圖像預(yù)測編碼方法及裝置、圖像預(yù)測解碼方法及裝置的制造方法
【專利說明】圖像預(yù)測編碼方法及裝置、圖像預(yù)測解碼方法及裝置
[0001]本申請基于專利法實施細則第42條提出，是申請日為2011年12月15日、申請?zhí)枮?01180061785.8的發(fā)明專利申請“圖像預(yù)測編碼方法、圖像預(yù)測編碼裝置、圖像預(yù)測編碼程序、圖像預(yù)測解碼方法、圖像預(yù)測解碼裝置及圖像預(yù)測解碼程序”的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明的實施方式涉及圖像預(yù)測編碼/解碼方法及裝置，尤其涉及使用畫面內(nèi)的信號進行預(yù)測編碼/解碼的方法/裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]為了高效地進行靜態(tài)圖像或動態(tài)圖像數(shù)據(jù)的傳輸和蓄積，采用了壓縮編碼技術(shù)。對于動態(tài)圖像，MPEG 一 1?4或Η.261?Η.264的方式得到了廣泛應(yīng)用。
[0004]在這些編碼方式中，將作為編碼對象的圖像分割為多個塊來進行編碼及解碼處理。在MPEG4或Η.264中，為了進一步提高編碼效率，在畫面內(nèi)的預(yù)測編碼中，使用位于和對象塊相同的畫面內(nèi)的相鄰的已再現(xiàn)的圖像信號(將被壓縮的圖像數(shù)據(jù)復(fù)原后的信號)生成預(yù)測信號，對從對象塊的信號中減去該預(yù)測信號后得到的差分信號進行編碼。在畫面間的預(yù)測編碼中，參照位于和對象塊不同的畫面內(nèi)的其它已再現(xiàn)的圖像信號，進行運動的校正，由此生成預(yù)測信號，并對從對象塊的信號中減去所生成的預(yù)測信號后得到的差分信號進行編碼。
[0005]具體地講，在Η.264的畫面內(nèi)預(yù)測編碼中采用如下方法:沿預(yù)定的方向?qū)εc作為編碼對象的塊相鄰的已再現(xiàn)的像素值進行外插而生成預(yù)測信號。圖13是用于說明在Η.264中使用的畫面內(nèi)預(yù)測方法的示意圖。在圖13㈧中，塊1302是對象塊，由與該對象塊的邊界相鄰的像素Α?Μ(1301)構(gòu)成的像素組是相鄰區(qū)域，而且是在過去的處理中已經(jīng)被再現(xiàn)的圖像信號。在這種情況下，將位于對象塊1302正上方的相鄰像素(Α?D)向下復(fù)制而生成預(yù)測信號。另外，在圖13(B)中，將位于對象塊1304左側(cè)的已再現(xiàn)像素(I?L)向右復(fù)制而生成預(yù)測信號。關(guān)于生成預(yù)測信號的具體方法例如記載于專利文獻1中。對于這樣利用圖13的(Α)?(I)所示的方法生成的9個預(yù)測信號，分別獲取它們與對象塊的像素信號之間的差分，將差分值最小的預(yù)測信號作為最佳的預(yù)測方法。這些外插方法能夠按照圖14所示進行匯總。圖14中的箭頭表示將已再現(xiàn)的像素拉伸的方向，在各個方向上記述的編號表示各個預(yù)測模式的識別碼。另外，按照周圍已再現(xiàn)的像素的平均進行預(yù)測的識別碼是2，在圖14中表示為DC。該識別碼也稱為與畫面內(nèi)預(yù)測方法有關(guān)的識別信息或者模式信息，或者簡稱為預(yù)測模式。
[0006]需要將被實施畫面內(nèi)預(yù)測的塊的預(yù)測模式發(fā)送給發(fā)送側(cè)。此時，以在與對象塊的上側(cè)相鄰的塊和與左側(cè)相鄰的塊各自具有的畫面內(nèi)預(yù)測模式為參考，對對象塊的畫面內(nèi)預(yù)測模式進行編碼。即，將與上側(cè)相鄰的塊和與左側(cè)相鄰的塊的畫面內(nèi)預(yù)測模式進行比較，將值較小的畫面內(nèi)預(yù)測模式確定為參照模式信息(最可靠模式(most probable mode))。以該參照模式信息為基礎(chǔ)對對象塊的畫面內(nèi)預(yù)測模式進行編碼。
[0007]具體地講，對表示對象塊的畫面內(nèi)預(yù)測模式是否與參照模式信息相同的符號(symbol)進行編碼。在該符號為1時，對象塊的畫面內(nèi)預(yù)測模式與參照模式信息相同。在該符號為0時，對與對象塊的畫面內(nèi)預(yù)測模式有關(guān)的信息進行編碼。但是，在表示對象塊的畫面內(nèi)預(yù)測模式的編號大于參照模式信息的編號的情況下，在將表示對象塊的畫面內(nèi)預(yù)測模式的編號減1后進行編碼。
[0008]在再現(xiàn)側(cè)，在被實施畫面內(nèi)預(yù)測的對象塊中，首先對所述符號進行解碼。在該符號為1時，意味著對象塊的畫面內(nèi)預(yù)測模式與參照模式信息相同。在該符號為0時，對與畫面內(nèi)預(yù)測模式有關(guān)的信息進行解碼。但是，在被解碼后的預(yù)測模式的編號與參照模式信息相同或者比其大的情況下，在將其加1后作為對象塊的畫面內(nèi)預(yù)測模式。
[0009]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0010]專利文獻
[0011]專利文獻1:美國專利公報第6765964號

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]發(fā)明要解決的問題
[0013]另外，已知有通過設(shè)計比現(xiàn)有技術(shù)多的畫面內(nèi)預(yù)測模式來提高畫面內(nèi)預(yù)測的精度。S卩，在圖14所示的9個模式的基礎(chǔ)上，具有從中間的角度(方向)對預(yù)測信號進行外插的選擇肢的模式比較有效。
[0014]可是，通過增加預(yù)測方法，存在用于確定基于現(xiàn)有技術(shù)的畫面內(nèi)預(yù)測方法的識別信息(預(yù)測模式)的編碼效率降低的問題。
[0015]其原因在于，由于畫面內(nèi)預(yù)測模式的數(shù)量增加，導(dǎo)致在統(tǒng)計上對象塊的預(yù)測模式與參照模式信息(最可靠模式)一致的概率降低。除此之外，由于畫面內(nèi)預(yù)測模式的數(shù)量增多，與參照模式信息不一致時的預(yù)測模式自身的編碼也需要更多的比特數(shù)。
[0016]本發(fā)明的一個方面的目的在于，提供這樣的方法、裝置及程序來解決上述問題，當(dāng)在畫面內(nèi)預(yù)測信號生成的方法中設(shè)計了更多的預(yù)測模式的情況下，高效地對用于識別對象塊的畫面內(nèi)預(yù)測方法的模式信息進行編碼。另外，本發(fā)明的另一個方面的目的在于，提供高效地對已編碼的模式信息進行解碼的方法、裝置及程序。
[0017]用于解決問題的手段
[0018]為了達到上述目的，本發(fā)明的一個方面的圖像預(yù)測編碼方法的特征在于，包括以下步驟:區(qū)域分割步驟，將輸入圖像分割為多個塊；預(yù)測信號生成步驟，針對多個塊，對于包含在作為處理對象的對象塊中的像素信號，從多個預(yù)測方法中確定差分值最小的最佳預(yù)測模式，按照最佳預(yù)測模式生成預(yù)測信號；殘差信號生成步驟，求出對象塊的像素信號與預(yù)測信號之間的殘差信號；信號編碼步驟，對殘差信號進行編碼并生成壓縮信號；預(yù)測模式編碼步驟，對最佳預(yù)測模式進行編碼；以及存儲步驟，將壓縮信號復(fù)原并作為再現(xiàn)像素信號進行存儲，在預(yù)測模式編碼步驟中包括以下步驟:生成將與對象塊相鄰的多個已再現(xiàn)塊的最佳預(yù)測模式作為成分的候選預(yù)測模式列表，對表示在候選預(yù)測模式列表中是否存在最佳預(yù)測模式所對應(yīng)的成分的標志進行編碼，在存在對應(yīng)的成分時，還對位于候選預(yù)測模式列表中的對應(yīng)的成分的索引進行編碼，在不存在對應(yīng)的成分時，通過去除位于候選預(yù)測模式列表中的各個成分之后進行的編號賦予，來對所述最佳預(yù)測模式進行編碼。
[0019]另外，本發(fā)明的另一個方面的圖像預(yù)測解碼方法的特征在于，包括以下步驟:輸入步驟，輸入包括殘差信號和與預(yù)測模式有關(guān)的編碼信息的壓縮圖像數(shù)據(jù)，該殘差信號是通過將圖像分割為多個塊并對對象塊進行預(yù)測編碼而生成的，該預(yù)測模式表示對象塊的預(yù)測信號的生成方法；復(fù)原步驟，從壓縮圖像數(shù)據(jù)中提取對象塊的殘差信號并復(fù)原為再現(xiàn)殘差信號；預(yù)測模式解碼步驟，將與預(yù)測模式有關(guān)的編碼信息復(fù)原并生成最佳預(yù)測模式；預(yù)測信號生成步驟，根據(jù)最佳預(yù)測模式生成對象塊的預(yù)測信號；圖像復(fù)原步驟，通過將預(yù)測信號和再現(xiàn)殘差信號相加，將對象塊的像素信號復(fù)原；以及存儲步驟，將復(fù)原后的像素信號存儲為再現(xiàn)像素信號，在預(yù)測模式解碼步驟中包括以下步驟:生成將與對象塊相鄰的多個已再現(xiàn)塊的最佳預(yù)測模式作為成分的候選預(yù)測模式列表，對表示在候選預(yù)測模式列表中是否存在最佳預(yù)測模式所對應(yīng)的成分的標志進行解碼，在該標志表示“存在對應(yīng)的成分”時，還對指向候選預(yù)測模式列表的索引進行解碼，并將該索引所指的成分作為所述最佳預(yù)測模式，在該標志表示“不存在對應(yīng)的成分”時，還對與REM模式有關(guān)的信息進行解碼，將根據(jù)候選預(yù)測模式列表進行變換后的REM模式的值作為最佳預(yù)測模式。
[0020]發(fā)明效果
[0021]根據(jù)本發(fā)明的各個方面及實施方式，在以比現(xiàn)有技術(shù)多的畫面內(nèi)預(yù)測模式進行畫面內(nèi)預(yù)測的圖像預(yù)測編碼方法中，在對對象塊的預(yù)測模式信息進行編碼時，準備由多個預(yù)測模式構(gòu)成的候選預(yù)測模式列表，對其中與對象塊的預(yù)測模式一致的成分的識別符進行編碼，因而與對象塊的預(yù)測模式一致的成分的出現(xiàn)概率提高，能夠以更少的比特數(shù)對預(yù)測模式信息進行編碼。換言之，過去只有一個“最可靠模式”，而在本發(fā)明的各個方面及實施方式中準備了多個“最可靠模式”，因而具有與對象塊的預(yù)測模式一致的“最可靠模式”的出現(xiàn)概率提尚的效果。
[0022]另外，當(dāng)在候選預(yù)測模式列表中不存在對象塊的預(yù)測模式的情況下，對對象塊的預(yù)測模式本身進行編碼，但是去除包含于候選預(yù)測模式列表中的多個預(yù)測模式，按照剩余的預(yù)測模式重新分配識別碼來使用，因而能夠以更小的數(shù)值表示對象塊的預(yù)測模式，由此以更短的比特長度進行編碼。
[0023]S卩，根據(jù)本發(fā)明的各個方面及實施方式，在以比現(xiàn)有技術(shù)多的畫面內(nèi)預(yù)測模式進行畫面內(nèi)預(yù)測的情況下，具有能夠高效地對與預(yù)測模式有關(guān)的信息進行編碼的效果。
【附圖說明】
[0024]圖1是示出本發(fā)明的實施方式的圖像預(yù)測編碼裝置的框圖。
[0025]圖2是示出與在本發(fā)明的實施方式的圖像預(yù)測編碼裝置中使用的畫面內(nèi)預(yù)測模式對應(yīng)的像素外插方向的示意圖。
[0026]圖3是示出本發(fā)明的實施方式的畫面內(nèi)預(yù)測模式編碼器的處理的流程圖。
[0027]圖4是示出用于說明本發(fā)明的實施方式的畫面內(nèi)預(yù)測模式的編碼處理的示例的示意圖。
[0028]圖5是示出本發(fā)明的實施方式的畫面內(nèi)預(yù)測模式編碼器的處理(圖3)中的REM