture and the two reference pictures are different. This adversely affects the search accuracy. On the other hand, if the absolute values of TD0 and TD1 are the same, the above difference does not occur and the search accuracy is not adversely affected.
  • the inter-picture distances TD0 and TD1 may be derived as the difference between the picture order numbers POC between the target picture and the reference picture. Specifically, it is as follows.
  • TD0 POC (CurrPic)-POC (Ref0)
  • TD1 POC (CurrPic)-POC (Ref1)
  • bilateralAvailable is a flag indicating whether or not it is estimated that the performance is improved by bilateral matching. If it is estimated that the performance is improved by bilateral matching, bilateralAvailable is true, and if it is not estimated, bilateralAvailable is false.
  • Estimatimation method 3 The estimation method 1 and the estimation method 2 described above may be combined. That is, when the absolute values of the inter-picture distances TD0 and TD1 are equal and smaller than the threshold value, it may be estimated that the performance is improved by using bilateral matching.
  • the threshold TH may be compared with TD1 instead of TD0.
  • the matching prediction unit 30373 derives a motion vector by a method other than template matching for subblocks that are not in contact with the upper end or left end of the target block among the subblocks in the target block.
  • a method other than template matching for subblocks that are not in contact with the upper end or left end of the target block among the subblocks in the target block.
  • FIG. 24 is a flowchart showing a flow of processing for determining the motion vector deriving method to be pattern matching or bilateral matching according to the position of the sub-block in the block.
  • the same step number is attached
  • the process at the block level is the same as the pattern match vector derivation process shown in FIG.
  • the motion vector derivation method is selected according to the position of the sub-block to be derived in the block. That is, the method for deriving the motion vector differs depending on the position in the block.
  • FIG. 25 is a flowchart showing a flow of processing using motion vectors of peripheral sub blocks according to the positions of the sub blocks.
  • the same step number is attached
  • the process at the block level is the same as the pattern match vector derivation process shown in FIG.
  • FIG. 26 is a diagram illustrating an example of a method for deriving the motion vector of the target sub-block using the motion vectors of the peripheral blocks.
  • FIG. 26 (a) shows an example using the motion vector of the sub-block adjacent to the left of the target sub-block.
  • the motion vector of the subblock adjacent to the left of the target subblock can be used as the peripheral subblock.
  • FIG. 26 shows an example in which the motion vector of the sub-block adjacent on the target sub-block is used. As shown in (b) of FIG. 26, the motion vector of the sub block adjacent on the target sub block can be used as the peripheral sub block.
  • FIG. 26 (c) shows an example in which the motion vector of the sub-block adjacent to the left of the target sub-block and the motion vector of the sub-block adjacent to the target sub-block are used.
  • the average of the motion vector of the sub-block adjacent to the left of the target sub-block as the peripheral sub-block and the motion vector of the sub-block adjacent to the target sub-block Can be used as the motion vector of the target sub-block.
  • FIG. 26D shows the motion vector of the sub-block adjacent to the left of the target sub-block, the motion vector of the sub-block adjacent to the target sub-block, and the motion of the upper right sub-block of the target sub-block.
  • An example using a vector is shown.
  • the motion vector of the subblock adjacent to the left of the target subblock as the peripheral subblock, the motion vector of the subblock adjacent to the target subblock, and the target The median of the motion vector of the upper right subblock of the subblock can be used as the motion vector of the target subblock.
  • the motion vector mv of the target subblock can be derived by the following equation.
  • mv.x MEDIAN (mvA.x, mvB.x, mvC.x)
  • mv.y MEDIAN (mvA.y, mvB.y, mvC.y)
  • mvA motion vector of the left subblock
  • mvB motion vector of the upper subblock
  • mvC motion vector of the upper right subblock
  • the motion vector of the sub-block may be derived as “0” or any of the remaining two sub-blocks.
  • the median value may be derived by preparing two motion vectors for the sub-block.
  • FIG. 26 shows the motion vector of the subblock adjacent to the left of the target subblock, the motion vector of the subblock adjacent to the target subblock, and the block level of the target block to which the target subblock belongs.
  • An example using the motion vector of As shown in FIG. 26 (e), the motion vector of the subblock adjacent to the left of the target subblock as the peripheral subblock, the motion vector of the subblock adjacent to the target subblock, and the block The median of the level motion vector can be used as the motion vector of the target sub-block.
  • the motion vector mv of the target sub-block can be derived from the following equation.
  • mv.x MEDIAN (mvA.x, mvB.x, blkMv.x)
  • mv.y MEDIAN (mvA.y, mvB.y, blkMv.y)
  • mvA motion vector of the left sub-block
  • mvB motion vector of the upper sub-block
  • blkMv block-level motion vector
  • FIG. 27 is a flowchart showing the flow of prediction vector candidate derivation processing.
  • FIG. 28 is a diagram for explaining vector candidate derivation processing.
  • the vector candidate derivation unit 3033 first derives the left adjacent vector candidate mvLXA from the left adjacent region of the target block in step S1231.
  • the motion vector of candidate 1 or candidate 2 of the left adjacent region shown in FIG. 28 is the left adjacent vector candidate mvLXA.
  • the numbers in the figure indicate the scan order.
  • the left adjacent region of the target block is scanned from the lower side to the upper side, and the motion vector for the reference image that is the same as the reference image of the target block is used as the prediction vector candidate.
  • the vector candidate derivation unit 3033 derives the upper adjacent vector candidate mvLXB from the upper adjacent region of the target block.
  • the motion vector of candidate 1, candidate 2, or candidate 3 of the upper adjacent region shown in FIG. 28 is the upper adjacent vector candidate mvLXB.
  • the upper adjacent region of the target block is scanned from the right side to the left side, and the motion vector for the reference image that is the same as the reference image of the target block is used as the prediction vector candidate.
  • the vector candidate derivation unit 3033 derives a time vector candidate mvLXCol from a block at the same position in a reference image (Collocated picture) that is temporally different from the current image including the target block.
  • the motion vector of candidate 1 or candidate 2 shown in FIG. 28 is a time vector candidate mvLXCol.
  • the block at the same position as the target block on the reference image is scanned from the lower right side to the upper left side, and the motion vector for the reference image that is the same as the reference image of the target block is used as the prediction vector candidate .
  • step S1234 the vector candidate derivation unit 3033 derives a pattern match vector candidate using pattern matching.
  • step S1235 the vector candidate derivation unit 3033 creates a prediction vector candidate list from the vector candidates derived in steps S1231 to S1234.
  • FIG. 29 is a flowchart showing the flow of the pattern match vector candidate derivation process.
  • the vector candidate derivation unit 3033 first acquires a template in step 12341.
  • a block level initial vector search is performed.
  • a block level local search is performed. Note that the initial vector search and the local search are the same as the search described above with reference to FIG.
  • FIG. 30 is a diagram illustrating an example of pseudo code for performing the process of creating a prediction vector candidate list.
  • mvpListLX indicates a predicted vector candidate list.
  • mvLXPM indicates a pattern match vector candidate.
  • availableFlagLXA is a flag indicating whether mvLXA has been derived.
  • availableFlagLXB is a flag indicating whether mvLXB has been derived.
  • availableFlagLXCol is a flag indicating whether mvLXCol has been derived.
  • availableFlagLXPM is a flag indicating whether mvLXPM has been derived.
  • the maximum size of the prediction vector candidate list is “2”, when the size of the prediction vector candidate list is smaller than the maximum size “2” (if (i ⁇ 2)), the time vector The candidate is stored in the prediction vector candidate list.
  • the zero vector (0, 0) is stored at the position.
  • Embodiment 3-2 In the embodiment 3-1 described above, in the creation of the prediction vector candidate list, the left adjacent vector candidate, the upper adjacent vector candidate, and the time vector candidate are used as prediction vector candidates, and the pattern match vector candidate is used as a prediction vector candidate. .
  • the block referred to for deriving the left adjacent vector candidate, the upper adjacent vector candidate, and the time vector candidate is the same as the block referred to for deriving the initial vector when the pattern match vector candidate is derived. As shown in FIGS.
  • the block for deriving the left adjacent vector candidate mvLXA, the block for deriving the upper adjacent vector candidate mvLXB, and the block for deriving the time vector candidate mvLXCol are as follows: , All are blocks used for deriving an initial vector when deriving a pattern match vector.
  • the same prediction vector candidate as the initial vector when the pattern match vector candidate is derived may be stored in the prediction vector candidate list as any of the left adjacent vector candidate, the right adjacent vector candidate, and the time vector candidate.
  • the pattern match vector candidate When the pattern match vector candidate is derived, it is useless to store the initial vector in the prediction vector candidate list even though the initial vector is modified and the pattern match vector candidate is derived and stored in the prediction vector candidate list. It is.
  • the motion vector selected as the initial vector when the pattern match vector candidate is derived is not stored in the prediction vector candidate list. Therefore, vector candidates similar to the pattern match vector candidate are not stored in the prediction vector candidate list, and the coding efficiency can be improved.
  • FIG. 32 is a flowchart showing the flow of prediction vector candidate derivation processing.
  • FIG. 33 is a diagram illustrating an example of pseudo code for performing the process of creating a prediction vector candidate list. Note that steps that perform the same processes as those in the steps described in FIG. 27 are given the same step numbers, and descriptions thereof are omitted.
  • the vector candidate derivation unit 3033 first performs the pattern match vector candidate derivation process in step S1234 in the process shown in FIG. Steps S1231, S1232, S1233, and S1235a are performed in this order.
  • the initial vector startMv is stored.
  • a prediction vector candidate list creation process in step S1235a a prediction vector candidate list is created by using whether or not the prediction vector candidate list is different from the initial vector startMv.
  • the vector candidate deriving unit 3033 first adds a pattern match vector candidate (if (availableFlagLXPM)) to the prediction vector candidate list.
  • the left adjacent vector candidate has been derived
  • the pattern match vector candidate has not been derived or the left adjacent vector candidate is different from the initial vector” (if (availableFlagLXA && (! AvailableFlagLXPM
  • mvLXA! startMv))
  • the upper adjacent vector candidate has been derived and “the upper adjacent vector candidate and the left adjacent vector candidate are different” and “the pattern match vector candidate has not been derived or the upper adjacent vector candidate Is different from the initial vector ”(if (availableFlagLXB && (mvLXA!
  • the left adjacent vector candidate has not been derived and “the upper adjacent vector candidate has been derived” and “the pattern match vector candidate has not been derived or the upper adjacent vector candidate has been initially If “is different from the vector” (else if (availableFlagLXB && (! AvailableFlagLXPM
  • the maximum size of the prediction vector candidate list is “2”, when the size of the prediction vector candidate list is smaller than the maximum size “2” (if (i ⁇ 2)), the time vector is Store in prediction vector candidate list.
  • the zero vector (0, 0) is stored at the position.
  • Embodiment 3-3 In the above-described Embodiment 3-1, in order to create a prediction vector candidate list, pattern match vector candidates must always be derived regardless of whether or not they are used as prediction vectors. This is because it is determined whether or not the top of the prediction vector candidate list matches the pattern match vector candidate, and whether or not the prediction vector candidates in the prediction vector candidate list are shifted backward one by one.
  • the pattern match vector candidate is stored at the head of the prediction vector candidate list without determining whether or not the pattern match vector candidate matches the head value of the prediction vector candidate list.
  • the pattern match vector candidate derivation process is not performed.
  • the derivation process of the pattern match vector candidate can be omitted, so that the processing amount is reduced. Can do.
  • FIG. 34 is a flowchart showing the flow of prediction vector candidate derivation processing.
  • FIG. 35 is a diagram illustrating an example of pseudo code for performing the process of creating a prediction vector candidate list. Note that steps that perform the same processes as those in the steps described in FIG. 27 are given the same step numbers, and descriptions thereof are omitted.
  • step S1236 zero vector candidate derivation processing is performed. Thereafter, the process proceeds to step S1235, and the process proceeds to the prediction vector candidate list creation process (in this case, the top of the prediction vector candidate list is empty).
  • the prediction vector is not the head of the prediction vector candidate list
  • the prediction is made based on whether the left adjacent vector candidate, the upper adjacent vector candidate, and the time vector candidate are derived as in the pseudo code example illustrated in FIG. Create a vector candidate list.
  • Embodiment 3-4 In the above-described embodiment 3-3, the pattern match vector candidate is always stored at the head of the prediction vector candidate list. However, even when a pattern match vector candidate cannot be derived, such as when a template cannot be acquired, it is useless to always leave the head of the prediction vector candidate list for the pattern match vector candidate.
  • a pattern match vector candidate it is determined whether or not a pattern match vector candidate can be derived. If it can be derived, the pattern match vector candidate is stored at the head of the prediction vector candidate list as shown in Embodiment 3-3. When the pattern match vector candidate cannot be derived, another prediction vector candidate is stored at the head of the prediction vector candidate list.
  • the pattern match vector candidate cannot be derived, there is no need to leave the beginning of the prediction vector candidate list, so that the prediction accuracy can be improved and the encoding efficiency can be improved.
  • FIG. 36 is a flowchart showing the flow of prediction vector candidate derivation processing.
  • FIG. 37 is a diagram illustrating an example of pseudo code for performing the process of creating a prediction vector candidate list. Note that steps that perform the same processes as those in the steps described in FIG. 27 are given the same step numbers, and descriptions thereof are omitted.
  • the vector candidate derivation unit 3033 first determines whether or not a pattern match vector candidate can be derived in step S3601. Then, if possible, the pattern match vector candidate derivable flag PMMVCandAvailable is set to true. If it is not possible, set it to false.
  • step S1231 the process proceeds to step S1231.
  • the subsequent processing is the same as that in the flowchart shown in FIG.
  • the image coding apparatus 11 may implement
  • LSI Large Scale Integration
  • Each functional block of the image encoding device 11 and the image decoding device 31 may be individually made into a processor, or a part or all of them may be integrated into a processor.
  • the method of circuit integration is not limited to LSI, and may be realized by a dedicated circuit or a general-purpose processor. Further, in the case where an integrated circuit technology that replaces LSI appears due to progress in semiconductor technology, an integrated circuit based on the technology may be used.
  • the image encoding device 11 and the image decoding device 31 described above can be used by being mounted on various devices that perform transmission, reception, recording, and reproduction of moving images.
  • the moving image may be a natural moving image captured by a camera or the like, or an artificial moving image (including CG and GUI) generated by a computer or the like.
  • the image encoding device 11 and the image decoding device 31 described above can be used for transmission and reception of moving images.
  • FIG. 38 is a block diagram illustrating a configuration of a transmission device PROD_A in which the image encoding device 11 is mounted.
  • the transmission apparatus PROD_A modulates a carrier wave with an encoding unit PROD_A1 that obtains encoded data by encoding a moving image, and with the encoded data obtained by the encoding unit PROD_A1.
  • a modulation unit PROD_A2 that obtains a modulation signal and a transmission unit PROD_A3 that transmits the modulation signal obtained by the modulation unit PROD_A2 are provided.
  • the above-described image encoding device 11 is used as the encoding unit PROD_A1.
  • Transmission device PROD_A as a source of moving images to be input to the encoding unit PROD_A1, a camera PROD_A4 that captures moving images, a recording medium PROD_A5 that records moving images, an input terminal PROD_A6 for inputting moving images from the outside, and An image processing unit A7 that generates or processes an image may be further provided.
  • FIG. 38A a configuration in which all of these are provided in the transmission device PROD_A is illustrated, but a part may be omitted.
  • the recording medium PROD_A5 may be a recording of a non-encoded moving image, or a recording of a moving image encoded by a recording encoding scheme different from the transmission encoding scheme. It may be a thing. In the latter case, a decoding unit (not shown) for decoding the encoded data read from the recording medium PROD_A5 in accordance with the recording encoding method may be interposed between the recording medium PROD_A5 and the encoding unit PROD_A1.
  • FIG. 38 is a block diagram showing a configuration of the receiving device PROD_B in which the image decoding device 31 is mounted.
  • the receiving device PROD_B includes a receiving unit PROD_B1 that receives a modulated signal, a demodulating unit PROD_B2 that obtains encoded data by demodulating the modulated signal received by the receiving unit PROD_B1, and a demodulator A decoding unit PROD_B3 that obtains a moving image by decoding the encoded data obtained by the unit PROD_B2.
  • the above-described image decoding device 31 is used as the decoding unit PROD_B3.
  • the receiving device PROD_B is a display destination PROD_B4 for displaying a moving image, a recording medium PROD_B5 for recording a moving image, and an output terminal for outputting the moving image to the outside as a supply destination of the moving image output by the decoding unit PROD_B3 PROD_B6 may be further provided.
  • FIG. 38B illustrates a configuration in which all of these are provided in the receiving device PROD_B, but some of them may be omitted.
  • the recording medium PROD_B5 may be used for recording a non-encoded moving image, or is encoded using a recording encoding method different from the transmission encoding method. May be. In the latter case, an encoding unit (not shown) for encoding the moving image acquired from the decoding unit PROD_B3 according to the recording encoding method may be interposed between the decoding unit PROD_B3 and the recording medium PROD_B5.
  • the transmission medium for transmitting the modulation signal may be wireless or wired.
  • the transmission mode for transmitting the modulated signal may be broadcasting (here, a transmission mode in which the transmission destination is not specified in advance) or communication (here, transmission in which the transmission destination is specified in advance). Refers to the embodiment). That is, the transmission of the modulation signal may be realized by any of wireless broadcasting, wired broadcasting, wireless communication, and wired communication.
  • a terrestrial digital broadcast broadcasting station (broadcasting equipment, etc.) / Receiving station (such as a television receiver) is an example of a transmitting device PROD_A / receiving device PROD_B that transmits and receives a modulated signal by wireless broadcasting.
  • a broadcasting station (such as broadcasting equipment) / receiving station (such as a television receiver) of cable television broadcasting is an example of a transmitting device PROD_A / receiving device PROD_B that transmits and receives a modulated signal by cable broadcasting.
  • a server workstation, etc.
  • Client television receiver, personal computer, smartphone, etc.
  • VOD Video On Demand
  • video sharing service using the Internet is a transmission device that transmits and receives modulated signals via communication.
  • PROD_A / receiving device PROD_B normally, either a wireless or wired transmission medium is used in a LAN, and a wired transmission medium is used in a WAN.
  • the personal computer includes a desktop PC, a laptop PC, and a tablet PC.
  • the smartphone also includes a multi-function mobile phone terminal.
  • the video sharing service client has a function of encoding a moving image captured by the camera and uploading it to the server. That is, the client of the video sharing service functions as both the transmission device PROD_A and the reception device PROD_B.
  • FIG. 39A is a block diagram showing a configuration of a recording apparatus PROD_C equipped with the image encoding device 11 described above.
  • the recording apparatus PROD_C includes an encoding unit PROD_C1 that obtains encoded data by encoding a moving image, and the encoded data obtained by the encoding unit PROD_C1 on the recording medium PROD_M.
  • the above-described image encoding device 11 is used as the encoding unit PROD_C1.
  • the recording medium PROD_M may be of a type built into the recording device PROD_C, such as (1) HDD (Hard Disk Drive) or SSD (Solid State Drive), or (2) SD memory. It may be of the type connected to the recording device PROD_C, such as a card or USB (Universal Serial Bus) flash memory, or (3) DVD (Digital Versatile Disc) or BD (Blu-ray Disc: registration) Or a drive device (not shown) built in the recording device PROD_C.
  • HDD Hard Disk Drive
  • SSD Solid State Drive
  • SD memory such as a card or USB (Universal Serial Bus) flash memory, or (3) DVD (Digital Versatile Disc) or BD (Blu-ray Disc: registration) Or a drive device (not shown) built in the recording device PROD_C.
  • the recording device PROD_C is a camera PROD_C3 that captures moving images as a source of moving images to be input to the encoding unit PROD_C1, an input terminal PROD_C4 for inputting moving images from the outside, and a reception for receiving moving images
  • a unit PROD_C5 and an image processing unit PROD_C6 for generating or processing an image may be further provided.
  • FIG. 39A illustrates a configuration in which the recording apparatus PROD_C includes all of these, but a part of the configuration may be omitted.
  • the receiving unit PROD_C5 may receive a non-encoded moving image, or may receive encoded data encoded by a transmission encoding scheme different from the recording encoding scheme. You may do. In the latter case, a transmission decoding unit (not shown) that decodes encoded data encoded by the transmission encoding method may be interposed between the reception unit PROD_C5 and the encoding unit PROD_C1.
  • Examples of such a recording device PROD_C include a DVD recorder, a BD recorder, an HDD (Hard Disk Drive) recorder, and the like (in this case, the input terminal PROD_C4 or the receiver PROD_C5 is a main source of moving images). .
  • a camcorder in this case, the camera PROD_C3 is a main source of moving images
  • a personal computer in this case, the receiving unit PROD_C5 or the image processing unit C6 is a main source of moving images
  • a smartphone this In this case, the camera PROD_C3 or the reception unit PROD_C5 is a main source of moving images
  • the like is also an example of such a recording apparatus PROD_C.
  • FIG. 39 (b) is a block diagram showing the configuration of a playback device PROD_D equipped with the above-described image decoding device 31.
  • the playback device PROD_D obtains a moving image by decoding the read data PROD_D1 that reads the encoded data written on the recording medium PROD_M and the encoded data read by the read unit PROD_D1.
  • the above-described image decoding device 31 is used as the decoding unit PROD_D2.
  • the recording medium PROD_M may be of the type built into the playback device PROD_D, such as (1) HDD or SSD, or (2) such as an SD memory card or USB flash memory. It may be of the type connected to the playback device PROD_D, or (3) may be loaded into a drive device (not shown) built in the playback device PROD_D, such as a DVD or BD. Good.
  • the playback device PROD_D has a display unit PROD_D3 that displays a moving image as a supply destination of the moving image output by the decoding unit PROD_D2, an output terminal PROD_D4 that outputs the moving image to the outside, and a transmission unit that transmits the moving image.
  • PROD_D5 may be further provided.
  • FIG. 39B illustrates a configuration in which the playback apparatus PROD_D includes all of these, but a part of the configuration may be omitted.
  • the transmission unit PROD_D5 may transmit a non-encoded moving image, or transmits encoded data encoded by a transmission encoding scheme different from the recording encoding scheme. You may do. In the latter case, it is preferable to interpose an encoding unit (not shown) that encodes a moving image using a transmission encoding method between the decoding unit PROD_D2 and the transmission unit PROD_D5.
  • Examples of such a playback device PROD_D include a DVD player, a BD player, and an HDD player (in this case, an output terminal PROD_D4 to which a television receiver or the like is connected is a main moving image supply destination). .
  • a television receiver in this case, the display PROD_D3 is a main supply destination of moving images
  • a digital signage also referred to as an electronic signboard or an electronic bulletin board
  • the display PROD_D3 or the transmission unit PROD_D5 is the main supply of moving images
  • Desktop PC in this case, output terminal PROD_D4 or transmission unit PROD_D5 is the main video source
  • laptop or tablet PC in this case, display PROD_D3 or transmission unit PROD_D5 is video
  • a smartphone which is a main image supply destination
  • a smartphone in this case, the display PROD_D3 or the transmission unit PROD_D5 is a main moving image supply destination
  • the like are also examples of such a playback device PROD_D.
  • Each block of the image decoding device 31 and the image encoding device 11 described above may be realized in hardware by a logic circuit formed on an integrated circuit (IC chip), or may be a CPU (Central Processing Unit). You may implement
  • IC chip integrated circuit
  • CPU Central Processing Unit
  • each of the above devices includes a CPU that executes instructions of a program that realizes each function, a ROM (Read Memory) that stores the program, a RAM (RandomAccess Memory) that develops the program, the program, and various data.
  • a storage device such as a memory for storing the.
  • the object of the embodiment of the present invention is a record in which the program code (execution format program, intermediate code program, source program) of the control program for each of the above devices, which is software that realizes the above-described functions, is recorded in a computer-readable manner This can also be achieved by supplying a medium to each of the above devices, and reading and executing the program code recorded on the recording medium by the computer (or CPU or MPU).
  • Examples of the recording medium include tapes such as magnetic tapes and cassette tapes, magnetic disks such as floppy (registered trademark) disks / hard disks, CD-ROMs (Compact Disc Read-Only Memory) / MO discs (Magneto-Optical discs).
  • tapes such as magnetic tapes and cassette tapes
  • magnetic disks such as floppy (registered trademark) disks / hard disks
  • CD-ROMs Compact Disc Read-Only Memory
  • MO discs Magnetic-Optical discs
  • IC cards including memory cards
  • Cards such as optical cards
  • Semiconductor memories such as flash ROM, or PLD (Programmable logic device ) Or FPGA (Field Programmable Gate Gate Array) or the like.
  • each of the above devices may be configured to be connectable to a communication network, and the program code may be supplied via the communication network.
  • the communication network is not particularly limited as long as it can transmit the program code.
  • Internet intranet, extranet, LAN (Local Area Network), ISDN (Integrated Services Digital Network), VAN (Value-Added Network), CATV (Community Area Antenna / television / Cable Television), Virtual Private Network (Virtual Private Network) Network), telephone line network, mobile communication network, satellite communication network, and the like.
  • the transmission medium constituting the communication network may be any medium that can transmit the program code, and is not limited to a specific configuration or type.
  • IEEE Institute of Electrical and Electronic Engineers 1394, USB, power line carrier, cable TV line, telephone line, ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) line, etc. wired such as IrDA (Infrared Data Association) or remote control , BlueTooth (registered trademark), IEEE802.11 wireless, HDR (High Data Rate), NFC (Near Field Communication), DLNA (Digital Living Network Alliance: registered trademark), mobile phone network, satellite line, terrestrial digital broadcasting network, etc. It can also be used wirelessly.
  • the embodiment of the present invention can also be realized in the form of a computer data signal embedded in a carrier wave in which the program code is embodied by electronic transmission.
  • Image coding device (moving image coding device, predicted image generation device) 31 Image decoding device (moving image decoding device, predicted image generation device) 112 Inter prediction parameter encoding unit (motion vector generation device) 1125, 3037 Sub-block prediction parameter deriving unit (motion vector deriving unit) 303 Inter prediction parameter decoding unit (motion vector generation device) 3033 Vector candidate derivation unit (predictive vector candidate derivation unit) 11253, 30373 Matching prediction unit (first motion vector search unit, second motion vector search unit)

Landscapes

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Abstract

符号化効率を向上させる。マッチング処理により予測ブロック毎に動きベクトルを探索し、選択された動きベクトルを参照して、予測ブロック内に含まれる複数のサブブロックの各々について、マッチング処理により動きベクトルを探索するマッチング予測部（３０３７３）を備え、マッチング予測部（３０３７３）はバイラテラルマッチングを用いてマッチング処理を行う。

Description

動きベクトル生成装置、予測画像生成装置、動画像復号装置、および動画像符号化装置
　本発明は、動きベクトル生成装置、予測画像生成装置、動画像復号装置、および動画像符号化装置に関する。
　動画像を効率的に伝送または記録するために、動画像を符号化することによって符号化データを生成する動画像符号化装置、および、当該符号化データを復号することによって復号画像を生成する動画像復号装置が用いられている。
　具体的な動画像符号化方式としては、例えば、H.264/AVCやHEVC（High-Efficiency Video Coding）にて提案されている方式などが挙げられる。
　このような動画像符号化方式においては、動画像を構成する画像（ピクチャ）は、画像を分割することにより得られるスライス、スライスを分割することにより得られる符号化単位（符号化ユニット（Coding Unit：CU）と呼ばれることもある）、及び、符号化単位を分割することより得られるブロックである予測ユニット（PU）、変換ユニット（TU）からなる階層構造により管理され、CUごとに符号化／復号される。
　また、このような動画像符号化方式においては、通常、入力画像を符号化／復号することによって得られる局所復号画像に基づいて予測画像が生成され、当該予測画像を入力画像（原画像）から減算して得られる予測残差（「差分画像」または「残差画像」と呼ぶこともある）が符号化される。予測画像の生成方法としては、画面間予測（インター予測）、および、画面内予測（イントラ予測）が挙げられる。
　また、近年の動画像符号化及び復号の技術として非特許文献１が挙げられる。非特許文献１では、符号化装置と復号装置において、マッチングにより動きベクトルを探索することで、動きベクトルの伝送に関する符号量を低減する技術が開示されている。
Video/JVET, "Algorithm Description of Joint Exploration TestModel 1 (JEM 1)", INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION ORGANISATION INTERNATIONALE DE NORMALISATION ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 CODING OF MOVING PICTURES AND AUDIO, ISO/IEC JTC1/SC29/WG11/N15790, October 2015, Geneva, CH.
　近年の動画像符号化及び復号技術においては、符号化データの符号量が増加するという第１の課題が生じていた。また、非特許文献１に開示されているマッチング技術においては、予測画像生成に必要な動きベクトル探索のための処理量が増加するという第２の課題が生じていた。
　本発明は、上記の第１及び第２の課題の少なくとも何れかの解決を図ることのできる画像復号装置、画像符号化装置、および予測画像生成装置を提供することである。
　上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る動きベクトル生成装置は、動画像の符号化または復号に用いられる予測画像を生成するために参照される動きベクトルを生成する動きベクトル生成装置において、マッチング処理により予測ブロック毎に動きベクトルを探索する第１の動きベクトル探索部と、上記第１の動きベクトル探索部により選択された動きベクトルを参照して、上記予測ブロック内に含まれる複数のサブブロックの各々について、マッチング処理により動きベクトルを探索する第２の動きベクトル探索部と、を備え、上記動きベクトル生成装置は、ある対象予測ブロックに対して上記第１の動きベクトル探索部においてテンプレートマッチングによる局所的探索を行い、該対象予測ブロックに対して上記第２の動きベクトル探索部においてバイラテラルマッチングを用いて局所的探索を行う動作を含む構成である。
　上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る動きベクトル生成装置は、動画像の符号化または復号に用いられる予測画像を生成するために参照される動きベクトルを生成する動きベクトル生成装置において、マッチング処理により予測ブロック毎に動きベクトルを探索する第１の動きベクトル探索部と、上記第１の動きベクトル探索部により選択された動きベクトルを参照して、上記予測ブロック内に含まれる複数のサブブロックの各々について、マッチング処理により動きベクトルを導出する動きベクトル導出部と、を備え、上記第１の動きベクトル探索部は、予測ブロックに関する初期ベクトル探索を行ったうえで、局所的探索を行うことにより動きベクトルを探索するものであり、上記動きベクトル導出部は、導出対象となる上記サブブロックの、上記予測ブロックにおける位置に応じて上記動きベクトルの導出方法を異ならせる構成である。
　上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る動きベクトル生成装置は、動画像の符号化または復号に用いられる予測画像を生成するために参照される動きベクトルを生成する動きベクトル生成装置であって、ＡＭＶＰ（Adaptive Motion Vector Prediction）により予測ブロック毎に動きベクトル導出する動きベクトル生成装置において、上記動きベクトルを導出するために用いる予測ベクトル候補を導出し、予測ベクトル候補リストに格納する予測ベクトル候補導出部を備え、上記予測ベクトル候補導出部は、上記予測ベクトル候補の１つを、対象ブロックに関する初期ベクトル探索を行ったうえで局所的探索を行い、マッチング処理を行うことにより動きベクトルを導出するとともに、上記初期ベクトル探索で探索された初期ベクトルと同じ予測ベクトル候補は上記予測ベクトル候補リストに格納しない構成である。
　動画像の符号化または復号に用いられる予測画像を生成するために参照される動きベクトルを生成する動きベクトル生成装置であって、ＡＭＶＰ（Adaptive Motion Vector Prediction）により予測ブロック毎に動きベクトル導出する動きベクトル生成装置において、上記動きベクトルを導出するために用いる予測ベクトル候補を導出し、予測ベクトル候補リストに格納する予測ベクトル候補導出部を備え、上記予測ベクトル候補導出部は、上記予測ベクトル候補の１つを、マッチング処理により導出するとともに、上記マッチング処理により導出された予測ベクトル候補を常に上記予測ベクトル候補リストの先頭に格納する構成である。
　以上の構成によれば、上記の第１および第２の課題の少なくとも何れかの解決を図ることができる。
本実施形態に係る符号化ストリームのデータの階層構造を示す図である。 PU分割モードのパターンを示す図である。（ａ）～（ｈ）は、それぞれ、PU分割モードが、2Nx2N、2NxN、2NxnU、2NxnD、Nx2N、nLx2N、nRx2N、および、NxNの場合のパーティション形状について示している。 参照ピクチャおよび参照ピクチャリストの一例を示す概念図である。 本実施形態に係る画像符号化装置の構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る画像復号装置の構成を示す概略図である。 本実施形態に係る画像符号化装置のインター予測画像生成部の構成を示す概略図である。 本実施形態に係るマージ予測パラメータ導出部の構成を示す概略図である。 本実施形態に係るAMVP予測パラメータ導出部の構成を示す概略図である。 本実施形態に係る画像復号装置の動きベクトル復号処理の動作を示すフローチャートである。 本実施形態に係る画像符号化装置のインター予測パラメータ符号化部の構成を示す概略図である。 本実施形態に係るインター予測画像生成部の構成を示す概略図である。 本実施形態に係るインター予測パラメータ復号部の構成を示す概略図である。 動きベクトルを予測する対象であるPU（横幅nPbＷ）を構成する各サブブロックの動きベクトルspMvLX[xi][yi]を導出する例を示す図である。 （ａ）は、バイラテラルマッチング（Bilateral matching）について説明するための図である。（ｂ）は、テンプレートマッチング（Template matching）について説明するための図である。 動き予測モード決定フローの概要を示すフローチャート図である。 動き予測モード決定フローの流れを示すシーケンス図である。 パターンマッチベクトル導出処理の流れを示すフローチャート図である。 （ａ）～（ｄ）は、パターンマッチベクトル導出処理を説明するための図である。 （ａ）、（ｂ）は、動き探索パターンを説明するための図である。 サブブロックにおいてテンプレートマッチングを行う場合の弊害を示す図である。 サブブロックレベルではバイラテラルマッチングに固定する場合のパターンマッチベクトル導出処理の流れを示すフローチャート図である。 バイラテラルマッチングの性能推定を行う場合のパターンマッチベクトル導出処理の流れを示すフローチャート図である。 対象ブロックの上端、または左端に接していないサブブロックについてバイラテラルマッチングを用いる方法を説明するための図である。 サブブロックに位置に応じて、パターンマッチングかバイラテラルマッチングかを決定する処理の流れを示すフローチャート図である。 サブブロックの位置に応じて、周辺サブブロックの動きベクトルを用いる処理の流れを示すフローチャート図である。 （ａ）～（ｅ）は、周辺ブロックの動きベクトルを用いて対象サブロックの動きベクトルを導出する方法の例を示す図である。 予測ベクトル候補導出処理の流れを示すフローチャート図である。 ベクトル候補の導出処理を説明するための図である。 パターンマッチベクトル候補導出処理の流れを示すフローチャート図である。 予測ベクトル候補リストの作成処理を行うための疑似コードの例を示す図である。 （ａ）、（ｂ）は、パターンマッチベクトルを導出するときに用いるテンプレートとなるブロックを示す図である。 予測ベクトル候補導出処理の流れを示すフローチャート図である。 予測ベクトル候補リストの作成処理を行うための疑似コードの例を示す図である。 予測ベクトル候補導出処理の流れを示すフローチャート図である。 予測ベクトル候補リストの作成処理を行うための疑似コードの例を示す図である。 予測ベクトル候補導出処理の流れを示すフローチャート図である。 予測ベクトル候補リストの作成処理を行うための疑似コードの例を示す図である。 本実施形態に係る画像符号化装置を搭載した送信装置、および、画像復号装置を搭載した受信装置の構成について示した図である。（ａ）は、画像符号化装置を搭載した送信装置を示しており、（ｂ）は、画像復号装置を搭載した受信装置を示している。 本実施形態に係る画像符号化装置を搭載した記録装置、および、画像復号装置を搭載した再生装置の構成について示した図である。（ａ）は、画像符号化装置を搭載した記録装置を示しており、（ｂ）は、画像復号装置を搭載した再生装置を示している。 本実施形態に係る画像伝送システムの構成を示す概略図である。
　〔実施形態１〕
　以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
　図４０は、本実施形態に係る画像伝送システム１の構成を示す概略図である。
　画像伝送システム１は、符号化対象画像を符号化した符号を伝送し、伝送された符号を復号し画像を表示するシステムである。画像伝送システム１は、画像符号化装置（動画像符号化装置、予測画像生成装置）１１、ネットワーク２１、画像復号装置（動画像復号装置、予測画像生成装置）３１及び画像表示装置４１を含んで構成される。
　画像符号化装置１１には、単一レイヤもしくは複数レイヤの画像を示す画像Ｔが入力される。レイヤとは、ある時間を構成するピクチャが１つ以上ある場合に、複数のピクチャを区別するために用いられる概念である。たとえば、同一ピクチャを、画質や解像度の異なる複数のレイヤで符号化するとスケーラブル符号化になり、異なる視点のピクチャを複数のレイヤで符号化するとビュースケーラブル符号化となる。複数のレイヤのピクチャ間で予測（インターレイヤ予測、インタービュー予測）を行う場合には、符号化効率が大きく向上する。また予測を行わない場合（サイマルキャスト）の場合にも、符号化データをまとめることができる。
　ネットワーク２１は、画像符号化装置１１が生成した符号化ストリームＴｅを画像復号装置３１に伝送する。ネットワーク２１は、インターネット（internet）、広域ネットワーク（WAN:Wide Area Network）、小規模ネットワーク（LAN:Local Area Network）またはこれらの組み合わせである。ネットワーク２１は、必ずしも双方向の通信網に限らず、地上デジタル放送、衛星放送等の放送波を伝送する一方向の通信網であっても良い。また、ネットワーク２１は、DVD（Digital Versatile Disc）、BD（Blue-ray Disc）等の符号化ストリームTeを記録した記憶媒体で代替されても良い。
　画像復号装置３１は、ネットワーク２１が伝送した符号化ストリームTeのそれぞれを復号し、それぞれ復号した１または複数の復号画像Tdを生成する。
　画像表示装置４１は、画像復号装置３１が生成した１または複数の復号画像Tdの全部または一部を表示する。画像表示装置４１は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electro-luminescence）ディスプレイ等の表示デバイスを備える。また、空間スケーラブル符号化、ＳＮＲスケーラブル符号化では、画像復号装置３１、画像表示装置４１が高い処理能力を有する場合には、画質の高い拡張レイヤ画像を表示し、より低い処理能力しか有しない場合には、拡張レイヤほど高い処理能力、表示能力を必要としないベースレイヤ画像を表示する。
　＜演算子＞
　本明細書で用いる演算子を以下に記載する。
　>>は右ビットシフト、<<は左ビットシフト、&はビットワイズAND、|はビットワイズOR、|=は別の条件との和演算（OR）である。
　x ? y : zは、xが真（0以外）の場合にy、xが偽（0）の場合にzをとる３項演算子である。
　Clip3(a, b, c) は、cをa以上b以下の値にクリップする関数であり、c<aの場合にはaを返し、c>bの場合にはbを返し、その他の場合にはcを返す関数である（ただし、a<=b）。
　　＜符号化ストリームTeの構造＞
　本実施形態に係る画像符号化装置１１および画像復号装置３１の詳細な説明に先立って、画像符号化装置１１によって生成され、画像復号装置３１によって復号される符号化ストリームTeのデータ構造について説明する。
　図１は、符号化ストリームTeにおけるデータの階層構造を示す図である。符号化ストリームTeは、例示的に、シーケンス、およびシーケンスを構成する複数のピクチャを含む。図１の（ａ）～（ｆ）は、それぞれ、シーケンスSEQを既定する符号化ビデオシーケンス、ピクチャPICTを規定する符号化ピクチャ、スライスSを規定する符号化スライス、スライスデータを規定する符号化スライスデータ、符号化スライスデータに含まれる符号化ツリーユニット、符号化ツリーユニットに含まれる符号化ユニット（Coding Unit；CU）を示す図である。
　　（符号化ビデオシーケンス）
　符号化ビデオシーケンスでは、処理対象のシーケンスSEQを復号するために画像復号装置３１が参照するデータの集合が規定されている。シーケンスSEQは、図１の（ａ）に示すように、ビデオパラメータセット（Video Parameter Set）、シーケンスパラメータセットSPS（Sequence Parameter Set）、ピクチャパラメータセットPPS（Picture Parameter Set）、ピクチャPICT、及び、付加拡張情報SEI（Supplemental Enhancement Information）を含んでいる。ここで＃の後に示される値はレイヤIDを示す。図１では、#0と#1すなわちレイヤ０とレイヤ１の符号化データが存在する例を示すが、レイヤの種類およびレイヤの数はこれによらない。
　ビデオパラメータセットVPSは、複数のレイヤから構成されている動画像において、複数の動画像に共通する符号化パラメータの集合および動画像に含まれる複数のレイヤおよび個々のレイヤに関連する符号化パラメータの集合が規定されている。
　シーケンスパラメータセットSPSでは、対象シーケンスを復号するために画像復号装置３１が参照する符号化パラメータの集合が規定されている。例えば、ピクチャの幅や高さが規定される。なお、SPSは複数存在してもよい。その場合、PPSから複数のSPSの何れかを選択する。
　ピクチャパラメータセットPPSでは、対象シーケンス内の各ピクチャを復号するために画像復号装置３１が参照する符号化パラメータの集合が規定されている。例えば、ピクチャの復号に用いられる量子化幅の基準値（pic_init_qp_minus26）や重み付き予測の適用を示すフラグ（weighted_pred_flag）が含まれる。なお、PPSは複数存在してもよい。その場合、対象シーケンス内の各ピクチャから複数のPPSの何れかを選択する。
　　（符号化ピクチャ）
　符号化ピクチャでは、処理対象のピクチャPICTを復号するために画像復号装置３１が参照するデータの集合が規定されている。ピクチャPICTは、図１の（ｂ）に示すように、スライスS0～SNS-1を含んでいる（ＮＳはピクチャPICTに含まれるスライスの総数）。
　なお、以下、スライスS0～SNS-1のそれぞれを区別する必要が無い場合、符号の添え字を省略して記述することがある。また、以下に説明する符号化ストリームTeに含まれるデータであって、添え字を付している他のデータについても同様である。
　　（符号化スライス）
　符号化スライスでは、処理対象のスライスSを復号するために画像復号装置３１が参照するデータの集合が規定されている。スライスSは、図１の（ｃ）に示すように、スライスヘッダSH、および、スライスデータSDATAを含んでいる。
　スライスヘッダSHには、対象スライスの復号方法を決定するために画像復号装置３１が参照する符号化パラメータ群が含まれる。スライスタイプを指定するスライスタイプ指定情報（slice_type）は、スライスヘッダSHに含まれる符号化パラメータの一例である。
　スライスタイプ指定情報により指定可能なスライスタイプとしては、（１）符号化の際にイントラ予測のみを用いるＩスライス、（２）符号化の際に単方向予測、または、イントラ予測を用いるＰスライス、（３）符号化の際に単方向予測、双方向予測、または、イントラ予測を用いるＢスライスなどが挙げられる。
　なお、スライスヘッダSHには、上記符号化ビデオシーケンスに含まれる、ピクチャパラメータセットPPSへの参照（pic_parameter_set_id）を含んでいても良い。
　　（符号化スライスデータ）
　符号化スライスデータでは、処理対象のスライスデータSDATAを復号するために画像復号装置３１が参照するデータの集合が規定されている。スライスデータSDATAは、図１の（ｄ）に示すように、符号化ツリーユニット（CTU:Coding Tree Unit）を含んでいる。CTUは、スライスを構成する固定サイズ（例えば64x64）のブロックであり、最大符号化単位（LCU:Largest Coding Unit）と呼ぶこともある。
　　（符号化ツリーユニット）
　図１の（ｅ）に示すように、処理対象の符号化ツリーユニットを復号するために画像復号装置３１が参照するデータの集合が規定されている。符号化ツリーユニットは、再帰的な４分木分割により分割される。再帰的な４分木分割により得られる木構造のノードのことを符号化ノード（CN:Coding Node）と称する。４分木の中間ノードは、符号化ノードであり、符号化ツリーユニット自身も最上位の符号化ノードとして規定される。CTUは、分割フラグ（cu_split_flag）を含み、cu_split_flagが１の場合には、４つの符号化ノードCNに分割される。cu_split_flagが０の場合には、符号化ノードCNは分割されず、１つの符号化ユニット（CU:Coding Unit）をノードとして持つ。符号化ユニットCUは符号化ノードの末端ノードであり、これ以上分割されない。符号化ユニットCUは、符号化処理の基本的な単位となる。
　また、符号化ツリーユニットCTUのサイズが64x64画素の場合には、符号化ユニットのサイズは、64x64画素、32x32画素、16x16画素、および、8x8画素の何れかをとり得る。
　　（符号化ユニット）
　図１の（ｆ）に示すように、処理対象の符号化ユニットを復号するために画像復号装置３１が参照するデータの集合が規定されている。具体的には、符号化ユニットは、予測ツリー、変換ツリー、CUヘッダCUHから構成される。CUヘッダでは予測モード、分割方法（PU分割モード）等が規定される。
　予測ツリーでは、符号化ユニットを１または複数に分割した各予測ユニット（PU）の予測情報（参照ピクチャインデックス、動きベクトル等）が規定される。別の表現でいえば、予測ユニットは、符号化ユニットを構成する１または複数の重複しない領域である。また、予測ツリーは、上述の分割により得られた１または複数の予測ユニットを含む。なお、以下では、予測ユニットをさらに分割した予測単位を「サブブロック」と呼ぶ。サブブロックは、複数の画素によって構成されている。予測ユニットとサブブロックのサイズが等しい場合には、予測ユニット中のサブブロックは１つである。予測ユニットがサブブロックのサイズよりも大きい場合には、予測ユニットは、サブブロックに分割される。たとえば予測ユニットが8x8、サブブロックが4x4の場合には、予測ユニットは水平に２分割、垂直に２分割からなる、４つのサブブロックに分割される。
　予測処理は、この予測ユニット（サブブロック）ごとに行ってもよい。
　予測ツリーにおける分割の種類は、大まかにいえば、イントラ予測の場合と、インター予測の場合との２つがある。イントラ予測とは、同一ピクチャ内の予測であり、インター予測とは、互いに異なるピクチャ間（例えば、表示時刻間、レイヤ画像間）で行われる予測処理を指す。
　イントラ予測の場合、分割方法は、2Nx2N（符号化ユニットと同一サイズ）と、NxNとがある。
　また、インター予測の場合、分割方法は、符号化データのPU分割モード（part_mode）により符号化され、2Nx2N（符号化ユニットと同一サイズ）、2NxN、2NxnU、2NxnD、Nx2N、nLx2N、nRx2N、および、NxNなどがある。なお、2NxN、Nx2Nは1:1の対称分割を示し、2NxnU、2NxnDおよびnLx2N、nRx2Nは、1:3、3:1の非対称分割を示す。CUに含まれるPUを順にPU0、PU1、PU2、PU3と表現する。
　図２の（ａ）～（ｈ）に、それぞれのPU分割モードにおけるパーティションの形状（PU分割の境界の位置）を具体的に図示している。図２の（ａ）は、2Nx2Nのパーティションを示し、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ、2NxN、2NxnU、および、2NxnDのパーティション（横長パーティション）を示す。（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）は、それぞれ、Nx2N、nLx2N、nRx2Nである場合のパーティション（縦長パーティション）を示し、（ｈ）は、NxNのパーティションを示す。なお、横長パーティションと縦長パーティションを総称して長方形パーティション、2Nx2N、NxNを総称して正方形パーティションと呼ぶ。
　また、変換ツリーにおいては、符号化ユニットが１または複数の変換ユニットに分割され、各変換ユニットの位置とサイズとが規定される。別の表現でいえば、変換ユニットは、符号化ユニットを構成する１または複数の重複しない領域のことである。また、変換ツリーは、上述の分割より得られた１または複数の変換ユニットを含む。
　変換ツリーにおける分割には、符号化ユニットと同一のサイズの領域を変換ユニットとして割り付けるものと、上述したCUの分割と同様、再帰的な４分木分割によるものがある。
　変換処理は、この変換ユニットごとに行われる。
　　（予測パラメータ）
　予測ユニット（PU：Prediction Unit）の予測画像は、PUに付随する予測パラメータによって導出される。予測パラメータには、イントラ予測の予測パラメータもしくはインター予測の予測パラメータがある。以下、インター予測の予測パラメータ（インター予測パラメータ）について説明する。インター予測パラメータは、予測リスト利用フラグpredFlagL0、predFlagL1と、参照ピクチャインデックスrefIdxL0、refIdxL1と、動きベクトルmvL0、mvL1から構成される。予測リスト利用フラグpredFlagL0、predFlagL1は、各々L0リスト、L1リストと呼ばれる参照ピクチャリストが用いられるか否かを示すフラグであり、値が１の場合に対応する参照ピクチャリストが用いられる。なお、本明細書中「ＸＸであるか否かを示すフラグ」と記す場合、フラグが０以外（たとえば１）をＸＸである場合、０をＸＸではない場合とし、論理否定、論理積などでは１を真、０を偽と扱う（以下同様）。但し、実際の装置や方法では真値、偽値として他の値を用いることもできる。
　符号化データに含まれるインター予測パラメータを導出するためのシンタックス要素には、例えば、PU分割モードpart_mode、マージフラグmerge_flag、マージインデックスmerge_idx、インター予測識別子inter_pred_idc、参照ピクチャインデックスrefIdxLX、予測ベクトルインデックスmvp_LX_idx、差分ベクトルmvdLXがある。
　　（参照ピクチャリスト）
　参照ピクチャリストは、参照ピクチャメモリ３０６に記憶された参照ピクチャからなるリストである。図３は、参照ピクチャおよび参照ピクチャリストの一例を示す概念図である。図３の（ａ）において、矩形はピクチャ、矢印はピクチャの参照関係、横軸は時間、矩形中のI、P、Bは各々イントラピクチャ、単予測ピクチャ、双予測ピクチャ、矩形中の数字は復号順を示す。図に示すように、ピクチャの復号順は、I0、P1、B2、B3、B4であり、表示順は、I0、B3、B2、B4、P1である。図３の（ｂ）に、参照ピクチャリストの例を示す。参照ピクチャリストは、参照ピクチャの候補を表すリストであり、１つのピクチャ（スライス）が１つ以上の参照ピクチャリストを有してもよい。図の例では、対象ピクチャB3は、L0リストRefPicList0およびL1リストRefPicList1の２つの参照ピクチャリストを持つ。対象ピクチャがB3の場合の参照ピクチャは、I0、P1、B2であり、参照ピクチャはこれらのピクチャを要素として持つ。個々の予測ユニットでは、参照ピクチャリストRefPicListX中のどのピクチャを実際に参照するかを参照ピクチャインデックスrefIdxLXで指定する。図では、refIdxL0およびrefIdxL1により参照ピクチャP1とB2が参照される例を示す。
　　（マージ予測とAMVP予測）
　予測パラメータの復号（符号化）方法には、マージ予測（merge）モードとAMVP（Adaptive Motion Vector Prediction、適応動きベクトル予測）モードがある、マージフラグmerge_flagは、これらを識別するためのフラグである。マージ予測モードは、予測リスト利用フラグpredFlagLX（またはインター予測識別子inter_pred_idc）、参照ピクチャインデックスrefIdxLX、動きベクトルmvLXを符号化データに含めずに、既に処理した近傍PUの予測パラメータから導出する用いるモードである。AMVPモードは、インター予測識別子inter_pred_idc、参照ピクチャインデックスrefIdxLX、動きベクトルmvLXを符号化データに含めるモードである。なお、動きベクトルmvLXは、予測ベクトルmvpLXを識別する予測ベクトルインデックスmvp_LX_idxと差分ベクトルmvdLXとして符号化される。
　インター予測識別子inter_pred_idcは、参照ピクチャの種類および数を示す値であり、PRED_L0、PRED_L1、PRED_BIの何れかの値をとる。PRED_L0、PRED_L1は、各々L0リスト、L1リストの参照ピクチャリストで管理された参照ピクチャを用いることを示し、１枚の参照ピクチャを用いること（単予測）を示す。PRED_BIは２枚の参照ピクチャを用いること（双予測BiPred）を示し、L0リストとL1リストで管理された参照ピクチャを用いる。予測ベクトルインデックスmvp_LX_idxは予測ベクトルを示すインデックスであり、参照ピクチャインデックスrefIdxLXは、参照ピクチャリストで管理された参照ピクチャを示すインデックスである。なお、LXは、L0予測とL1予測を区別しない場合に用いられる記述方法であり、LXをL0、L1に置き換えることでL0リストに対するパラメータとL1リストに対するパラメータを区別する。
　マージインデックスmerge_idxは、処理が完了したPUから導出される予測パラメータ候補（マージ候補）のうち、いずれかの予測パラメータを復号対象PUの予測パラメータとして用いるかを示すインデックスである。
　　（動きベクトル）
　動きベクトルmvLXは、異なる２つのピクチャ上のブロック間のずれ量を示す。動きベクトルmvLXに関する予測ベクトル、差分ベクトルを、それぞれ予測ベクトルmvpLX、差分ベクトルmvdLXと呼ぶ。
　（インター予測識別子inter_pred_idcと予測リスト利用フラグpredFlagLX）
　インター予測識別子inter_pred_idcと、予測リスト利用フラグpredFlagL0、predFlagL1の関係は以下のとおりであり、相互に変換可能である。
　inter_pred_idc = （predFlagL1<<１） + predFlagL0
　predFlagL0 = inter_pred_idc & １
　predFlagL1 = inter_pred_idc >> １
　なお、インター予測パラメータは、予測リスト利用フラグを用いても良いし、インター予測識別子を用いてもよい。また、予測リスト利用フラグを用いた判定は、インター予測識別子を用いた判定に置き替えてもよい。逆に、インター予測識別子を用いた判定は、予測リスト利用フラグを用いた判定に置き替えてもよい。
　（双予測biPredの判定）
　双予測BiPredであるかのフラグbiPredは、２つの予測リスト利用フラグがともに１であるかによって導出できる。たとえば以下の式で導出できる。
　biPred = (predFlagL0 == 1 && predFlagL1 == 1)
　フラグbiPredは、インター予測識別子が２つの予測リスト（参照ピクチャ）を使うことを示す値であるか否かによっても導出できる。たとえば以下の式で導出できる。
　biPred = (inter_pred_idc == PRED_BI) ? 1 : 0
上記式は、以下の式でも表現できる。
　biPred = (inter_pred_idc == PRED_BI)
　なお、PRED_BIはたとえば3の値を用いることができる。
　　（画像復号装置の構成）
　次に、本実施形態に係る画像復号装置３１の構成について説明する。図５は、本実施形態に係る画像復号装置３１の構成を示す概略図である。画像復号装置３１は、エントロピー復号部３０１、予測パラメータ復号部（予測画像復号装置）３０２、ループフィルタ３０５、参照ピクチャメモリ３０６、予測パラメータメモリ３０７、予測画像生成部（予測画像生成装置）３０８、逆量子化・逆DCT部３１１、及び加算部３１２を含んで構成される。
　また、予測パラメータ復号部３０２は、インター予測パラメータ復号部（動きベクトル生成装置）３０３及びイントラ予測パラメータ復号部３０４を含んで構成される。予測画像生成部３０８は、インター予測画像生成部３０９及びイントラ予測画像生成部３１０を含んで構成される。
　エントロピー復号部３０１は、外部から入力された符号化ストリームTeに対してエントロピー復号を行って、個々の符号（シンタックス要素）を分離し復号する。分離された符号には、予測画像を生成するための予測情報および、差分画像を生成するための残差情報などがある。
　エントロピー復号部３０１は、分離した符号の一部を予測パラメータ復号部３０２に出力する。分離した符号の一部とは、例えば、予測モードpredMode、PU分割モードpart_mode、マージフラグmerge_flag、マージインデックスmerge_idx、インター予測識別子inter_pred_idc、参照ピクチャインデックスrefIdxLX、予測ベクトルインデックスmvp_LX_idx、差分ベクトルmvdLXである。どの符号を復号するかの制御は、予測パラメータ復号部３０２の指示に基づいて行われる。エントロピー復号部３０１は、量子化係数を逆量子化・逆DCT部３１１に出力する。この量子化係数は、符号化処理において、残差信号に対してDCT（Discrete Cosine Transform、離散コサイン変換）を行い量子化して得られる係数である。
　インター予測パラメータ復号部３０３は、エントロピー復号部３０１から入力された符号に基づいて、予測パラメータメモリ３０７に記憶された予測パラメータを参照してインター予測パラメータを復号する。
　インター予測パラメータ復号部３０３は、復号したインター予測パラメータを予測画像生成部３０８に出力し、また予測パラメータメモリ３０７に記憶する。インター予測パラメータ復号部３０３の詳細については後述する。
　イントラ予測パラメータ復号部３０４は、エントロピー復号部３０１から入力された符号に基づいて、予測パラメータメモリ３０７に記憶された予測パラメータを参照してイントラ予測パラメータを復号する。イントラ予測パラメータとは、CUを１つのピクチャ内で予測する処理で用いるパラメータ、例えば、イントラ予測モードIntraPredModeである。イントラ予測パラメータ復号部３０４は、復号したイントラ予測パラメータを予測画像生成部３０８に出力し、また予測パラメータメモリ３０７に記憶する。
　イントラ予測パラメータ復号部３０４は、輝度と色差で異なるイントラ予測モードを導出しても良い。この場合、イントラ予測パラメータ復号部３０４は、輝度の予測パラメータとして輝度予測モードIntraPredModeY、色差の予測パラメータとして、色差予測モードIntraPredModeCを復号する。輝度予測モードIntraPredModeYは、３５モードであり、プレーナ予測（０）、DC予測（１）、方向予測（２～３４）が対応する。色差予測モードIntraPredModeCは、プレーナ予測（０）、DC予測（１）、方向予測（２～３４）、LMモード（３５）の何れかを用いるものである。イントラ予測パラメータ復号部３０４は、IntraPredModeCは輝度モードと同じモードであるか否かを示すフラグを復号し、フラグが輝度モードと同じモードであることを示せば、IntraPredModeCにIntraPredModeYを割り当て、フラグが輝度モードと異なるモードであることを示せば、IntraPredModeCとして、プレーナ予測（０）、DC予測（１）、方向予測（２～３４）、LMモード（３５）を復号しても良い。
　ループフィルタ３０５は、加算部３１２が生成したCUの復号画像に対し、デブロッキングフィルタ、サンプル適応オフセット（SAO）、適応ループフィルタ（ALF）等のフィルタを施す。
　参照ピクチャメモリ３０６は、加算部３１２が生成したCUの復号画像を、復号対象のピクチャ及びCU毎に予め定めた位置に記憶する。
　予測パラメータメモリ３０７は、予測パラメータを、復号対象のピクチャ及び予測ユニット（もしくはサブブロック、固定サイズブロック、ピクセル）毎に予め定めた位置に記憶する。具体的には、予測パラメータメモリ３０７は、インター予測パラメータ復号部３０３が復号したインター予測パラメータ、イントラ予測パラメータ復号部３０４が復号したイントラ予測パラメータ及びエントロピー復号部３０１が分離した予測モードpredModeを記憶する。記憶されるインター予測パラメータには、例えば、予測リスト利用フラグpredFlagLX（インター予測識別子inter_pred_idc）、参照ピクチャインデックスrefIdxLX、動きベクトルmvLXがある。
　予測画像生成部３０８には、エントロピー復号部３０１から入力された予測モードpredModeが入力され、また予測パラメータ復号部３０２から予測パラメータが入力される。また、予測画像生成部３０８は、参照ピクチャメモリ３０６から参照ピクチャを読み出す。予測画像生成部３０８は、予測モードpredModeが示す予測モードで、入力された予測パラメータと読み出した参照ピクチャを用いてPUの予測画像を生成する。
　ここで、予測モードpredModeがインター予測モードを示す場合、インター予測画像生成部３０９は、インター予測パラメータ復号部３０３から入力されたインター予測パラメータと読み出した参照ピクチャを用いてインター予測によりPUの予測画像を生成する。
　インター予測画像生成部３０９は、予測リスト利用フラグpredFlagLXが１である参照ピクチャリスト（L0リスト、もしくはL1リスト）に対し、参照ピクチャインデックスrefIdxLXで示される参照ピクチャから、復号対象PUを基準として動きベクトルmvLXが示す位置にある参照ピクチャブロックを参照ピクチャメモリ３０６から読み出す。インター予測画像生成部３０９は、読み出した参照ピクチャブロックをもとに予測を行ってPUの予測画像を生成する。インター予測画像生成部３０９は、生成したPUの予測画像を加算部３１２に出力する。
　予測モードpredModeがイントラ予測モードを示す場合、イントラ予測画像生成部３１０は、イントラ予測パラメータ復号部３０４から入力されたイントラ予測パラメータと読み出した参照ピクチャを用いてイントラ予測を行う。具体的には、イントラ予測画像生成部３１０は、復号対象のピクチャであって、既に復号されたPUのうち、復号対象PUから予め定めた範囲にある隣接PUを参照ピクチャメモリ３０６から読み出す。予め定めた範囲とは、復号対象PUがいわゆるラスタースキャンの順序で順次移動する場合、例えば、左、左上、上、右上の隣接PUのうちのいずれかであり、イントラ予測モードによって異なる。ラスタースキャンの順序とは、各ピクチャにおいて、上端から下端まで各行について、順次左端から右端まで移動させる順序である。
　イントラ予測画像生成部３１０は、読み出した隣接PUについてイントラ予測モードIntraPredModeが示す予測モードで予測を行ってPUの予測画像を生成する。イントラ予測画像生成部３１０は、生成したPUの予測画像を加算部３１２に出力する。
　イントラ予測パラメータ復号部３０４において、輝度と色差で異なるイントラ予測モードを導出する場合、イントラ予測画像生成部３１０は、輝度予測モードIntraPredModeYに応じて、プレーナ予測（０）、DC予測（１）、方向予測（２～３４）の何れかによって輝度のPUの予測画像を生成し、色差予測モードIntraPredModeCに応じて、プレーナ予測（０）、DC予測（１）、方向予測（２～３４）、LMモード（３５）の何れかによって色差のPUの予測画像を生成する。
　逆量子化・逆DCT部３１１は、エントロピー復号部３０１から入力された量子化係数を逆量子化してDCT係数を求める。逆量子化・逆DCT部３１１は、求めたDCT係数について逆DCT（Inverse Discrete Cosine Transform、逆離散コサイン変換）を行い、残差信号を算出する。逆量子化・逆DCT部３１１は、算出した残差信号を加算部３１２に出力する。
　加算部３１２は、インター予測画像生成部３０９またはイントラ予測画像生成部３１０から入力されたPUの予測画像と逆量子化・逆DCT部３１１から入力された残差信号を画素毎に加算して、PUの復号画像を生成する。加算部３１２は、生成したPUの復号画像を参照ピクチャメモリ３０６に記憶し、生成したPUの復号画像をピクチャ毎に統合した復号画像Tdを外部に出力する。
　　（インター予測パラメータ復号部の構成）
　次に、インター予測パラメータ復号部３０３の構成について説明する。
　図１２は、本実施形態に係るインター予測パラメータ復号部３０３の構成を示す概略図である。インター予測パラメータ復号部３０３は、インター予測パラメータ復号制御部３０３１、AMVP予測パラメータ導出部３０３２、加算部３０３５、マージ予測パラメータ導出部３０３６およびサブブロック予測パラメータ導出部（動きベクトル導出部）３０３７を含んで構成される。
　インター予測パラメータ復号制御部３０３１は、インター予測に関連する符号（シンタックス要素）の復号をエントロピー復号部３０１に指示し、符号化データに含まれる符号（シンタックス要素）、例えば、PU分割モードpart_mode、マージフラグmerge_flag、マージインデックスmerge_idx、インター予測識別子inter_pred_idc、参照ピクチャインデックスrefIdxLX、予測ベクトルインデックスmvp_LX_idx、差分ベクトルmvdLXを抽出する。
　インター予測パラメータ復号制御部３０３１は、まず、マージフラグmerge_flagを抽出する。インター予測パラメータ復号制御部３０３１が、あるシンタックス要素を抽出すると表現する場合は、あるシンタックス要素の復号をエントロピー復号部３０１に指示し、該当のシンタックス要素を符号化データから読み出すことを意味する。
　マージフラグmerge_flagが０、すなわち、AMVP予測モードを示す場合、インター予測パラメータ復号制御部３０３１は、エントロピー復号部３０１を用いて符号化データからAMVP予測パラメータを抽出する。AMVP予測パラメータとして、例えば、インター予測識別子inter_pred_idc、参照ピクチャインデックスrefIdxLX、予測ベクトルインデックスmvp_LX_idx、差分ベクトルmvdLXがある。AMVP予測パラメータ導出部３０３２は予測ベクトルインデックスmvp_LX_idxから予測ベクトルmvpLXを導出する。詳細は後述する。インター予測パラメータ復号制御部３０３１は、差分ベクトルmvdLXを加算部３０３５に出力する。加算部３０３５では、予測ベクトルmvpLXと差分ベクトルmvdLXを加算し、動きベクトルを導出する。
　マージフラグmerge_flagが１、すなわち、マージ予測モードを示す場合、インター予測パラメータ復号制御部３０３１は、マージ予測に係る予測パラメータとして、マージインデックスmerge_idxを抽出する。インター予測パラメータ復号制御部３０３１は、抽出したマージインデックスmerge_idxをマージ予測パラメータ導出部３０３６（詳細は後述する）に出力し、サブブロック予測モードフラグsubPbMotionFlagをサブブロック予測パラメータ導出部３０３７に出力する。サブブロック予測パラメータ導出部３０３７は、サブブロック予測モードフラグsubPbMotionFlagの値に応じて、PUを複数のサブブロックに分割し、サブブロック単位で動きベクトルを導出する。すなわち、サブブロック予測モードでは、予測ブロックは4x4もしくは8x8という小さいブロック単位で予測される。後述の画像符号化装置１１においては、CUを複数のパーティション（2NxN、Nx2N、NxNなどのPU）に分割し、パーティション単位で予測パラメータのシンタックスを符号化する方法に対して、サブブロック予測モードでは複数のサブブロックを集合（セット）にまとめ、当該集合毎に予測パラメータのシンタックスを符号化するため、少ない符号量で多くのサブブロックの動き情報を符号化することができる。
　詳細に説明すると、サブブロック予測パラメータ導出部３０３７は、サブブロック予測モードにてサブブロック予測を行う、時空間サブブロック予測部３０３７１、アフィン予測部３０３７２、マッチング予測部（第１の動きベクトル探索部、第２の動きベクトル探索部）３０３７３、の少なくとも一つを備える。
　（サブブロック予測モードフラグ）
　ここで、画像符号化装置１１（詳細は後述する）における、あるPUの予測モードがサブブロック予測モードであるか否かを示すサブブロック予測モードフラグsubPbMotionFlagの導出方法について説明する。画像符号化装置１１は、後述する空間サブブロック予測SSUB、時間サブブロック予測TSUB、アフィン予測AFFINE、マッチング予測MATのいずれを用いたかに基づいて、サブブロック予測モードフラグsubPbMotionFlagを導出する。たとえば、あるPUで選択された予測モードをN（たとえばNは選択されたマージ候補を示すラベル）とした場合には、以下の式によりサブブロック予測モードフラグsubPbMotionFlagを導出してもよい。
　subPbMotionFlag = (N == TSUB) || (N == SSUB) || (N == AFFINE) || (N == MAT)
　ここで||は、論理和を示す（以下同様）。
　また、以下のように、画像符号化装置１１が行うサブブロック予測のモードの種類に応じて、上記式を、適宜、変更してもよい。すなわち、画像符号化装置１１が空間サブブロック予測SSUB、アフィン予測AFFINEを行う構成である場合には、以下のようにサブブロック予測モードフラグsubPbMotionFlagを導出してもよい。
　subPbMotionFlag = (N == SSUB)|| (N == AFFINE)
　また、サブブロック予測に含まれる各予測モード（たとえば、時空間サブブロック予測、アフィン予測、マッチング予測）によって予測が行われる際に、各サブブロック予測に対応する予測モードの処理の中で、subPbMotionFlagを１に設定する構成としてもよい。
　また、たとえば、CUサイズが8x8（対数CUサイズlog2CbSize == 3）であり、かつ、分割タイプが2Nx2N以外のようなPUが小さいサイズの場合はPUを分割数１のサブブロックとすることができる。この場合、以下のようにサブブロック予測モードsubPbMotionFlagを導出してもよい。
　subPbMotionFlag |= (log2CbSize == 3 && PartMode != 2Nx2N)
　なお|=は、別の条件との和演算（OR）でsubPbMotionFlagが導出されてもよいことを意味する。すなわち、subPbMotionFlagは、次のように、予測モードNの判定と小PUサイズ判定との和演算で導出してもよい（以下同様）。
　subPbMotionFlag = (N == TSUB) || (N == SSUB) || (N == AFFINE) || (N == MAT)|| (log2CbSize == 3 && PartMode != 2Nx2N)
　さらに、たとえば、CUサイズが8x8（log2CbSize == 3）で分割タイプが2NxN、Nx2N、NxNである場合をサブブロック予測に含めてもよい。すなわち、subPbMotionFlagは、次のように導出してもよい。
　subPbMotionFlag |= (log2CbSize == 3 && (PartMode == 2NxN || PartMode == Nx2N || PartMode == NxN))
　さらに、たとえば、CUサイズが8x8（log2CbSize == 3）で分割タイプがNxNである場合をサブブロック予測に含めてもよい。すなわち、subPbMotionFlagは、次のように導出してもよい。
　subPbMotionFlag |=　(log2CbSize == 3 && PartMode == NxN)
　また、サブブロック予測と判定する場合として、PUの幅もしくは高さが４である場合を含めてもよい。すなわち、サブブロック予測モードフラグsubPbMotionFlagは、次のように導出してもよい。
　subPbMotionFlag |= (nPbW == 4 || nPbH == 4)
　画像復号装置３１のサブブロック予測パラメータ導出部３０３７では、上述と逆の方法でsubPbMotionFlagからサブブロックの予測モードを導出する。
　（サブブロック予測部）
　次に、サブブロック予測部について説明する。
　（時空間サブブロック予測部３０３７１）
　時空間サブブロック予測部３０３７１は、時間的に対象PUに隣接する参照画像上（たとえば直前のピクチャ）のPUの動きベクトル、もしくは、空間的に対象PUに隣接するPUの動きベクトルから、対象PUを分割して得られるサブブロックの動きベクトルを導出する。具体的には、参照画像上のPUの動きベクトルを対象PUが参照する参照ピクチャに合わせてスケーリングすることにより、対象PU中の各サブブロックの動きベクトルspMvLX[xi][yi] (xi = xPb + nSbW * i, yj = yPb + nSbH * j, i=0, 1, 2,・・・,nPbW / nSbW - 1、j=0, 1, 2,・・・,nPbH / nSbH - 1)を導出する（時間サブブロック予測）。ここで、(xPb, yPb)は対象PUの左上座標、nPbW, nPbHは対象PUのサイズ、nSbW, nSbHはサブブロックのサイズである。
　また、対象PUに隣接するPUの動きベクトルと、対象PUを分割して得られるサブブロックとの距離に応じて、加重平均を計算することで、対象PU中の各サブブロックの動きベクトルspMvLX[xi][yi] (xi = xPb + nSbW * i, yj = yPb　+ nSbH * j, i=0, 1, 2,・・・,nPbW / nSbW - 1、j=0, 1, 2,・・・,nPbH / nSbH - 1)を導出してもよい（空間サブブロック予測）。
　上記、時間サブブロック予測の候補TSUB、空間サブブロック予測の候補SSUBを、マージモードの一つのモード（マージ候補）として選択する。
　（アフィン予測部）
　アフィン予測部３０３７２は、対象PUのアフィン予測パラメータを導出する。本実施形態では、アフィン予測パラメータとして、対象PUの２つの制御点（V0、V1）の動きベクトル（mv0_x, mv0_y）（mv1_x, mv1_y）を導出する。具体的には、対象PUの隣接PUの動きベクトルから予測することにより、各制御点の動きベクトルを導出してもよいし、さらに、制御点の動きベクトルとして導出された予測ベクトルと符号化データから導出される差分ベクトルの和により、各制御点の動きベクトルを導出してもよい。
　図１３は、対象PU（nPbW×nPbH）を構成する各サブブロックの動きベクトルspMvLXを、制御点Ｖ０の動きベクトル(mv0_x, mv0_y)およびＶ１の動きベクトル(mv1_x, mv1_y)から導出する例を示す図である。各サブブロックの動きベクトルspMvLXは、図１３に示すように、各サブブロックの中心に位置する点毎の動きベクトルとして導出する。
　アフィン予測部３０３７２は対象PUのアフィン予測パラメータに基づいて、対象PU中の各サブブロックの動きベクトルspMvLX[xi][yi] (xi = xPb + nSbW * i, yj = yPb + nSbH* j, i=0, 1, 2,・・・,nPbW / nSbW - 1、j=0, 1, 2,・・・,nPbH / nSbH - 1)を下記の式を用いて、導出する。
　spMvLX[xi][yi][0]=mv0_x + (mv1_x - mv0_x) / nPbW * (xi + nSbW/2) - (mv1_y - mv0_y) / nPbH * (yi + nSbH/2)
　spMvLX[xi][yi][1]=mv0_y + (mv1_y - mv0_y) / nPbW * (xi + nSbW/2) + (mv1_x - mv0_x) / nPbH * (yi + nSbH/2)
　ここで、xPb, yPbは、対象PUの左上座標、nPbW, nPbHは、対象PUの幅と高さ、nSbW, nSbHはサブブロックの幅と高さである。
　（マッチング予測部３０３７３）
　マッチング予測部３０３７３は、複数のマッチング方法（バイラテラルマッチングまたはテンプレートマッチング）の何れかのマッチング処理を行うことにより、PUを構成するサブブロックの動きベクトルspMvLXを導出する。図１４は、（a）バイラテラルマッチング（Bilateral matching）、(b)テンプレートマッチング（Template matching）を説明するための図である。マッチング予測モードは、マージモードの一つのマージ候補（マッチング候補）として選択される。
　マッチング予測部３０３７３は、物体が等速運動をすると仮定して、複数の参照画像における領域のマッチングにより動きベクトルを導出する。バイラテラルマッチングでは、ある物体が、参照画像Ａのある領域、対象ピクチャCur_Picの対象PU、参照画像Ｂのある領域を等速運動で通過するものと仮定して、参照画像Ａ、Ｂ間のマッチングにより対象PUの動きベクトルを導出する。テンプレートマッチングでは、対象PUの隣接領域と対象PUの動きベクトルが等しいと仮定して、対象PUの隣接領域Temp_Curと参照ピクチャ上の参照ブロックの隣接領域Temp_L0のマッチングにより動きベクトルを導出する。マッチング予測部では、対象PUを複数のサブブロックに分割し、分割したサブブロック単位で後述のバイラテラルマッチングもしくはテンプレートマッチングを行うことにより、サブブロックの動きベクトルspMvLX[xi][yi] (xi = xPb + nSbW * i, yj = yPb + nSbH * j, i=0, 1, 2,・・・,nPbW / nSbW - 1、j=0, 1, 2,・・・,nPbH / nSbH - 1)を導出する。
　図１４の（ａ）に示すように、バイラテラルマッチングでは、対象ピクチャCur_PicにおけるサブブロックCur_blockの動きベクトルを導出するために、２枚の参照画像が参照される。より具体的には、まず、サブブロックCur_blockの座標を（xCur,yCur）と表現したとき、参照ピクチャインデックスRef0によって指定される参照画像（参照ピクチャＡと呼ぶ）内の領域であって、
　　（xPos0,yPos0）=（xCur + MV0_x, yCur + MV0_y）
によって特定される左上座標（xPos0,yPos0）を有するBlock_Aと、参照ピクチャインデックスRef1によって指定される参照画像（参照ピクチャＢと呼ぶ）内の領域であって、
　　（xPos1,yPos1）=(xCur + MV1_x, xCur + MV1_y)=（xCur - MV0_x * TD1/TD0, yCur - MV0_y * TD1/TD0）
によって特定される左上座標（xPos1,yPos1）を有するBlock_Bとが設定される。ここで、TD0、及びTD1は、図１４の（ａ）に示すように、それぞれ、対象ピクチャCur_Picと参照ピクチャＡとのピクチャ間距離、及び対象ピクチャCur_Picと参照ピクチャＢとのピクチャ間距離を表している。
　次に、Block_AとBlock_Bとのマッチングコストが最小となるように、（MV0_x,MV0_y）が決定される。このようにして導出された（MV0_x,MV0_y）が、サブブロックに付与される動きベクトルとなる。
　一方、図１４の（ｂ）は、上記マッチング処理のうち、テンプレートマッチング（Template matching）について説明するための図である。
　図１４の（ｂ）に示すように、テンプレートマッチングでは、対象ピクチャCur_PicにおけるサブブロックCur_blockの動きベクトルを導出するために、１枚の参照ピクチャが参照される。
　より具体的には、まず、参照ピクチャインデックスRef0によって指定される参照画像（参照ピクチャＡと呼ぶ）内の領域であって、
　　（xPos,yPos）=（xCur + MV0_x, yCur + MV0_y）
によって特定される左上座標（xPos, yPos）を有する参照ブロックBlock_Aが特定される。ここで、（xCur, yCur）は、サブブロックCur_blockの左上座標である。
　次に、対象ピクチャCur_PicにおいてサブブロックCur_blockに隣接したテンプレート領域Temp_Curと、参照ピクチャＡにおいてBlock_Aに隣接したテンプレート領域Temp_L0とが設定される。図１４の（ｂ）に示す例において、テンプレート領域Temp_Curは、サブブロックCur_blockの上側に隣接する領域及びサブブロックCur_blockの左側に隣接する領域とから構成されている。また、テンプレート領域Temp_L0は、Block_Aの上側に隣接する領域及びBlock_Aの左側に隣接する領域とから構成されている。
　次にTemp_CurとTempL0とのマッチングコストが最小になる（MV0_x,MV0_y）が決定され、サブブロックに付与される動きベクトルspMvLXとなる。
　図７は、本実施形態に係るマージ予測パラメータ導出部３０３６の構成を示す概略図である。マージ予測パラメータ導出部３０３６は、マージ候補導出部３０３６１とマージ候補選択部３０３６２、マージ候補格納部３０３６３を備える。マージ候補格納部３０３６３は、マージ候補導出部３０３６１から入力されたマージ候補を格納する。なお、マージ候補は、予測リスト利用フラグpredFlagLX、動きベクトルmvLX、参照ピクチャインデックスrefIdxLXを含んで構成されている。マージ候補格納部３０３６３において、格納されたマージ候補には、所定の規則に従ってインデックスが割り当てられる。
　マージ候補導出部３０３６１は、すでに復号処理が行われた隣接PUの動きベクトルと参照ピクチャインデックスrefIdxLXをそのまま用いてマージ候補を導出する。それ以外にアフィン予測を用いてマージ候補を導出してもよい。この方法を以下で詳細に説明する。マージ候補導出部３０３６１は、アフィン予測を、後述する空間マージ候補導出処理、時間マージ候補導出処理、結合マージ候補導出処理、およびゼロマージ候補導出処理に用いてもよい。なお、アフィン予測はサブブロック単位で行われ、予測パラメータはサブブロック毎に予測パラメータメモリ３０７に格納されている。あるいは、アフィン予測は画素単位で行われてもよい。
　　（空間マージ候補導出処理）
　空間マージ候補導出処理として、マージ候補導出部３０３６１は、所定の規則に従って、予測パラメータメモリ３０７が記憶している予測パラメータ（予測リスト利用フラグpredFlagLX、動きベクトルmvLX、参照ピクチャインデックスrefIdxLX）を読み出し、読み出した予測パラメータをマージ候補として導出する。読み出される予測パラメータは、復号対象PUから予め定めた範囲内にあるPU（例えば、復号対象PUの左下端、左上端、右上端にそれぞれ接するPUの全部または一部）のそれぞれに係る予測パラメータである。マージ候補導出部３０３６１によって導出されたマージ候補はマージ候補格納部３０３６３に格納される。
　　（時間マージ候補導出処理）
　時間マージ導出処理として、マージ候補導出部３０３６１は、復号対象PUの右下の座標を含む参照画像中のPUの予測パラメータを予測パラメータメモリ３０７から読みだしマージ候補とする。参照画像の指定方法は、例えば、スライスヘッダにおいて指定された参照ピクチャインデックスrefIdxLXでも良いし、復号対象PUに隣接するPUの参照ピクチャインデックスrefIdxLXのうち最小のものを用いて指定しても良い。マージ候補導出部３０３６１によって導出されたマージ候補はマージ候補格納部３０３６３に格納される。
　　（結合マージ候補導出処理）
　結合マージ導出処理として、マージ候補導出部３０３６１は、既に導出され、マージ候補格納部３０３６３に格納された２つの異なる導出済マージ候補の動きベクトルと参照ピクチャインデックスを、それぞれL0、L1の動きベクトルとして組み合わせることで結合マージ候補を導出する。マージ候補導出部３０３６１によって導出されたマージ候補はマージ候補格納部３０３６３に格納される。
　　（ゼロマージ候補導出処理）
　ゼロマージ候補導出処理として、マージ候補導出部３０３６１は、参照ピクチャインデックスrefIdxLXが０であり、動きベクトルmvLXのＸ成分、Ｙ成分が共に０であるマージ候補を導出する。マージ候補導出部３０３６１によって導出されたマージ候補はマージ候補格納部３０３６３に格納される。
　マージ候補選択部３０３６２は、マージ候補格納部３０３６３に格納されているマージ候補のうち、インター予測パラメータ復号制御部３０３１から入力されたマージインデックスmerge_idxに対応するインデックスが割り当てられたマージ候補を、対象PUのインター予測パラメータとして選択する。マージ候補選択部３０３６２は選択したマージ候補を予測パラメータメモリ３０７に記憶するとともに、予測画像生成部３０８に出力する。
　図８は、本実施形態に係るAMVP予測パラメータ導出部３０３２の構成を示す概略図である。AMVP予測パラメータ導出部３０３２は、ベクトル候補導出部（予測ベクトル候補導出部）３０３３とベクトル候補選択部３０３４、およびベクトル候補格納部３０３５を備える。ベクトル候補導出部３０３３は、参照ピクチャインデックスrefIdxに基づいて予測パラメータメモリ３０７が記憶する既に処理済みのPUの動きベクトルmvLXを読み出し、予測ベクトル候補を導出し、ベクトル候補格納部３０３５に対し、予測ベクトル候補リストmvpListLX[]に格納する。
　ベクトル候補選択部３０３４は、予測ベクトル候補リストmvpListLX[]の予測ベクトル候補のうち予測ベクトルインデックスmvp_LX_idxが示す動きベクトルmvpListLX[mvp_LX_idx]を予測ベクトルmvpLXとして選択する。ベクトル候補選択部３０３４は、選択した予測ベクトルmvpLXを加算部３０３５に出力する。
　なお、予測ベクトル候補は、復号処理が完了したPUであって、復号対象PUから予め定めた範囲のPU（例えば、隣接PU）の動きベクトルをスケーリングすることで導出する。なお、隣接PUは、復号対象PUに空間的に隣接するPU、例えば、左PU、上PUの他、復号対象PUに時間的に隣接する領域、例えば、復号対象PUと同じ位置を含み、表示時刻が異なるPUの予測パラメータから得られた領域を含む。
　加算部３０３５は、AMVP予測パラメータ導出部３０３２から入力された予測ベクトルmvpLXとインター予測パラメータ復号制御部３０３１から入力された差分ベクトルmvdLXを加算して動きベクトルmvLXを算出する。加算部３０３５は、算出した動きベクトルmvLXを予測画像生成部３０８および予測パラメータメモリ３０７に出力する。
　　（インター予測画像生成部３０９）
　図１１は、本実施形態に係る予測画像生成部３０８に含まれるインター予測画像生成部３０９の構成を示す概略図である。インター予測画像生成部３０９は、動き補償部（予測画像生成装置）３０９１、重み予測部３０９４を含んで構成される。
　　（動き補償）
　動き補償部３０９１は、インター予測パラメータ復号部３０３から入力された、インター予測パラメータ（予測リスト利用フラグpredFlagLX、参照ピクチャインデックスrefIdxLX、動きベクトルmvLX）に基づいて、参照ピクチャメモリ３０６から、参照ピクチャインデックスrefIdxLXで指定された参照ピクチャにおいて、復号対象PUの位置を起点として、動きベクトルmvLXだけずれた位置にあるブロックを読み出すことによって補間画像（動き補償画像）を生成する。ここで、動きベクトルmvLXの精度が整数精度でない場合には、動き補償フィルタと呼ばれる小数位置の画素を生成するためのフィルタを施して、動き補償画像を生成する。
　　（重み予測）
　重み予測部３０９４は、入力される動き補償画像predSamplesLXに重み係数を乗算することによりPUの予測画像を生成する。予測リスト利用フラグの一方（predFlagL0もしくはpredFlagL1）が１の場合（単予測の場合）で、重み予測を用いない場合には入力された動き補償画像predSamplesLX（ＬＸはL0もしくはL1）を画素ビット数bitDepthに合わせる以下の式の処理を行う。
predSamples[X][Y] = Clip3( 0, ( 1 << bitDepth ) - 1, ( predSamplesLX[X][Y] + offset1 ) >> shift1 )
　ここで、shift1 = 14 - bitDepth、offset1=1<<(shift1-1)である。また、参照リスト利用フラグの両者（predFlagL0とpredFlagL1）が１の場合（双予測BiPredの場合）で、重み予測を用いない場合には、入力された動き補償画像predSamplesL0、predSamplesL1を平均し画素ビット数に合わせる以下の式の処理を行う。
predSamples[X][Y] = Clip3( 0, ( 1 << bitDepth ) - 1, ( predSamplesL0[X][Y] + predSamplesL1[X][Y] + offset2 ) >> shift2 )
ここで、shift2=15-bitDepth、offset2=1<<(shift2-1)である。
　さらに、単予測の場合で、重み予測を行う場合には、重み予測部３０９４は、重み予測係数w0とオフセットo0を符号化データから導出し、以下の式の処理を行う。
predSamples[X][Y] = Clip3( 0, ( 1 << bitDepth ) - 1, ( (predSamplesLX[X][Y] * w0 + 2^(log2WD - 1)) >> log2WD ) + o0 )
　ここで、log2WDは所定のシフト量を示す変数である。
　さらに、双予測BiPredの場合で、重み予測を行う場合には、重み予測部３０９４は、重み予測係数w0、w1、o0、o1を符号化データから導出し、以下の式の処理を行う。
predSamples[X][Y] = Clip3( 0, ( 1 << bitDepth ) - 1, ( predSamplesL0 [X][Y] * w0 + predSamplesL1[X][Y] * w1 + ((o0 + o1 + 1) << log2WD) ) >> (log2WD + 1) )
　＜動きベクトル復号処理＞
　以下では、図９を参照して、本実施形態に係る動きベクトル復号処理について具体的に説明する。
　上述の説明から明らかなように、本実施形態に係る動きベクトル復号処理は、インター予測に関連するシンタックス要素を復号する処理（動きシンタックス復号処理とも呼ぶ）と、動きベクトルを導出する処理（動きベクトル導出処理）とを含んでいる。
　　（動きシンタックス復号処理）
　図９は、インター予測パラメータ復号制御部３０３１によって行われるインター予測シンタックス復号処理の流れを示すフローチャートである。図９の説明における以下の説明において、特に明示のない場合、各処理はインター予測パラメータ復号制御部３０３１によって行われる。
　まず、ステップＳ１０１において、マージフラグmerge_flagが復号され、ステップＳ１０２において、
　merge_flag != 0（merge_flagが０でないか）
が判断される。
　merge_flag !=0 が真（Ｓ１０２でＹ）の場合、Ｓ１０３においてマージインデックスmerge_idxが復号され、マージモードにおける動きベクトル導出処理（Ｓ１１１）を実行する。
　merge_flag!=0 が偽（Ｓ１０２でＮ）の場合、Ｓ１０４においてインター予測識別子inter_pred_idcを復号する。
　inter_pred_idcがPRED_L1以外（PRED_L0もしくはPRED_BI）の場合、Ｓ１０５、Ｓ１０６、Ｓ１０７において、参照ピクチャインデックスrefIdxL0、差分ベクトルのパラメータmvdL0、予測ベクトルインデックスmvp_L0_idxが各々復号される。
　inter_pred_idcがPRED_L0以外（PRED_L1もしくはPRED_BI）の場合、Ｓ１０８、Ｓ１０９、Ｓ１１０において、参照ピクチャインデックスrefIdxL1、差分ベクトルのパラメータmvdL1、予測ベクトルインデックスmvp_L1_idxが復号される。続いて、AMVPモードにおける動きベクトル導出処理（Ｓ１１２）を実行する。
　　（動きベクトル導出処理の別の表現）
　以上の動きベクトル導出処理は、以下のように表現できる。図１５は、動き予測モード決定フローの概要を示すフローチャート図である。動き予測モード決定フローは、インター予測パラメータ復号部３０３により実行される。動き予測モードとは、動き補償予測に用いる動きベクトルの導出方法を決定するモードである。
　図１５に示すように、動き予測モード決定フローでは、まず、インター予測パラメータ復号制御部３０３１によって、マージモードか否かが判断され（Ｓ１５０１）、マージモードでなければ（Ｓ１５０１でＮＯ）、AMVPモードとなる。一方、マージモードであると判断された場合（Ｓ１５０１でＹＥＳ）、マッチングモードであるか否かが判断される（Ｓ１５０２）。そして、マッチングモードであると判断された場合（Ｓ１５０２でＹＥＳ）、マッチングモードとなり、マッチングモードではないと判断された場合（Ｓ１５０２でＮＯ）、マージモードとなる。マッチングモードはFRUC(Frame Rate Up Conversion)マージモードとも呼ばれ、上述したテンプレートマッチングまたはバイラテラルマッチングを実行する。
　次に、図１６を参照して、動き予測モード決定フローの詳細を説明する。図１６は、動き予測モード決定フローの流れを示すシーケンス図である。
　まず、インター予測パラメータ復号制御部３０３１によって、ステップＳ１０１において、マージフラグmerge_flagが復号され、ステップＳ１０２において、merge_flag==1 ?が判断される。
　merge_flag==1が真（Ｓ１０２でＹＥＳ）の場合、マッチングモードを示すパラメータfruc_merge_idxが、ステップＳ１０３にて復号され、ステップＳ１０４において、fruc_merge_idx!=0が判断される。
　fruc_merge_idx!=0が真（Ｓ１０４でＹＥＳ）の場合、動きベクトル導出方法としてマッチングモードが選択される。ステップＳ１０５では、マッチング予測部３０３７３によって、fruc_merge_idxが1の場合、バイラテラルマッチングによりパターンマッチベクトルが導出され、fruc_merge_idxが2の場合、テンプレートマッチングによりパターンマッチベクトルが導出される。
　上記では、マッチングモードを示すパラメータfruc_merge_idxが、マッチングモードを用いるか否かを示すフラグと、マッチングモードにおけるマッチング方法を示すパラメータを兼ねているが、本発明はこれに限定されない。すなわち、マッチングモードを示すパラメータfruc_merge_idxの代わりに、マッチングモードを用いるか否かを示すフラグfruc_merge_flagと、マッチング方法を示すパラメータfruc_merge_paramを用いる構成としてもよい。この場合、fruc_merge_idx!=0の判定はfruc_merge_flag!=0と等価であり、fruc_merge_idx==1の判定は、fruc_merge_param!=0と等価である。なお、fruc_merge_paramはfruc_merge_flagが１の場合に復号される。
　また、ステップＳ１０４において、fruc_merge_idx!=0が偽の場合、マージ予測パラメータ導出部３０３６によって、Ｓ１１１において、マージインデックスmerge_idxを復号する。続いて、Ｓ１１２において、マージ候補mergeCandを導出し、Ｓ１１３において、動きベクトルmvLXを次式により導出する。
　　mvLX = mergeCand[merge_idx]
　一方、ステップＳ１０２において、merge_flag==1が偽（Ｓ１０２でＮＯ）の場合、AMVPモードが選択される。より具体的には、AMVP予測パラメータ導出部３０３２によって、Ｓ１２１において、差分ベクトルmvdLXが復号され、Ｓ１２２において、予測ベクトルインデックスmvp_LX_idxが復号される。更に、Ｓ１２３において、予測ベクトル候補pmvCandを導出する。続いて、Ｓ１２４において、動きベクトルmvLXを次式により導出する。
　　mvLX = pmvCand[mvp_LX_idx] + mvdLX
　　（マッチング処理による動きベクトル導出処理）
　以下では、マッチングモードにおける動きベクトル導出（パターンマッチベクトル導出）処理の流れについて図１７、および図１８を参照して説明する。図１７は、パターンマッチベクトル導出処理の流れを示すフローチャート図である。図１８は、パターンマッチベクトル導出処理を説明するための図である。
　図１７は、図１６に示したシーケンス図におけるステップＳ１０５における処理の詳細である。図１７に示す処理は、マッチング予測部３０３７３により実行される。
　なお、図１７に示す各ステップのうち、ステップＳ１０５１～Ｓ１０５４は、ブロックレベルで実行されるブロックサーチである。すなわち、パターンマッチを用いて、ブロック（ＣＵ、またはＰＵ）全体で動きベクトルを導出する。具体的には、図１８の（ａ）に示すように、対象ブロック全体における動きベクトルを導出している。換言すれば対象ブロック単位で動きベクトルを導出している。
　また、ステップＳ１０５５～Ｓ１０６０は、サブブロックレベルで実行されるサブブロックサーチである。すなわち、パターンマッチを用いて、ブロックを構成するサブブロック単位で動きベクトルを導出する。具体的には。図１８の（ｂ）に示すように、対象ブロックにおける各サブブロック単位で動きベクトルを導出している。なお、サブブロックのサイズは、対象ブロックに対し、縦横それぞれ１／８である。ただし、サブブロックの最小サイズは、４×４画素である。
　まず、ステップＳ１０５１において、fruc_merge_idx==1が判断される。fruc_merge_idx==1が偽（Ｓ１０５１でＮＯ）の場合、ステップＳ１０５２において、テンプレートマッチングを行うためのテンプレートを取得する。より詳細には、テンプレートマッチング用のテンプレートをブロックの周辺領域から取得する。具体的には、図１８の（ｃ）に示すように、対象ブロックの上隣接領域または左隣接領域からテンプレートを取得する。なお、テンプレートのサイズ（厚み）は４画素である。そして、ステップＳ１０５３に進む。
　また、fruc_merge_idx==1が真（Ｓ１０５１でＹＥＳ）の場合もステップＳ１０５３に進む。ステップＳ１０５３において、対象ブロックにおけるブロックレベルの初期ベクトルを導出（初期ベクトルサーチ）する。なお、初期ベクトルとは、探索のベースとなる動きベクトルであり、限られた動きベクトル候補（空間マージ候補、時間マージ候補、結合マージ候補、ゼロベクトル、対象ブロックのATMVPベクトル等）から、マッチングコストが最小となるベクトルを導出し、初期ベクトルとしている。なお、ATMVPベクトルとは、対象ブロックの周囲の動きベクトルから導出したテンポラルベクトルが示す、参照画像上のブロックからサブブロック単位で導出される動きベクトルである。
　ステップＳ１０５４において、対象ブロックにおけるブロックレベルのローカルサーチ（局所的探索）を行う。ローカルサーチでは、ステップＳ１０５１で導出された初期ベクトルを中心とする局所領域をさらにサーチし、マッチングコストが最小となるベクトルを探索し、最終的な対象ブロックの動きベクトルとする。なお、ローカルサーチは、ステップサーチでもよいし、ラスタサーチでもよい。ローカルサーチの詳細については後述する。
　続いて、対象ブロックに含まれる各サブブロックについて、以下の処理を行う（ステップＳ１０５５～Ｓ１０６０）。
　まず、ステップＳ１０５６において、fruc_merge_idx==1が判断される。fruc_merge_idx==1が偽（Ｓ１０５６でＮＯ）の場合、ステップＳ１０５７において、テンプレートマッチングを行うためのテンプレートを取得する。より詳細には、テンプレートマッチング用のテンプレートをサブブロックの周辺領域から取得する。具体的には、図１８の（ｃ）に示すように、対象サブブロックの上隣接領域または左隣接領域からテンプレートを取得する。そして、ステップＳ１０５８に進む。また、fruc_merge_idx==1が真（Ｓ１０５６でＹＥＳ）の場合もステップＳ１０５８に進む。
　ステップＳ１０５３において、対象ブロックにおけるサブブロックの初期ベクトルを導出（初期ベクトルサーチ）する。詳細には、ベクトル候補（対象ブロックの動きベクトル、ゼロベクトル、当該サブブロックの中心コロケートベクトル、当該サブブロックの右下コロケートベクトル、当該サブブロックのATMVPベクトル、当該サブブロックの上隣接ベクトル、当該サブブロックの左隣接ベクトル等）のうち、マッチングコストが最小となるベクトルを当該サブブロックの初期ベクトルとする。なお、サブブロックの初期ベクトル探索に利用するベクトル候補は上述のベクトルに限定されない。
　次に、ステップＳ１０５９において、Ｓ１０５８で選択されたサブブロックの初期ベクトルを中心とするステップサーチ（ローカルサーチ）を行う。そして、サブブロックの初期ベクトル付近のベクトル候補のマッチングコストを導出し、最小となるベクトルをサブブロックの動きベクトルとして導出する。
　そして、対象ブロックに含まれる全てのサブブロックについて処理が完了すると、パターンマッチベクトル導出処理が終了する。
　なお、初期ベクトルサーチ、ローカルサーチともに、fruc_merge_idxが１の場合は、バイラテラルマッチングによってマッチングコストを導出する。また、fruc_merge_idxが２の場合は、テンプレートマッチングによってマッチングコストを導出する。
　　（ローカルサーチのアルゴリズム）
　次に、図１９を参照して、ローカルサーチのアルゴリズムについて説明する。図１９は、動き探索パターンを説明するための図である。なお、動き探索に用いる方法（stepMethod）を何回繰り返すかを示すステップ数（stepIter、最大ラウンド数）は所定の値に設定する。後述するように、サブブロックレベルの最大ラウンド数stepIterSubPUは、ブロックレベルの最大ラウンド数stepIterPU未満とするとよい。
　マッチング予測部３０３７３は、動き探索においてマッチングコストを評価した探索候補点のうち、最も小さいマッチングコストを与える探索候補点を最適な探索点と見做し、当該探索候補点の動きベクトルbestMVを選択する。なお、マッチングコストの導出のために用いる関数の例としては、ＳＡＤ（Sum of Absolute Difference、絶対値誤差和）およびＳＡＴＤ（アダマール変換絶対値誤差和）、ＳＳＤ（Sum of Square difference）などが挙げられる。
　マッチング予測部３０３７３が行う動きベクトルのローカルサーチは、これに限定されるものではないが、ダイヤモンドサーチ（stepMethod = DIAMOND）およびクロスサーチ（stepMethod = CROSS）、ラスタサーチ（ラスタ型の探索、stepMethod = RASTER）などの動き探索アルゴリズムが用いられる。
　なお、以下では、対象ブロックとしてＰＵの場合を例に挙げて説明する。
　　＜ステップサーチ＞
　まず、ステップサーチの一例として、ダイヤモンドサーチについて、図１９の（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。図１９の（ａ）、（ｂ）は、ダイヤモンドサーチを適用したときの動き探索パターンを示す図である。図１９は、７ＰＵ（横）×５ＰＵ（縦）の探索範囲の例を示している。また、探索候補点を設定するために探索開始点の座標に足し合わせるオフセット候補（offsetCand）が、
　offsetCand[8] = {(0, 2), (1, 1), (2, 0), (1, -1), (0, -2), (-1, -1), (-2, 0), (-1, 1)}
で表される８つであるようなダイヤモンドサーチの場合を例示している。マッチング予測部３０３７３は、探索開始点の座標（位置）startMVにオフセット候補（offsetCand）の各値(offsetCand[Idx])を足し合わすことで、８つの探索候補点の座標を選択する。このように選択された各探索候補点は、探索開始方向nDirectStart = 0から探索終了方向nDirectEnd = 7までの８つの方向にそれぞれ対応している。なお、オフセット候補（offsetCand）の数として、ダイヤモンドサーチでは通常８を用いるが、他の値、たとえば、８より大きい任意の値、または８より小さい任意の値であってもよい。ただし、オフセット候補の数を大きくすればそれだけ動き探索の処理に要する時間および演算数が増大するため、適当な値に選択することが望ましい。
　なお、図１９では、白抜き菱形で各探索回数での初期ベクトルstartMVの起点を示し、黒菱形で各探索ラウンドでの最適ベクトルbestMVの終点を示し、黒丸で各探索回数での探索候補点を示し、白抜き丸で各探索回数での探索済みの点を示している。
　マッチング予測部３０３７３がステップサーチを適用した動き探索を行う場合、探索を開始する前に探索ラウンドnumIterを０に初期化する。そして、各探索ラウンドの開始時点で、最小コストminCostを探索開始点のマッチングコストに設定し、最適候補インデックスbestIdxに初期値（-1）を設定する。
　minCost = mcost (startMV)
　bestIdx = -1
　ここでmcost(X)は、探索ベクトルXでのマッチングコストを導出する関数である。
　マッチング予測部３０３７３は各探索ラウンドにおいて（ここでは0回目の探索、numIter = 0）当該探索開始点（ここではＰ０）を中心とする探索候補点を選択し評価する。ここでは、ダイヤモンド状に配置する８つの点を探索候補点（ここでは図１９の（ａ）の一段目の点０～７）として選択する。すなわち、マッチング予測部３０３７３は、探索開始時に、探索開始点Ｐ０を始点とし、各検索候補点を終点とする探索ベクトル（初期ベクトルstartMV = P0）を設定する。
　マッチング予測部３０３７３は、図１９の（ａ）の一段目に示す探索候補点０～７について、マッチングコストを評価する。Idx = nDirectStart..nDirectEnd（ここではnDirectStart = 0, nDirectEnd = 7）について、順に動きベクトル候補candMVを以下の式により導出し、各candMVにおけるマッチングコストを評価する。
　candMV = startMV + offsetCand[Idx]
　例えば、最も小さいマッチングコストを与える探索候補点（探索開始点Ｐ０も含む）が図１９の（ａ）の一段目に示す点２である場合、つまり、Idx = 2の探索候補点candMV[Idx]のマッチングコストcandCost (candCost = mcost (candMV[Idx]) )が、最小コストminCost未満（candCost < minCost）であった場合、マッチング予測部３０３７３は、最適探索候補インデックスbestIdxをIdxに更新して、最適コストminCost、最適ベクトルbestMVを更新する。これは、以下のように表すことができる。
　bestIdx = Idx
　minCost = candCost
　bestMV = candMV[Idx]
　なお、各ラウンドで、探索開始点を中心に探索候補点を設定し、設定された探索候補点についてのマッチングコストを導出、評価し、最適なマッチングコストとなる探索候補点を選択する一通りの処理をここでは「ステップラウンド処理」と呼ぶ。ステップサーチではこの「ステップラウンド処理」を繰り返し実行する。各回のステップラウンド処理では、探索ラウンド数numIterを１だけインクリメントする。
　各回のステップラウンド処理の終了時点、すべての探索候補点の評価が終了した時点で、今回の処理で最適ベクトルbestMVの更新があった場合（ここではbestIdx >= 0）、かつ、探索ラウンド数numIterが所定の最大ラウンド数stepIter未満の場合（ここではnumIter< stepIter）、マッチング予測部３０３７３は、次のステップラウンド処理を行う。このとき選択された探索候補点は、次のラウンドの探索開始点として用いられる。すなわち、マッチング予測部３０３７３は、次のステップラウンド処理において、予測ブロックＰＵに関する最適ベクトルbestMVの終点として、図１９の（ａ）の一段目に示す点２を選択する。
　startMV = bestMV　（ここではＰ（１））
　なお、最適ベクトルbestMVの更新があったか否かの判定は、最適ベクトルbestMVが探索開始点とは異なるか否かのほか、bestIdxが初期値（-1）以外の値に更新されたか否か、もしくは、minCostが開始点の初期コスト以外の値に更新された否かなどにより判定することもできる。なお、次のラウンドで利用される探索開始インデックスnDirectStart、探索終了インデックスnDirectEndを、最適ベクトルbestMVの位置（最適候補インデックスIdx）に依存して、以下の式により決定すれば、すでに探索した探索点を再度探索することがなく、効率的な探索が可能となる。
　nStep = 2 - (bestIdx & 1)
　nDirectStart = bestIdx - nStep
　nDirectEnd = bestIdx - nStep
　次に、図１９の（ａ）の二段目に示すように、1回目の探索（numIter = 1）において、マッチング予測部３０３７３は、図１９の（ａ）の一段目において最適ベクトルbestMVの終点として選択された点２を今回の探索における初期ベクトルstartMV（探索開始点Ｐ１）の起点とし、探索開始点Ｐ１を中心としてダイヤモンド状に配置する複数の点であって、未だ探索候補点として選択されていない点を探索候補点（図１９の（ａ）の二段目の点０～４）として、順に選択しマッチングコストを評価する。つまり、Idx = nDirectStart..nDirectEnd（ここではnDirectStart = 0, nDirectEnd = 4）の示す探索候補点を評価する。例えば、最も小さいマッチングコストを与える探索候補点（探索開始点Ｐ１も含む）が図１９の（ａ）の二段目に示す点１である場合、つまり、Idx = 1の探索候補点candMV[Idx]のマッチングコストcandCost (candCost = mcost (candMV[Idx]) )が、最小コストminCost未満（candCost < minCost）であった場合、マッチング予測部３０３７３は、前のラウンドと同様に最適ベクトルbestMVを更新する。
　今回の処理で最適ベクトルbestMVの更新があったため、マッチング予測部３０３７３は、次のステップラウンド処理を実行する。ここでも、予測ブロックＰＵに関する最適ベクトルbestMVの起点として、今回のラウンドの最適探索候補点である図１９の（ａ）の二段目に示す点１を選択する。
　続けて、図１９の（ａ）の三段目に示すように、2回目の探索（numIter = 2）において、マッチング予測部３０３７３は、図１９の（ａ）の二段目に示す点１を今回の探索における初期ベクトルstartMV（探索開始点Ｐ２）の起点とし、探索開始点Ｐ２を中心としてダイヤモンド状に配置する複数の点であって、未だ探索候補点として選択されていない点であって探索範囲内に存在する点を探索候補点（図１９の（ａ）の三段目の点０～２）として選択する（つまりnDirectStart = 0, nDirectEnd = 2）。
　図１９の（ａ）の三段目で、最も小さいマッチングコストを与える探索候補点が図１９の（ａ）の三段目に示す探索開始点Ｐ２のコスト以上である場合、最適ベクトルbestMVを更新しない。ここで、一通りのステップサーチ処理（ダイヤモンドサーチ）は終了となる。
　マッチング予測部３０３７３は、新たに別のステップサーチを行ってもよい。図１９の（ｂ）では、マッチング予測部３０３７３は、次のステップラウンド処理において、探索開始点Ｐ２の周囲をさらに詳細に探索するために、クロスサーチ（stepMethod = CROSS）を１回行う例を示している。
　クロスサーチでは、オフセット候補（offsetCand）として以下の値を用いる。
　offsetCand[4] = {(0, 1), (1, 0), (0, -1), (-1, 0)
　クロスサーチにおいて、マッチング予測部３０３７３は、探索開始点（図１９の（ａ）の三段目の探索開始点Ｐ２）を中心として、上下左右（十字）の位置の点であって、上述のダイヤモンドサーチでは探索候補点として選択されなかった点を探索候補点として選択する。例えば、探索開始点Ｐ２の上下左右の点０～３を探索候補点のうち、最も小さいマッチングコストを与える探索候補点（探索開始点Ｐ２も含む）が図１９の（ｂ）に示す点１である場合、マッチング予測部３０３７３は、予測ブロックＰＵに関する最適ベクトルbestMVの終点として、図１９の（ｂ）に示す点１を選択する。
　このように、マッチング予測部３０３７３は、あるステップサーチ（例えば、ダイヤモンドサーチ）を１または複数回用いることにより、最も小さいマッチングコストを与える探索候補点を選択した後に、あるステップサーチ（例えば、クロスサーチ）を１または複数回用いて、より詳細に動きベクトルを選択する構成であってもよい。
　なお、図１９の（ａ）に示す例に動き探索パターンは、ダイヤモンドサーチを用いた動き探索の一例であり、マッチング予測部３０３７３は、他の動き探索パターンを有するダイヤモンドサーチを用いてもよい。例えば、0回目の探索において、探索開始点から等距離に存在する点を探索候補点として選択し、n回目の探索によって、探索開始点からの距離が2n-1となる点の探索を行うようなダイヤモンドサーチを適用してもよい。
　　＜ラスタサーチ＞
　続いて、ラスタサーチについて説明する。マッチング予測部３０３７３がラスタサーチを適用した動き探索を行う場合、マッチング予測部３０３７３は、探索範囲内の探索点を一定間隔で網羅的に選択し、これらのマッチングコストをラスタスキャン（raster scan）順に評価する。ここで、ラスタスキャンとは、探索範囲の左上を起点とし、左側から右へと右端に到達するまで画素を調べ、右端に到達した場合には、行を１つだけ下がってまた左端から右へと順に画素を調べる網羅的な検索方法である。
　マッチング予測部３０３７３は、ラスタスキャン順に設定された終点を有する探索ベクトルの各々について算出したマッチングコストのうち、最も小さいマッチングコストを与える探索ベクトルを選択する。
　ラスタスキャンとは、blkW×blkHのサイズのブロックに対して、最初にY座標y、X座標xを初期値に設定したうえで、xを初期値から終値までスキャンし、xが終値に達したら、xを初期値に戻したうえで、yを増加させ、更新されたyにおいて再度xを初期値から終値までスキャンする処理を繰り返す手順である。疑似コードで示すと、xのループがyのループの内側にあるような以下のような２重ループで行われる。
　for (y = 0; y < blkH; y++) { // yに関するループ
　　for (x = 0; x < blkW; x++) {　　// xに関するループ
　　　ラスタスキャン内の処理
　　}
　}
　なお、ラスタスキャンの代わりに、拡張ラスタスキャンを用いてもよい。拡張ラスタスキャンは、ラスタスキャンのようにあらかじめ定められたスキャン順によって、ブロック内の各点を走査するものである。たとえば、中心から周辺に向かって渦巻き状に走査するスパイラルスキャンなどである。
　　（画像符号化装置の構成）
　次に、本実施形態に係る画像符号化装置１１の構成について説明する。図４は、本実施形態に係る画像符号化装置１１の構成を示すブロック図である。画像符号化装置１１は、予測画像生成部１０１、減算部１０２、DCT・量子化部１０３、エントロピー符号化部１０４、逆量子化・逆DCT部１０５、加算部１０６、ループフィルタ１０７、予測パラメータメモリ（予測パラメータ記憶部、フレームメモリ）１０８、参照ピクチャメモリ（参照画像記憶部、フレームメモリ）１０９、符号化パラメータ決定部１１０、予測パラメータ符号化部１１１を含んで構成される。予測パラメータ符号化部１１１は、インター予測パラメータ符号化部（動きベクトル生成装置）１１２及びイントラ予測パラメータ符号化部１１３を含んで構成される。
　予測画像生成部１０１は画像Ｔの各ピクチャについて、そのピクチャを分割した領域である符号化ユニットCU毎に予測ユニットPUの予測画像Ｐを生成する。ここで、予測画像生成部１０１は、予測パラメータ符号化部１１１から入力された予測パラメータに基づいて参照ピクチャメモリ１０９から復号済のブロックを読み出す。予測パラメータ符号化部１１１から入力された予測パラメータとは、例えばインター予測の場合、動きベクトルである。予測画像生成部１０１は、対象PUを起点として動きベクトルが示す参照画像上の位置にあるブロックを読み出す。またイントラ予測の場合、予測パラメータとは例えばイントラ予測モードである。イントラ予測モードで使用する隣接PUの画素値を参照ピクチャメモリ１０９から読み出し、PUの予測画像Pを生成する。予測画像生成部１０１は、読み出した参照ピクチャブロックについて複数の予測方式のうちの１つの予測方式を用いてPUの予測画像Ｐを生成する。予測画像生成部１０１は、生成したPUの予測画像Ｐを減算部１０２に出力する。
　なお、予測画像生成部１０１は、既に説明した予測画像生成部３０８と同じ動作である。例えば、図６は、予測画像生成部１０１に含まれるインター予測画像生成部１０１１の構成を示す概略図である。インター予測画像生成部１０１１は、動き補償部１０１１１、重み予測部１０１１２を含んで構成される。動き補償部１０１１１および重み予測部１０１１２については、上述の動き補償部３０９１、重み予測部３０９４のそれぞれと同様の構成であるためここでの説明を省略する。
　予測画像生成部１０１は、予測パラメータ符号化部から入力されたパラメータを用いて、参照ピクチャメモリから読み出した参照ブロックの画素値をもとにPUの予測画像Pを生成する。予測画像生成部１０１で生成した予測画像は減算部１０２、加算部１０６に出力される。
　減算部１０２は、予測画像生成部１０１から入力されたPUの予測画像Ｐの信号値を、画像Ｔの対応するPUの画素値から減算して、残差信号を生成する。減算部１０２は、生成した残差信号をDCT・量子化部１０３に出力する。
　DCT・量子化部１０３は、減算部１０２から入力された残差信号についてDCTを行い、DCT係数を算出する。DCT・量子化部１０３は、算出したDCT係数を量子化して量子化係数を求める。DCT・量子化部１０３は、求めた量子化係数をエントロピー符号化部１０４及び逆量子化・逆DCT部１０５に出力する。
　エントロピー符号化部１０４には、DCT・量子化部１０３から量子化係数が入力され、予測パラメータ符号化部１１１から符号化パラメータが入力される。入力される符号化パラメータには、例えば、参照ピクチャインデックスrefIdxLX、予測ベクトルインデックスmvp_LX_idx、差分ベクトルmvdLX、予測モードpredMode、及びマージインデックスmerge_idx等の符号がある。
　エントロピー符号化部１０４は、入力された量子化係数と符号化パラメータをエントロピー符号化して符号化ストリームTeを生成し、生成した符号化ストリームTeを外部に出力する。
　逆量子化・逆DCT部１０５は、DCT・量子化部１０３から入力された量子化係数を逆量子化してDCT係数を求める。逆量子化・逆DCT部１０５は、求めたDCT係数について逆DCTを行い、残差信号を算出する。逆量子化・逆DCT部１０５は、算出した残差信号を加算部１０６に出力する。
　加算部１０６は、予測画像生成部１０１から入力されたPUの予測画像Ｐの信号値と逆量子化・逆DCT部１０５から入力された残差信号の信号値を画素毎に加算して、復号画像を生成する。加算部１０６は、生成した復号画像を参照ピクチャメモリ１０９に記憶する。
　ループフィルタ１０７は加算部１０６が生成した復号画像に対し、デブロッキングフィルタ、サンプル適応オフセット（SAO）、適応ループフィルタ（ALF）を施す。
　予測パラメータメモリ１０８は、符号化パラメータ決定部１１０が生成した予測パラメータを、符号化対象のピクチャ及びCU毎に予め定めた位置に記憶する。
　参照ピクチャメモリ１０９は、ループフィルタ１０７が生成した復号画像を、符号化対象のピクチャ及びCU毎に予め定めた位置に記憶する。
　符号化パラメータ決定部１１０は、符号化パラメータの複数のセットのうち、１つのセットを選択する。符号化パラメータとは、上述した予測パラメータやこの予測パラメータに関連して生成される符号化の対象となるパラメータである。予測画像生成部１０１は、これらの符号化パラメータのセットの各々を用いてPUの予測画像Ｐを生成する。
　符号化パラメータ決定部１１０は、複数のセットの各々について情報量の大きさと符号化誤差を示すコスト値を算出する。コスト値は、例えば、符号量と二乗誤差に係数λを乗じた値との和である。符号量は、量子化誤差と符号化パラメータをエントロピー符号化して得られる符号化ストリームTeの情報量である。二乗誤差は、減算部１０２において算出された残差信号の残差値の二乗値についての画素間の総和である。係数λは、予め設定されたゼロよりも大きい実数である。符号化パラメータ決定部１１０は、算出したコスト値が最小となる符号化パラメータのセットを選択する。これにより、エントロピー符号化部１０４は、選択した符号化パラメータのセットを符号化ストリームTeとして外部に出力し、選択されなかった符号化パラメータのセットを出力しない。符号化パラメータ決定部１１０は決定した符号化パラメータを予測パラメータメモリ１０８に記憶する。
　予測パラメータ符号化部１１１は、符号化パラメータ決定部１１０から入力されたパラメータから、符号化するための形式を導出し、エントロピー符号化部１０４に出力する。符号化するための形式の導出とは、例えば動きベクトルと予測ベクトルから差分ベクトルを導出することである。また予測パラメータ符号化部１１１は、符号化パラメータ決定部１１０から入力されたパラメータから予測画像を生成するために必要なパラメータを導出し、予測画像生成部１０１に出力する。予測画像を生成するために必要なパラメータとは、例えばサブブロック単位の動きベクトルである。
　インター予測パラメータ符号化部１１２は、符号化パラメータ決定部１１０から入力された予測パラメータに基づいて、差分ベクトルのようなインター予測パラメータを導出する。インター予測パラメータ符号化部１１２は、予測画像生成部１０１に出力する予測画像の生成に必要なパラメータを導出する構成として、インター予測パラメータ復号部３０３（図５等、参照）がインター予測パラメータを導出する構成と一部同一の構成を含む。インター予測パラメータ符号化部１１２の構成については、後述する。
　イントラ予測パラメータ符号化部１１３は、符号化パラメータ決定部１１０から入力されたイントラ予測モードIntraPredModeから、符号化するための形式（例えばMPM_idx、rem_intra_luma_pred_mode等）を導出する。
　　（インター予測パラメータ符号化部の構成）
　次に、インター予測パラメータ符号化部１１２の構成について説明する。インター予測パラメータ符号化部１１２は、図１２のインター予測パラメータ復号部３０３に対応する手段であり、図１０に構成を示す。
　インター予測パラメータ符号化部１１２は、インター予測パラメータ符号化制御部１１２１、AMVP予測パラメータ導出部１１２２、減算部１１２３、サブブロック予測パラメータ導出部１１２５、及び図示しない、分割モード導出部、マージフラグ導出部、インター予測識別子導出部、参照ピクチャインデックス導出部、ベクトル差分導出部などを含んで構成される。分割モード導出部、マージフラグ導出部、インター予測識別子導出部、参照ピクチャインデックス導出部、ベクトル差分導出部は各々、PU分割モードpart_mode、マージフラグmerge_flag、インター予測識別子inter_pred_idc、参照ピクチャインデックスrefIdxLX、差分ベクトルmvdLXを導出する。インター予測パラメータ符号化部１１２は、動きベクトル（mvLX、subMvLX）と参照ピクチャインデックスrefIdxLX、PU分割モードpart_mode、インター予測識別子inter_pred_idc、あるいはこれらを示す情報を予測画像生成部１０１に出力する。またインター予測パラメータ符号化部１１２は、PU分割モードpart_mode、マージフラグmerge_flag、マージインデックスmerge_idx、インター予測識別子inter_pred_idc、参照ピクチャインデックスrefIdxLX、予測ベクトルインデックスmvp_LX_idx、差分ベクトルmvdLX、サブブロック予測モードフラグsubPbMotionFlagをエントロピー符号化部１０４に出力する。
　インター予測パラメータ符号化制御部１１２１は、マージインデックス導出部１１２１１とベクトル候補インデックス導出部１１２１２を含む。マージインデックス導出部１１２１１は、符号化パラメータ決定部１１０から入力された動きベクトルと参照ピクチャインデックスを、予測パラメータメモリ１０８から読み出したマージ候補のPUが持つ動きベクトルと参照ピクチャインデックスと比較して、マージインデックスmerge_idxを導出し、エントロピー符号化部１０４に出力する。マージ候補とは、符号化対象となる符号化対象CUから予め定めた範囲にある参照PU（例えば、符号化対象ブロックの左下端、左上端、右上端に接する参照PU）であって、符号化処理が完了したPUである。ベクトル候補インデックス導出部１１２１２は予測ベクトルインデックスmvp_LX_idxを導出する。
　サブブロック予測パラメータ導出部１１２５には、符号化パラメータ決定部１１０がサブブロック予測モードの使用を決定した場合、subPbMotionFlagの値に従って、空間サブブロック予測、時間サブブロック予測、アフィン予測、マッチング予測のいずれかのサブブロック予測の動きベクトルと参照ピクチャインデックスを導出する。動きベクトルと参照ピクチャインデックスは、画像復号装置の説明で述べたように、隣接PU、参照ピクチャブロック等の動きベクトルや参照ピクチャインデックスを予測パラメータメモリ１０８から読み出し、導出する。
　AMVP予測パラメータ導出部１１２２は、上述のAMVP予測パラメータ導出部３０３２（図１２参照）と同様な構成を有する。
　すなわち、予測モードpredModeがインター予測モードを示す場合、AMVP予測パラメータ導出部１１２２には符号化パラメータ決定部１１０から動きベクトルmvLXが入力される。AMVP予測パラメータ導出部１１２２は、入力された動きベクトルmvLXに基づいて予測ベクトルmvpLXを導出する。AMVP予測パラメータ導出部１１２２は、導出した予測ベクトルmvpLXを減算部１１２３に出力する。なお、参照ピクチャインデックスrefIdx及び予測ベクトルインデックスmvp_LX_idxは、エントロピー符号化部１０４に出力される。
　減算部１１２３は、符号化パラメータ決定部１１０から入力された動きベクトルmvLXから、AMVP予測パラメータ導出部１１２２から入力された予測ベクトルmvpLXを減算して差分ベクトルmvdLXを生成する。差分ベクトルmvdLXはエントロピー符号化部１０４に出力される。
　なお、上述した実施形態における画像符号化装置１１、画像復号装置３１の一部、例えば、エントロピー復号部３０１、予測パラメータ復号部３０２、ループフィルタ３０５、予測画像生成部３０８、逆量子化・逆DCT部３１１、加算部３１２、予測画像生成部１０１、減算部１０２、DCT・量子化部１０３、エントロピー符号化部１０４、逆量子化・逆DCT部１０５、ループフィルタ１０７、符号化パラメータ決定部１１０、予測パラメータ符号化部１１１をコンピュータで実現するようにしても良い。その場合、この制御機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現しても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、画像符号化装置１１、画像復号装置３１のいずれかに内蔵されたコンピュータシステムであって、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD-ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでも良い。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
　〔実施形態２〕
　上述したように、実施形態１では、パターンマッチベクトルの導出処理において、サブブロック単位で動きベクトルを導出している。また、サブブロック単位で、テンプレートマッチングまたはバイラテラルマッチングを用いている（図１７のステップＳ１０５５～Ｓ１０６０参照）。しかし、対象ブロックの上端、または左端に接していないサブブロックはテンプレートを取得することができないため、テンプレートマッチングを行うことができない。具体的に、図２０を参照して説明する。図２０は、サブブロックにおいてテンプレートマッチングを行う場合の弊害を示す図である。図２０に示すように、対象ブロックに含まれるサブブロックのうち、対象ブロックの上端、または左端に接していないサブブロックは、対象ブロックの上隣接領域または左隣接領域と接していないため、当該領域からテンプレートを取得することができない。よって、これらのサブブロックにおいては、ブロックレベルの動きベクトルをそのまま用いることになり、符号化効率が低下してしまう。
　そこで、本実施形態では、テンプレートが取得できないサブブロックについて、以下の処理を行うことにより、符号化効率の低下を防止している。なお、上述したように、パターンマッチ導出処理は、マッチング予測部３０３７３が実行する。
　　（実施形態２－１）
　本実施形態では、マッチング予測部３０３７３は、fruc_merge_idxが２の場合、すなわちテンプレートマッチングを示している場合、ブロックレベルではテンプレートマッチングを行い、サブブロックレベルではバイラテラルマッチングを行う。これにより、テンプレートを取得できず、テンプレートマッチングが行えないということを回避することができ、符号化効率の低下を防止することができる。
　図２１を参照して、本実施形態におけるパターンマッチベクトル導出処理の流れを説明する。図２１は、本実施形態におけるパターンマッチベクトル導出処理の流れを示すフローチャート図である。なお、上述した図１７のフローチャート図と同様の処理を行うステップについては、同様のステップ番号を付し、その説明を省略する。
　図２１に示すように、ブロックレベルにおける処理は、図１７に示したパターンマッチベクトル導出処理と同様である。本実施形態では、、ブロックサーチにおいては、マッチングモードを示すパラメータを参照して、マッチングの種別を判別する。具体的には、fruc_merge_idx(fruc_merge_param)の値に応じてテンプレートマッチングもしくはバイラテラルマッチングを行う。さらに、サブブロックのループに入った後（Ｓ１０５５）、マッチング予測部３０３７３は、マッチングモードを示すパラメータを参照せず（fruc_merge_idx==1か否かの判断を行わず）、ステップＳ１０５８に進む。すなわち、図１７のステップＳ１０５５～１０５７の処理を行わずにステップＳ１０５８に進む。そして、サブブロックレベルでは、バイラテラルマッチングを行う。
　上記構成は、ブロックサーチにおいてテンプレートマッチングによる局所的探索を行い、サブブロックサーチにおいてバイラテラルマッチングを用いて局所的探索を行う動作を含む。
　上記構成のブロックサーチは、バイラテラルマッチングもしくはテンプレートマッチングによる局所的探索を行うことにより動きベクトルを探索するものであり、サブブロックサーチは、ブロックサーチでテンプレートマッチングによる局所的探索を行ったかバイラテラルマッチングによる局所的探索を行ったかにかかわらず、バイラテラルマッチングのみを用いてマッチング処理を行うことを特徴とする。
　上記構成のブロックサーチは、マッチングモードを示すパラメータに基づいて、バイラテラルマッチングもしくはテンプレートマッチングによる局所的探索を行うことにより動きベクトルを探索するものであり、サブブロックサーチは、マッチングモードを示すパラメータによらずバイラテラルマッチングを用いてマッチング処理を行う。
　　（他の構成）
　上述した実施形態では、マッチング予測部３０３７３は、サブロックレベルでは、全てバイラテラルマッチングを行う構成とした。これに限られず、例えば、バイラテラルマッチングを行うことにより、予測精度が向上すると推定された場合のみ、バイラテラルマッチングを行う構成であってもよい。
　図２２を参照して、上記の構成におけるパターンマッチベクトル導出処理の流れを説明する。図２２は、バイラテラルマッチングの性能推定を行う場合のパターンマッチベクトル導出処理の流れを示すフローチャート図である。なお、上述した図１７のフローチャート図と同様の処理を行うステップについては、同様のステップ番号を付し、その説明を省略する。
　図２２に示すように、ブロックレベルにおける処理は、図１７に示したパターンマッチベクトル導出処理と同様である。本実施形態では、サブブロックレベルにおける処理において、マッチング予測部３０３７３は、サブブロックのループに入る前に、バイラテラルマッチングの性能推定を行い、bilateralAvailableの値をセットする（Ｓ２２０１）。そして、バイラテラルマッチングを用いることで性能が向上する、すなわちバイラテラルマッチングを用いることにより予測精度が向上すると推定された場合（Ｓ２２０２でＹＥＳ）、サブブロックのループに入り、ステップＳ１０５５以降の処理を実行する。なお、ステップＳ２２０２において、バイラテラルマッチングにおいて性能が出ないと判定された場合（Ｓ２２０２でＮＯ）、ブロックレベルで導出された動きベクトルをそのまま用いる。
　　　（バイラテラルマッチングの性能推定方法）
　バイラテラルマッチングの性能推定は、例えば、以下の方法により行うことができる。なお、バイラテラルマッチングの性能推定はマッチング予測部３０３７３によって実行される。
　　　（推定方法１）
　対象ピクチャとのピクチャ間距離の絶対値が等しい２枚の参照ピクチャが存在する場合、バイラテラルマッチングを用いることで性能が向上すると推定する。すなわち、対象ピクチャの２枚の参照ピクチャのピクチャ間距離TD0とTD1とが1:1になる場合、バイラテラルマッチングを用いることで性能が向上すると推定する。これは、以下の理由による。TD0とTD1とが異なる場合、対象ピクチャと２枚の参照ピクチャとの差分の大きさが異なることになる。これにより、探索精度に悪影響を与えてしまう。一方、TD0とTD1との絶対値が同じであれば、上記のような差分は生じず、探索精度に悪影響を与えることはない。
　なお、ピクチャ間距離TD0、TD1は対象ピクチャと参照ピクチャとのピクチャ順序番号POCの差分として導出すればよい。具体的には、次式の通りである。
　TD0 = POC(CurrPic) - POC(Ref0)
　TD1 = POC(CurrPic) - POC(Ref1)
　そして、ピクチャ間距離TD0、TD1が1:1、つまり、絶対値が一致していれば、バイラテラルマッチングを用いることで性能が向上すると推定する。すなわち、以下の式の通りである。ここで、bilateralAvailableはバイラテラルマッチングで性能が向上すると推定されたか否かを示すフラグである。バイラテラルマッチングで性能が向上すると推定された場合には、bilateralAvailableは真（true）、推定されなかった場合には、bilateralAvailableは偽（false）となる。
　|TD0| == |TD1| ? bilateralAvailable = true : bilateralAvailable = false
　　　（推定方法２）
　対象ピクチャとのピクチャ間距離TD0、TD1が閾値より小さい場合、性能が向上すると推定してもよい。ピクチャ間距離が大きくなるほどピクチャ間の差分が大きくなり、探索精度が悪くなる。そこで、ピクチャ間距離が閾値よりも小さい場合のみ、バイラテラルマッチングを用いることで性能が向上すると推定することにより、探索制度が悪い場合を除くことができる。
　具体的には、以下の式により判定することできる。
　(|TDO| <= TH && |TD1| <= TH) ? 
　bilateralAvailable = true : bilateralAvailable = false
　TH:閾値。例えば、閾値として「２」を設定することができる。
　　　（推定方法３）
　上述した推定方法１と推定方法２とを組み合わせてもよい。すなわち、ピクチャ間距離TD0、TD1の絶対値が一致しており、かつ、閾値よりも小さい場合に、バイラテラルマッチングを用いることで性能が向上すると推定してもよい。
　具体的には、以下の式により判定することができる。
　(|TD0| == |TD1| && |TDO| <= TH) ? 
　bilateralAvailable = true : bilateralAvailable = false
なお、閾値THと比較するのはTD0ではなくTD1でもかまわない。
　　（実施形態２－２）
　本実施形態では、マッチング予測部３０３７３は、対象ブロックにおけるサブブロックのうち、対象ブロックの上端、または左端に接していないサブブロックについて、テンプレートマッチング以外の方法で動きベクトルを導出する。上述したように、対象ブロックの上端、または左端に接していないサブブロックは、テンプレートを取得することができないため、テンプレートマッチング以外の方法を用いることにより、適切に符号化を行うことができ、符号化効率の低下を防止することができる。
　　　（バイラテラルマッチングを用いる方法）
　まず、対象ブロックの上端、または左端に接していないサブブロックについては、バイラテラルマッチングを用いる方法が考えられる。すなわち、図２３に示すように、マッチングモードを示すパラメータfruc_merge_idxが２の場合、すなわちテンプレートマッチングを示している場合、サブブロックのうち、対象ブロックの上端、または左端に接していないサブブロックについてはテンプレートマッチングを行い、それ以外のサブブロックについては、バイラテラルマッチングを行う。
　図２４を参照して、具体的なパターンマッチング導出処理の流れを説明する。図２４は、サブブロックのブロックにおける位置に応じて、動きベクトル導出方法をパターンマッチングかバイラテラルマッチングに決定する処理の流れを示すフローチャート図である。なお、上述した図１７のフローチャート図と同様の処理を行うステップについては、同様のステップ番号を付し、その説明を省略する。
　図２４に示すように、ブロックレベルにおける処理は、図１７に示したパターンマッチベクトル導出処理と同様である。本実施形態では、サブブロックのループに入った後（Ｓ１０５５）、マッチング予測部３０３７３は、ステップＳ１０５６ｃにおいて、fruc_merge_idx==1か否かの判断に加え、x != 0 && y != 0の判断を行う。すなわち、当該サブブロックの位置が、対象ブロックの上端または左端と接していないか否かの判断を行う。そして、サブブロックの位置が、対象ブロックの上端または左端と接している場合（Ｓ１０５６ｃでＮＯ）、ステップＳ１０５７でテンプレートの取得を行い、ステップＳ１０５８、ステップＳ１０５９でテンプレートマッチングによって動きベクトルを導出する。そうではなく、対象ブロックの上端または左端と接していない場合（Ｓ１０５６ｃでＹＥＳ）、ステップＳ１０５８に進み、バイラテラルマッチングを行う。
　本実施形態では、サブブロックサーチにおいて、導出対象となるサブブロックのブロックにおける位置に応じて、上記動きベクトルの導出方法を選択する。すなわち、ブロックにおける位置に応じて上記動きベクトルの導出方法を異ならせる。
　　　（周辺サブブロックの動きベクトルを用いる方法）
　対象ブロックの上端、または左端に接していないサブブロックについては、当該サブブロックの周辺サブブロックの動きベクトルを用いる方法も考えられる。
　図２５を参照して、具体的なパターンマッチング導出処理の流れを説明する。図２５は、サブブロックの位置に応じて、周辺サブブロックの動きベクトルを用いる処理の流れを示すフローチャート図である。なお、上述した図１７のフローチャート図と同様の処理を行うステップについては、同様のステップ番号を付し、その説明を省略する。
　図２５に示すように、ブロックレベルにおける処理は、図１７に示したパターンマッチベクトル導出処理と同様である。本実施形態では、サブブロックのループに入った後（Ｓ１０５５）、マッチング予測部３０３７３は、ステップＳ１０５６において、fruc_merge_idx==1か否かの判断を行う。そして、fruc_merge_idx==1が真の場合（Ｓ１０５６でＹＥＳ）、ブロックレベルで導出した動きベクトルを用いて、ステップＳ１０５８、ステップＳ１０５９においてバイラテラルマッチング用の動きベクトルを導出する。一方、fruc_merge_idx==1が偽の場合（Ｓ１０５６でＮＯ）、ステップＳ２５０１において、x == 0 ||y == 0の判断を行う。すなわち、当該サブブロックが対象ブロックの上端または左端に接しているか否かの判断を行う。x == 0 || y == 0が真の場合（Ｓ２５０１でＹＥＳ）、すなわち、当該サブブロックが対象ブロックの上端または左端に接している場合、ステップＳ１０５７でテンプレートの取得を行い、ステップＳ１０５８、ステップＳ１０５９でテンプレートマッチング用の動きベクトルを導出する。一方、x == 0 || y == 0が偽の場合（Ｓ２５０１でＮＯ）、すなわち、当該サブブロックが対象ブロックの上端または左端に接していない場合、ステップＳ２５０２で周辺ブロックの動きベクトルを用いて当該サブブロックの動きベクトルの導出を行う。
　図２６を参照して、周辺ブロックの動きベクトルを用いた導出方法について説明する。図２６は、周辺ブロックの動きベクトルを用いて対象サブロックの動きベクトルを導出する方法の例を示す図である。
　図２６の（ａ）は、対象サブブロックの左に隣接しているサブブロックの動きベクトルを用いる例を示す。図２６の（ａ）に示すように、周辺サブブロックとして対象サブブロックの左に隣接しているサブブロックの動きベクトルを用いることができる。
　図２６の（ｂ）は、対象サブブロックの上に隣接しているサブブロックの動きベクトルを用いる例を示す。図２６の（ｂ）に示すように、周辺サブブロックとして対象サブブロックの上に隣接しているサブブロックの動きベクトルを用いることができる。
　図２６の（ｃ）は、対象サブブロックの左に隣接しているサブブロックの動きベクトルと対象サブブロックの上に隣接しているサブブロックの動きベクトルとを用いる例を示す。図２６の（ｃ）に示すように、周辺サブブロックとして対象サブブロックの左に隣接しているサブブロックの動きベクトルと、対象サブブロックの上に隣接しているサブブロックの動きベクトルとの平均を対象サブブロックの動きベクトルとすることができる。
　図２６の（ｄ）は、対象サブブロックの左に隣接しているサブブロックの動きベクトルと対象サブブロックの上に隣接しているサブブロックの動きベクトルと対象サブブロックの右上のサブブロックの動きベクトルとを用いる例を示す。図２６の（ｄ）に示すように、周辺サブブロックとして対象サブブロックの左に隣接しているサブブロックの動きベクトルと、対象サブブロックの上に隣接しているサブブロックの動きベクトルと、対象サブブロックの右上のサブブロックの動きベクトルとの中央値を対象サブブロックの動きベクトルとすることができる。具体的には、対象サブブロックの動きベクトルmvは、以下の式で導出することができる。
　mv.x = MEDIAN(mvA.x, mvB.x, mvC.x)
　mv.y = MEDIAN(mvA.y, mvB.y, mvC.y)
ここで、mvA:左のサブブロックの動きベクトル、mvB:上のサブブロックの動きベクトル、mvC:右上のサブブロックの動きベクトル、MEDIAN(a,b,c):引数a,b,cの中央値を返す、という意味である。
　なお、対象サブブロックの右上に、動きベクトルを取得可能なサブブロックがない場合は、当該サブブロックの動きベクトルを「０」として導出してもよいし、残りの２つのサブブロックのうちの何れかのサブブロックの動きベクトルを２つ用意することにより中央値を導出してもよい。
　図２６の（ｅ）は、対象サブブロックの左に隣接しているサブブロックの動きベクトルと対象サブブロックの上に隣接しているサブブロックの動きベクトルと対象サブブロックが属する対象ブロックのブロックレベルの動きベクトルとを用いる例を示す。図２６の（ｅ）に示すように、周辺サブブロックとして対象サブブロックの左に隣接しているサブブロックの動きベクトルと、対象サブブロックの上に隣接しているサブブロックの動きベクトルと、ブロックレベルの動きベクトルとの中央値を対象サブブロックの動きベクトルとすることができる。具体的には、対象サブブロックの動きベクトルmvは、以下の式により導出することができる。
　mv.x = MEDIAN(mvA.x, mvB.x, blkMv.x)
　mv.y = MEDIAN(mvA.y, mvB.y, blkMv.y)
ここで、mvA:左のサブブロックの動きベクトル、mvB:上のサブブロックの動きベクトル、blkMv:ブロックレベルの動きベクトル、MEDIAN(a,b,c):引数a,b,cの中央値を返す、という意味である。
　〔実施形態３〕
　　（実施形態３－１）
　まず、図２７、図２８を参照して、図１６のステップＳ１２３の予測ベクトル候補pmvCand導出処理の詳細を説明する。図２７は、予測ベクトル候補導出処理の流れを示すフローチャート図である。図２８は、ベクトル候補の導出処理を説明するための図である。図２７に示すように、予測ベクトル候補導出処理では、ベクトル候補導出部３０３３が、まず、ステップＳ１２３１において、対象ブロックの左隣接領域から左隣接ベクトル候補mvLXAを導出する。具体的には、図２８に示す左隣接領域の候補１または候補２の動きベクトルが左隣接ベクトル候補mvLXAとなる。なお、図中の数字はスキャン順を示す。左隣接ベクトル候補mvLXAの導出処理では、対象ブロックの左隣接領域を、下側から上側にスキャンし、対象ブロックの参照画像と同一の参照画像に対する動きベクトルを予測ベクトル候補とする。
　次に、ステップＳ１２３２において、ベクトル候補導出部３０３３は、対象ブロックの上隣接領域から上隣接ベクトル候補mvLXBを導出する。具体的には、図２８に示す上隣接領域の候補１、候補２、または候補３の動きベクトルが上隣接ベクトル候補mvLXBとなる。上隣接ベクトル候補mvLXBの導出処理では、対象ブロックの上隣接領域を、右側から左側にスキャンし、対象ブロックの参照画像と同一の参照画像に対する動きベクトルを予測ベクトル候補とする。
　次に、ステップＳ１２３３において、ベクトル候補導出部３０３３は、対象ブロックが含まれる現画像とは時間的に異なる参照画像(Collocated picture)における同一位置のブロックから時間ベクトル候補mvLXColを導出する。具体的には、図２８に示す候補１または候補２の動きベクトルが時間ベクトル候補mvLXColとなる。時間ベクトル候補mvLXColの導出処理では、参照画像上の対象ブロックと同一位置のブロックを右下側から左上側にスキャンし、対象ブロックの参照画像と同一の参照画像に対する動きベクトルを予測ベクトル候補とする。
　次に、ステップＳ１２３４において、ベクトル候補導出部３０３３は、パターンマッチングを用いて、パターンマッチベクトル候補を導出する。
　そして、ベクトル候補導出部３０３３は、ステップＳ１２３５において、ステップＳ１２３１～Ｓ１２３４で導出したベクトル候補から予測ベクトル候補リストを作成する。
　次に、図２９を参照して、ステップＳ１２３４におけるパターンマッチベクトル候補導出処理の詳細を説明する。図２９は、パターンマッチベクトル候補導出処理の流れを示すフローチャート図である。
　図２９に示すように、パターンマッチベクトル候補導出処理において、ベクトル候補導出部３０３３は、まずステップ１２３４１でテンプレートを取得する。次に、ステップＳ１２３４２で、ブロックレベルの初期ベクトルサーチを行う。最後に、ステップＳ１２３４３で、ブロックレベルのローカルサーチを行う。なお、初期ベクトルサーチ、およびローカルサーチは、図１７の説明において上述したサーチと同様である。
　次に、図３０を参照して、予測ベクトル候補リストの作成処理について説明する。図３０は、予測ベクトル候補リストの作成処理を行うための疑似コードの例を示す図である。
　図３０において、mvpListLXは、予測べクトル候補リストを示す。mvLXPMは、パターンンマッチベクトル候補を示す。availableFlagLXAは、mvLXAが導出できたか否かを示すフラグである。availableFlagLXBは、mvLXBが導出できたか否かを示すフラグである。availableFlagLXColは、mvLXColが導出できたか否かを示すフラグである。availableFlagLXPMは、mvLXPMが導出できたか否かを示すフラグである。
　図３０に示すように、予測ベクトル候補リストの作成では、ベクトル候補導出部３０３３は、まず、左隣接ベクトル候補が導出できていれば（if( availableFlagLXA )）、予測ベクトル候補リストに当該左隣接ベクトル候補を格納する（mvpListLX[ i++ ] = mvLXA）。次に、上隣接ベクトル候補が導出できており、かつ、導出できた上隣接ベクトル候補が左隣接ベクトル候補と異なる場合（if( availableFlagLXB　&&　( mvLXA　!=　mvLXB ) )）、当該上隣接ベクトル候補を予測ベクトル候補リストに格納する（mvpListLX[ i++ ] =mvLXB）。
　一方、左隣接ベクトル候補が導出できておらず、上隣接ベクトル候補が導出できていれば（else if( availableFlagLXB )）、当該上隣接ベクトル候補を予測ベクトル候補リストに格納する（mvpListLX[ i++ ] = mvLXB）。
　また、時間ベクトル候補が導出できていれば（availableFlagLXCol）、当該時間ベクトル候補を予測ベクトル候補リストに格納する（mvpListLX[ i++ ] = mvLXCol）。なお、本実施形態では、予測ベクトル候補リストの最大サイズを「２」としているため、予測ベクトル候補リストのサイズが最大サイズ「２」より小さい場合に（if( i<2 )）は、時間ベクトル候補を予測ベクトル候補リストに格納する。
　次に、パターンマッチベクトル候補が導出できており、かつ予測ベクトル候補リストの先頭がパターンマッチベクトル候補と異なる場合（availableFlagLXPM && mvpListLX[0] != mvLXPM）、予測ベクトル候補リストの全要素を１つずつ後ろに下げ、最大サイズ（本実施形態では「２」）を超える分は削除し、予測ベクトル候補リストの先頭にパターンマッチベクトル候補を格納する（mvpListLX[ 0 ] = mvLXPM）。
　最後に、予測ベクトル候補リストの最大サイズまで予測ベクトル候補が格納されていない場合、当該位置にゼロベクトル（０、０）を格納する。
　　（実施形態３－２）
　上述した実施形態３－１では、予測ベクトル候補リストの作成において、左隣接ベクトル候補、上隣接ベクトル候補、および時間ベクトル候補を予測ベクトル候補をとするとともに、パターンマッチベクトル候補を予測ベクトル候補としている。そして、左隣接ベクトル候補、上隣接ベクトル候補、および時間ベクトル候補を導出するために参照するブロックと、パターンマッチベクトル候補の導出時にその初期ベクトルを導出するために参照するブロックとは同一である。図３１の（ａ）、（ｂ）に示すように、左隣接ベクトル候補mvLXAを導出すためのブロック、上隣接ベクトル候補mvLXBを導出すためのブロック、時間ベクトル候補mvLXColを導出すためのブロックは、すべて、パターンマッチベクトル導出時に初期ベクトルを導出するために用いるブロックである。
　よって、パターンマッチベクトル候補導出時の初期ベクトルと同一の予測ベクトル候補が、左隣接ベクトル候補、右隣接ベクトル候補、および時間ベクトル候補の何れかとして、予測ベクトル候補リストに格納される場合がある。
　パターンマッチベクトル候補の導出時に、初期ベクトルを修正してパターンマッチベクトル候補を導出し、予測ベクトル候補リストに格納しているにもかかわらず、当該初期ベクトルを予測ベクトル候補リストに格納するのは無駄である。
　そこで、本実施形態では、パターンマッチベクトル候補導出時に初期ベクトルとして選択された動きベクトルは予測ベクトル候補リストに格納しない。これにより、予測ベクトル候補リストに、パターンマッチベクトル候補と類似のベクトル候補が格納されなくなり、符号化効率を改善することができる。
　図３２、図３３を参照して、本実施形態の具体的な処理について説明する。図３２は、予測ベクトル候補導出処理の流れを示すフローチャート図である。図３３は、予測ベクトル候補リストの作成処理を行うための疑似コードの例を示す図である。なお、図２７で説明したステップにおける処理と同様の処理を行うステップについては、同様のステップ番号を付し、その説明は省略する。
　図３２に示すように、本実施形態における予測ベクトル候補導出処理では、ベクトル候補導出部３０３３は、図２７に示した処理において、ステップＳ１２３４のパターンマッチベクトル候補導出処理を最初に行い、続いて、ステップＳ１２３１、Ｓ１２３２、Ｓ１２３３、Ｓ１２３５ａの順に行う。また、ステップＳ１２３４のパターンマッチベクトル候補導出処理において、初期ベクトルstartMvを保存している。また、ステップＳ１２３５ａの予測ベクトル候補リスト作成処理では、初期ベクトルstartMvと異なるか否かとの判断も用いて予測ベクトル候補リストの作成を行っている。図３３を参照して、具体的な予測ベクトル候補リストの作成処理について説明する。
　図３３に示すように、本実施形態における予測ベクトル候補リストの作成では、ベクトル候補導出部３０３３は、まず、パターンマッチベクトル候補が導出できていれば（if( availableFlagLXPM)）、予測ベクトル候補リストに当該パターンマッチベクトル候補を格納する（mvpListLX[i++] = mvLXPM）。
　また、「左隣接ベクトル候補が導出できており」、かつ、「パターンマッチベクトル候補が導出できないてない、または、左隣接ベクトル候補が初期ベクトルと異なる」場合（if( availableFlagLXA && (!availableFlagLXPM | | mvLXA != startMv) )）、左隣接ベクトル候補を予測ベクトル候補リストに格納する（mvpListLX[ i++ ] = mvLXA）。さらに、「上隣接ベクトル候補が導出できており」、かつ、「上隣接ベクトル候補と左隣接ベクトル候補とが異なり」、かつ、「パターンマッチベクトル候補が導出できないてない、または、上隣接ベクトル候補が初期ベクトルと異なる」場合（if( availableFlagLXB　&&　( mvLXA　!=　mvLXB ) && (!availableFlagLXPM | | mvLXB != startMv) )）、上隣接ベクトル候補を予測ベクトル候補リストに格納する（mvpListLX[ i++ ] = mvLXB）。
　一方、「左隣接ベクトル候補が導出できておらず」、かつ、「上隣接ベクトル候補が導出できており」、かつ、「パターンマッチベクトル候補が導出できないてない、または、上隣接ベクトル候補が初期ベクトルと異なる」場合（else if( availableFlagLXB && (!availableFlagLXPM | | mvLXB != startMv) )）、上隣接ベクトル候補を予測ベクトル候補リストに格納する（mvpListLX[ i++ ] = mvLXB）。
　また、「時間ベクトル候補が導出できており」、かつ、「パターンマッチベクトル候補が導出できないてない、または、時間ベクトル候補が初期ベクトルと異なる」場合（if( availableFlagLXCol && (!availableFlagLXPM | | mvLXCol != startMv) )）、時間ベクトル候補を予測ベクトル候補リストに格納する（mvpListLX[ i++ ] = mvLXCol）。なお、本実施形態では、予測ベクトル候補リストの最大サイズを「２」としているため、予測ベクトル候補リストのサイズが最大サイズ「２」より小さい場合に（if( i<2 )）、時間ベクトルを予測ベクトル候補リストに格納する。
　最後に、予測ベクトル候補リストの最大サイズまで予測ベクトル候補が格納されていない場合、当該位置にゼロベクトル（０、０）を格納する。
　　（実施形態３－３）
　上述した実施形態３－１では、予測ベクトル候補リストを作成するために、予測ベクトルとして使用されるか否かに関わらず、常にパターンマッチベクトル候補を導出しなければならない。予測ベクトル候補リストの先頭がパターンマッチベクトル候補と一致しているか否かを判定して、予測ベクトル候補リストの予測ベクトル候補を後ろに１つずつずらすかを決めているためである。
　そこで、本実施形態では、パターンマッチベクトル候補が、予測ベクトル候補リストの先頭の値と一致している否かの判定を行わず、予測ベクトル候補リストの先頭にパターンマッチベクトル候補を格納する。そして、予測ベクトルとしてパターンマッチベクトル候補が使用されない場合、パターンマッチベクトル候補の導出処理を行わない。
　これにより、予測ベクトル候補リストの先頭のベクトルを用いない場合、換言すれば、パターンマッチベクトル候補が予測ベクトルとして使用されない場合、パターンマッチベクトル候補の導出処理を省略できるため、処理量が低減することができる。
　図３４、図３５を参照して、本実施形態の具体的な処理について説明する。図３４は、予測ベクトル候補導出処理の流れを示すフローチャート図である。図３５は、予測ベクトル候補リストの作成処理を行うための疑似コードの例を示す図である。なお、図２７で説明したステップにおける処理と同様の処理を行うステップについては、同様のステップ番号を付し、その説明は省略する。
　図３４に示すように、本実施形態における予測ベクトル候補導出処理では、ベクトル候補導出部３０３３は、まず、ステップＳ３４０１において、予測ベクトルが予測ベクトル候補リストの先頭であるか否か（mvp_LX_idx==0か否か）を判定する。予測ベクトル候補リストの先頭である場合（Ｓ３４０１でＹＥＳ）、ステップＳ１２３４に進み、パターンマッチベクトル候補導出処理に進む。その後、ステップＳ１２３５に進み、予測ベクトル候補リスト作成処理に進む。
　一方、予測ベクトル候補リストの先頭でない場合（Ｓ３４０１でＮＯ）、ステップＳ１２３１、Ｓ１２３２、Ｓ１２３３、Ｓ１２３６に進む。ステップＳ１２３６では、ゼロベクトル候補の導出処理を行う。その後、ステップＳ１２３５に進み、予測ベクトル候補リスト作成処理に進む（この場合、予測ベクトル候補リストの先頭は空である）。
　図３５を参照して、具体的な予測ベクトル候補リストの作成処理について説明する。図３５に示すように、本実施形態における予測ベクトル候補リストの作成では、ベクトル候補導出部３０３３は、まず、予測ベクトルが予測ベクトル候補リストの先頭の場合（if(mvp_LX_idx==0)）、予測ベクトル候補リスト先頭に当該パターンマッチベクトル候補を格納する（mvpListLX[0] = mvLXPM）。
　一方、予測ベクトルが予測ベクトル候補リストの先頭ではない場合、図３０に示す疑似コード例と同様に、左隣接ベクトル候補、上隣接ベクトル候補、および時間ベクトル候補が導出できているか否かにより、予測ベクトル候補リストを作成する。
　　（実施形態３－４）
　上述した実施形態３－３では、パターンマッチベクトル候補を常に予測ベクトル候補リストの先頭に格納している。しかし、テンプレートの取得ができない場合など、パターンマッチベクトル候補の導出が出来ない場合であっても、常に予測ベクトル候補リストの先頭をパターンマッチベクトル候補用に空けておくのは無駄である。
　そこで、本実施形態では、パターンマッチベクトル候補が導出可能か否か判断し、導出可能な場合は、実施形態３－３に示すように、予測ベクトル候補リストの先頭にパターンマッチベクトル候補を格納し、パターンマッチベクトル候補の導出が不可能の場合は、予測ベクトル候補リストの先頭に、他の予測ベクトル候補を格納する。
　これにより、パターンマッチベクトル候補を導出できないにもかかわらず予測ベクトル候補リストの先頭を空けておくことがなくなり、予測精度を向上させ、符号化効率を向上させることができる。
　図３６、図３７を参照して、本実施形態の具体的な処理について説明する。図３６は、予測ベクトル候補導出処理の流れを示すフローチャート図である。図３７は、予測ベクトル候補リストの作成処理を行うための疑似コードの例を示す図である。なお、図２７で説明したステップにおける処理と同様の処理を行うステップについては、同様のステップ番号を付し、その説明は省略する。
　図３６に示すように、本実施形態における予測ベクトル候補導出処理では、ベクトル候補導出部３０３３は、まず、ステップＳ３６０１において、パターンマッチベクトル候補の導出が可能か否かを判断する。そして、可能であればパターンマッチベクトル候補導出可能フラグPMMVCandAvailableをtrueに設定する。また、不可能であればfalseに設定する。
　次に、ステップＳ３６０２において、ベクトル候補導出部３０３３は、パターンマッチベクトル候補の導出が可能（PMMCandAvailable:true）であり、かつ、予測ベクトルが予測ベクトル候補リストの先頭の場合（mvp_LX_idc==0）か否かを判断する。パターンマッチベクトル候補の導出が可能で、かつ、予測ベクトルが予測ベクトル候補リストの先頭の場合（Ｓ３６０２でＹＥＳ）、ステップＳ１２３４に進む。
　一方、パターンマッチベクトル候補の導出が不可能、または、予測ベクトルが予測ベクトル候補リストの先頭ではない場合（Ｓ３６０２でＮＯ）、ステップＳ１２３１に進む。それ以降の処理は、図３４に示したフローチャート図と同様である。
　図３７を参照して、具体的な予測ベクトル候補リストの作成処理について説明する。図３７に示すように、本実施形態における予測ベクトル候補リストの作成では、ベクトル候補導出部３０３３は、パターンマッチベクトル候補が導出可能（PMMVCandAvailable==true）、かつ、予測ベクトルが予測ベクトル候補リストの先頭の場合は、パターンマッチベクトル候補を予測ベクトル候補リストの１番目に格納する。また、パターンマッチベクトル候補が導出不可能な場合は、あるいは予測ベクトルが予測ベクトル候補リストの先頭ではない場合は、まず、ベクトル候補を予測ベクトル候補リストに格納する位置を決定する。パターンマッチベクトル候補が導出不可能な場合は、ベクトル候補を予測ベクトル候補リストの先頭から格納する（i = PMMVCandAvailable ? 1 : 0においてi=0）。また、パターンマッチベクトル候補が導出可能な場合は、ベクトル候補を予測ベクトル候補リストの２番目から格納する（i = PMMVCandAvailable ? 1 : 0においてi=1）。
　なお、パターンマッチベクトル候補が導出可能か否かの判断方法としては、例えば、テンプレートの取得が可能か否かで判断することができる。テンプレートの取得が可能か否かは、テンプレートの座標が画像の外側にある場合、不可能とすることができる。具体的には、以下の通りである。
(xCurr == 0 && yCurr == 0) ? 
PMMVCandAvailable = false : PMMVCandAvailable　= true
　また、テンプレートの座標が別スライス、テンプレートの座標が別タイルの場合も、テンプレートの取得が不可能と判断できる。
　〔付記事項〕
　また、上述した実施形態における画像符号化装置１１、画像復号装置３１の一部、または全部を、LSI（Large Scale Integration）等の集積回路として実現しても良い。画像符号化装置１１、画像復号装置３１の各機能ブロックは個別にプロセッサ化しても良いし、一部、または全部を集積してプロセッサ化しても良い。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いても良い。
　以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。
　〔応用例〕
　上述した画像符号化装置１１及び画像復号装置３１は、動画像の送信、受信、記録、再生を行う各種装置に搭載して利用することができる。なお、動画像は、カメラ等により撮像された自然動画像であってもよいし、コンピュータ等により生成された人工動画像（CGおよびGUIを含む）であってもよい。
　まず、上述した画像符号化装置１１及び画像復号装置３１を、動画像の送信及び受信に利用できることを、図３８を参照して説明する。
　図３８の（ａ）は、画像符号化装置１１を搭載した送信装置PROD_Aの構成を示したブロック図である。図３８の（ａ）に示すように、送信装置PROD_Aは、動画像を符号化することによって符号化データを得る符号化部PROD_A1と、符号化部PROD_A1が得た符号化データで搬送波を変調することによって変調信号を得る変調部PROD_A2と、変調部PROD_A2が得た変調信号を送信する送信部PROD_A3と、を備えている。上述した画像符号化装置１１は、この符号化部PROD_A1として利用される。
　送信装置PROD_Aは、符号化部PROD_A1に入力する動画像の供給源として、動画像を撮像するカメラPROD_A4、動画像を記録した記録媒体PROD_A5、動画像を外部から入力するための入力端子PROD_A6、及び、画像を生成または加工する画像処理部Ａ７を更に備えていてもよい。図３８の（ａ）においては、これら全てを送信装置PROD_Aが備えた構成を例示しているが、一部を省略しても構わない。
　なお、記録媒体PROD_A5は、符号化されていない動画像を記録したものであってもよいし、伝送用の符号化方式とは異なる記録用の符号化方式で符号化された動画像を記録したものであってもよい。後者の場合、記録媒体PROD_A5と符号化部PROD_A1との間に、記録媒体PROD_A5から読み出した符号化データを記録用の符号化方式に従って復号する復号部（不図示）を介在させるとよい。
　図３８の（ｂ）は、画像復号装置３１を搭載した受信装置PROD_Bの構成を示したブロック図である。図３８の（ｂ）に示すように、受信装置PROD_Bは、変調信号を受信する受信部PROD_B1と、受信部PROD_B1が受信した変調信号を復調することによって符号化データを得る復調部PROD_B2と、復調部PROD_B2が得た符号化データを復号することによって動画像を得る復号部PROD_B3と、を備えている。上述した画像復号装置３１は、この復号部PROD_B3として利用される。
　受信装置PROD_Bは、復号部PROD_B3が出力する動画像の供給先として、動画像を表示するディスプレイPROD_B4、動画像を記録するための記録媒体PROD_B5、及び、動画像を外部に出力するための出力端子PROD_B6を更に備えていてもよい。図３８の（ｂ）においては、これら全てを受信装置PROD_Bが備えた構成を例示しているが、一部を省略しても構わない。
　なお、記録媒体PROD_B5は、符号化されていない動画像を記録するためのものであってもよいし、伝送用の符号化方式とは異なる記録用の符号化方式で符号化されたものであってもよい。後者の場合、復号部PROD_B3と記録媒体PROD_B5との間に、復号部PROD_B3から取得した動画像を記録用の符号化方式に従って符号化する符号化部（不図示）を介在させるとよい。
　なお、変調信号を伝送する伝送媒体は、無線であってもよいし、有線であってもよい。また、変調信号を伝送する伝送態様は、放送（ここでは、送信先が予め特定されていない送信態様を指す）であってもよいし、通信（ここでは、送信先が予め特定されている送信態様を指す）であってもよい。すなわち、変調信号の伝送は、無線放送、有線放送、無線通信、及び有線通信の何れによって実現してもよい。
　例えば、地上デジタル放送の放送局（放送設備など）／受信局（テレビジョン受像機など）は、変調信号を無線放送で送受信する送信装置PROD_A／受信装置PROD_Bの一例である。また、ケーブルテレビ放送の放送局（放送設備など）／受信局（テレビジョン受像機など）は、変調信号を有線放送で送受信する送信装置PROD_A／受信装置PROD_Bの一例である。
　また、インターネットを用いたVOD（Video On Demand）サービスや動画共有サービスなどのサーバ（ワークステーションなど）／クライアント（テレビジョン受像機、パーソナルコンピュータ、スマートフォンなど）は、変調信号を通信で送受信する送信装置PROD_A／受信装置PROD_Bの一例である（通常、ＬＡＮにおいては伝送媒体として無線または有線の何れかが用いられ、ＷＡＮにおいては伝送媒体として有線が用いられる）。ここで、パーソナルコンピュータには、デスクトップ型PC、ラップトップ型PC、及びタブレット型PCが含まれる。また、スマートフォンには、多機能携帯電話端末も含まれる。
　なお、動画共有サービスのクライアントは、サーバからダウンロードした符号化データを復号してディスプレイに表示する機能に加え、カメラで撮像した動画像を符号化してサーバにアップロードする機能を有している。すなわち、動画共有サービスのクライアントは、送信装置PROD_A及び受信装置PROD_Bの双方として機能する。
　次に、上述した画像符号化装置１１及び画像復号装置３１を、動画像の記録及び再生に利用できることを、図３９を参照して説明する。
　図３９の（ａ）は、上述した画像符号化装置１１を搭載した記録装置PROD_Cの構成を示したブロック図である。図３９の（ａ）に示すように、記録装置PROD_Cは、動画像を符号化することによって符号化データを得る符号化部PROD_C1と、符号化部PROD_C1が得た符号化データを記録媒体PROD_Mに書き込む書込部PROD_C2と、を備えている。上述した画像符号化装置１１は、この符号化部PROD_C1として利用される。
　なお、記録媒体PROD_Mは、（１）HDD（Hard Disk Drive）やSSD(Solid State Drive)などのように、記録装置PROD_Cに内蔵されるタイプのものであってもよいし、（２）SDメモリカードやUSB（Universal Serial Bus）フラッシュメモリなどのように、記録装置PROD_Cに接続されるタイプのものであってもよいし、（３）DVD（Digital Versatile Disc）やBD（Blu-ray Disc:登録商標）などのように、記録装置PROD_Cに内蔵されたドライブ装置（不図示）に装填されるものであってもよい。
　また、記録装置PROD_Cは、符号化部PROD_C1に入力する動画像の供給源として、動画像を撮像するカメラPROD_C3、動画像を外部から入力するための入力端子PROD_C4、動画像を受信するための受信部PROD_C5、及び、画像を生成または加工する画像処理部PROD_C6を更に備えていてもよい。図３９の（ａ）においては、これら全てを記録装置PROD_Cが備えた構成を例示しているが、一部を省略しても構わない。
　なお、受信部PROD_C5は、符号化されていない動画像を受信するものであってもよいし、記録用の符号化方式とは異なる伝送用の符号化方式で符号化された符号化データを受信するものであってもよい。後者の場合、受信部PROD_C5と符号化部PROD_C1との間に、伝送用の符号化方式で符号化された符号化データを復号する伝送用復号部（不図示）を介在させるとよい。
　このような記録装置PROD_Cとしては、例えば、DVDレコーダ、BDレコーダ、HDD（Hard Disk Drive）レコーダなどが挙げられる（この場合、入力端子PROD_C4または受信部PROD_C5が動画像の主な供給源となる）。また、カムコーダ（この場合、カメラPROD_C3が動画像の主な供給源となる）、パーソナルコンピュータ（この場合、受信部PROD_C5または画像処理部Ｃ６が動画像の主な供給源となる）、スマートフォン（この場合、カメラPROD_C3または受信部PROD_C5が動画像の主な供給源となる）なども、このような記録装置PROD_Cの一例である。
　図３９の（ｂ）は、上述した画像復号装置３１を搭載した再生装置PROD_Dの構成を示したブロック図である。図３９（ｂ）に示すように、再生装置PROD_Dは、記録媒体PROD_Mに書き込まれた符号化データを読み出す読出部PROD_D1と、読出部PROD_D1が読み出した符号化データを復号することによって動画像を得る復号部PROD_D2と、を備えている。上述した画像復号装置３１は、この復号部PROD_D2として利用される。
　なお、記録媒体PROD_Mは、（１）HDDやSSDなどのように、再生装置PROD_Dに内蔵されるタイプのものであってもよいし、（２）SDメモリカードやUSBフラッシュメモリなどのように、再生装置PROD_Dに接続されるタイプのものであってもよいし、（３）DVDやBDなどのように、再生装置PROD_Dに内蔵されたドライブ装置（不図示）に装填されるものであってもよい。
　また、再生装置PROD_Dは、復号部PROD_D2が出力する動画像の供給先として、動画像を表示するディスプレイPROD_D3、動画像を外部に出力するための出力端子PROD_D4、及び、動画像を送信する送信部PROD_D5を更に備えていてもよい。図３９の（ｂ）においては、これら全てを再生装置PROD_Dが備えた構成を例示しているが、一部を省略しても構わない。
　なお、送信部PROD_D5は、符号化されていない動画像を送信するものであってもよいし、記録用の符号化方式とは異なる伝送用の符号化方式で符号化された符号化データを送信するものであってもよい。後者の場合、復号部PROD_D2と送信部PROD_D5との間に、動画像を伝送用の符号化方式で符号化する符号化部（不図示）を介在させるとよい。
　このような再生装置PROD_Dとしては、例えば、DVDプレイヤ、BDプレイヤ、HDDプレイヤなどが挙げられる（この場合、テレビジョン受像機等が接続される出力端子PROD_D4が動画像の主な供給先となる）。また、テレビジョン受像機（この場合、ディスプレイPROD_D3が動画像の主な供給先となる）、デジタルサイネージ（電子看板や電子掲示板等とも称され、ディスプレイPROD_D3または送信部PROD_D5が動画像の主な供給先となる）、デスクトップ型PC（この場合、出力端子PROD_D4または送信部PROD_D5が動画像の主な供給先となる）、ラップトップ型またはタブレット型PC（この場合、ディスプレイPROD_D3または送信部PROD_D5が動画像の主な供給先となる）、スマートフォン（この場合、ディスプレイPROD_D3または送信部PROD_D5が動画像の主な供給先となる）なども、このような再生装置PROD_Dの一例である。
　　（ハードウェア的実現およびソフトウェア的実現）
　また、上述した画像復号装置３１および画像符号化装置１１の各ブロックは、集積回路（ICチップ）上に形成された論理回路によってハードウェア的に実現してもよいし、CPU（Central Processing Unit）を用いてソフトウェア的に実現してもよい。
　後者の場合、上記各装置は、各機能を実現するプログラムの命令を実行するCPU、上記プログラムを格納したROM（Read Only Memory）、上記プログラムを展開するRAM（RandomAccess Memory）、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の実施形態の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである上記各装置の制御プログラムのプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、上記各装置に供給し、そのコンピュータ（またはCPUやMPU）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。
　上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ類、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやCD-ROM（Compact Disc Read-Only Memory）／MOディスク（Magneto-Optical disc）／MD（Mini Disc）／DVD（Digital Versatile Disc）／CD-R（CD Recordable）／ブルーレイディスク（Blu-ray Disc：登録商標）等の光ディスクを含むディスク類、ICカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード類、マスクROM／EPROM（Erasable Programmable Read-Only Memory）／EEPROM（Electrically Erasable and Programmable Read-Only Memory：登録商標）／フラッシュROM等の半導体メモリ類、あるいはPLD（Programmable logic device）やFPGA（Field Programmable Gate Array）等の論理回路類などを用いることができる。
　また、上記各装置を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークは、プログラムコードを伝送可能であればよく、特に限定されない。例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、LAN（Local Area Network）、ISDN（Integrated Services Digital Network）、VAN（Value-Added Network）、CATV（Community Antenna television/Cable Television）通信網、仮想専用網（Virtual Private Network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、この通信ネットワークを構成する伝送媒体も、プログラムコードを伝送可能な媒体であればよく、特定の構成または種類のものに限定されない。例えば、IEEE（Institute of Electrical and Electronic Engineers）1394、USB、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ADSL（Asymmetric Digital Subscriber Line）回線等の有線でも、IrDA（Infrared Data Association）やリモコンのような赤外線、BlueTooth（登録商標）、IEEE802.11無線、HDR（High Data Rate）、NFC（Near Field Communication）、DLNA（Digital Living Network Alliance：登録商標）、携帯電話網、衛星回線、地上デジタル放送網等の無線でも利用可能である。なお、本発明の実施形態は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。
　本発明の実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
（関連出願の相互参照）
　本出願は、2016年9月27日に出願された特願2016-188790に対して優先権の利益を主張するものであり、当該出願を参照することにより、その内容の全てが本書に含まれる。
１１　画像符号化装置（動画像符号化装置、予測画像生成装置）
３１　画像復号装置（動画像復号装置、予測画像生成装置）
１１２　インター予測パラメータ符号化部（動きベクトル生成装置）
１１２５、３０３７　サブブロック予測パラメータ導出部（動きベクトル導出部）
３０３　インター予測パラメータ復号部（動きベクトル生成装置）
３０３３　ベクトル候補導出部（予測ベクトル候補導出部）
１１２５３、３０３７３　マッチング予測部（第１の動きベクトル探索部、第２の動きベクトル探索部）

Claims (11)

  1. 　動画像の符号化または復号に用いられる予測画像を生成するために参照される動きベクトルを生成する動きベクトル生成装置において、
    　マッチング処理により予測ブロック毎に動きベクトルを探索する第１の動きベクトル探索部と、
    　上記第１の動きベクトル探索部により選択された動きベクトルを参照して、上記予測ブロック内に含まれる複数のサブブロックの各々について、マッチング処理により動きベクトルを探索する第２の動きベクトル探索部と、
    を備え、
    　上記動きベクトル生成装置は、ある対象予測ブロックに対して上記第１の動きベクトル探索部においてテンプレートマッチングによる局所的探索を行い、該対象予測ブロックに対して上記第２の動きベクトル探索部においてバイラテラルマッチングを用いて局所的探索を行う動作を含む
    ことを特徴とする動きベクトル生成装置。
  2. 　上記第２の動きベクトル探索部は、上記バイラテラルマッチングを用いることにより導出する動きベクトルの精度が向上すると推定される場合、上記動きベクトルの探索を行うことを特徴とする請求項１に記載の動きベクトル生成装置。
  3. 　動画像の符号化または復号に用いられる予測画像を生成するために参照される動きベクトルを生成する動きベクトル生成装置において、
    　マッチング処理により予測ブロック毎に動きベクトルを探索する第１の動きベクトル探索部と、
    　上記第１の動きベクトル探索部により選択された動きベクトルを参照して、上記予測ブロック内に含まれる複数のサブブロックの各々について、マッチング処理により動きベクトルを導出する動きベクトル導出部と、
    を備え、
    　上記第１の動きベクトル探索部は、予測ブロックに関する初期ベクトル探索を行ったうえで、局所的探索を行うことにより動きベクトルを探索するものであり、
    　上記動きベクトル導出部は、導出対象となる上記サブブロックの、上記予測ブロックにおける位置に応じて上記動きベクトルの導出方法を選択する
    ことを特徴とする動きベクトル生成装置。
  4. 　上記動きベクトル導出部は、サブブロックに関する初期ベクトル探索を行ったうえで、局所的探索を行うことにより動きベクトルを導出するものであり、
    　　導出対象となる上記サブブロックの、上記予測ブロックにおける位置が、該予測ブロックの上端または左端と接している場合、テンプレートマッチングを用いてマッチング処理を行い、
    　　導出対象となる上記サブブロックの、上記予測ブロックにおける位置が、該予測ブロックの上端または左端と接していない場合、バイラテラルマッチングを用いてマッチング処理を行う
    ことを特徴とする請求項３に記載の動きベクトル生成装置。
  5. 　上記動きベクトル導出部は、
    　　導出対象となる上記サブブロックの、上記予測ブロックにおける位置が、該予測ブロックの上端または左端と接している場合、テンプレートマッチングを用いて、サブブロックに関する初期ベクトル探索を行ったうえで、局所的探索を行うことにより動きベクトルを導出し、
    　　導出対象となる上記サブブロックの、上記予測ブロックにおける位置が、該予測ブロックの上端または左端と接していない場合、当該サブブロックの周辺ブロックにおける動きベクトルを用いて、上記動きベクトルを導出する
    ことを特徴とする請求項３に記載の動きベクトル生成装置。
  6. 　動画像の符号化または復号に用いられる予測画像を生成するために参照される動きベクトルを生成する動きベクトル生成装置であって、ＡＭＶＰ（Adaptive Motion Vector Prediction）により予測ブロック毎に動きベクトル導出する動きベクトル生成装置において、
    　上記動きベクトルを導出するために用いる予測ベクトル候補を導出し、予測ベクトル候補リストに格納する予測ベクトル候補導出部を備え、
    　上記予測ベクトル候補導出部は、
    　　上記予測ベクトル候補の１つを、対象ブロックに関する初期ベクトル探索を行ったうえで局所的探索を行うことにより導出するとともに、
    　　上記初期ベクトル探索で探索された初期ベクトルと同じ予測ベクトル候補は上記予測ベクトル候補リストに格納しない
    ことを特徴とする動きベクトル生成装置。
  7. 　動画像の符号化または復号に用いられる予測画像を生成するために参照される動きベクトルを生成する動きベクトル生成装置であって、ＡＭＶＰ（Adaptive Motion Vector Prediction）により予測ブロック毎に動きベクトル導出する動きベクトル生成装置において、
    　上記動きベクトルを導出するために用いる予測ベクトル候補を導出し、予測ベクトル候補リストに格納する予測ベクトル候補導出部を備え、
    　上記予測ベクトル候補導出部は、
    　　上記予測ベクトル候補の１つを、マッチング処理により導出するとともに、
    　　上記マッチング処理により導出された予測ベクトル候補を常に上記予測ベクトル候補リストの先頭に格納する
    ことを特徴とする動きベクトル生成装置。
  8. 　上記予測ベクトル候補導出部は、マッチング処理により予測ベクトル候補を導出することが不可能な場合、上記マッチング処理により導出された予測ベクトル候補以外の予測ベクトル候補を上記予測ベクトル候補リストの先頭に格納する
    ことを特徴とする請求項７に記載の動きベクトル生成装置。
  9. 　請求項１～８の何れか１項に記載の動きベクトル生成装置を備え、
    　上記動きベクトル生成装置によって生成された動きベクトルを参照して予測画像を生成する予測画像生成装置。
  10. 　請求項９に記載の予測画像生成装置を備え、
    　上記予測画像に対して、残差画像を加算または減算することによって符号化対象画像を復元することを特徴とする動画像復号装置。
  11. 　請求項９に記載の予測画像生成装置を備え、
    　上記予測画像と符号化対象画像との残差を符号化することを特徴とする動画像符号化装置。
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