圖像預測解碼裝置、方法、以及編碼/解碼系統和方法
【專利說明】圖像預測解碼裝置、方法、以及編碼/解碼系統和方法
[0001]本申請是申請日為2009年12月25日，申請號為200980147613.5，發明名稱為“圖像預測編碼裝置、方法和程序、圖像預測解碼裝置、方法和程序、以及編碼/解碼系統和方法”的發明專利申請的分案申請。
技術領域
[0002]本發明涉及圖像預測編碼裝置、方法和程序、圖像預測解碼裝置、方法和程序、以及編碼/解碼系統和方法，特別涉及伴有畫面內預測的圖像預測編碼/解碼。
【背景技術】
[0003]為了高效地進行靜態圖像數據和動態圖像數據的傳送和蓄積，使用壓縮編碼技術。在動態圖像的情況下，廣泛使用MPEGl?4或H.261?H.264的方式。
[0004]在這些編碼方式中，在將作為編碼對象的圖像分割成多個塊之后，進行編碼/解碼處理。在MPEG4或H.264中，為了進一步提高編碼效率，在畫面內的預測編碼中，使用位于與對象塊相同的畫面內的鄰接的已再現的圖像信號(對被壓縮的圖像數據進行復原后的圖像信號)生成預測信號后，對從對象塊的圖像信號中減去預測信號而得到的殘差信號進行編碼。在畫面間的預測編碼中，參照位于與對象塊不同的畫面內的鄰接的已再現的圖像信號，進行運動的校正，生成預測信號，對從對象塊的圖像信號中減去預測信號而得到的殘差?目號進行編碼。
[0005]具體而言，在H.264的畫面內預測編碼中，采用了在規定方向插值與作為編碼對象的塊鄰接的已再現的像素值來生成預測信號的方法。圖15是用于說明在H.264中使用的畫面內預測方法的示意圖。在圖15㈧中，塊1302是對象塊，由與該對象塊的邊界鄰接的像素A?M(鄰接像素1301)構成的像素組是鄰接區域，是在過去的處理中已再現的圖像信號。該情況下，向下方拉伸鄰接像素1301中的位于對象塊1302正上方的已再現像素A?D來生成預測信號。并且，在圖15(B)中，向右拉伸鄰接像素1303中的位于對象塊1304左側的已再現像素I?L來生成預測信號。生成預測信號的具體方法例如記載于專利文獻I中。這樣，對利用圖15(A)?圖15(1)所示的方法生成的9個預測信號，分別取得與對象塊的像素信號之間的差分，將差分值最小的預測方法作為最佳預測方法。這些插值方法能夠如圖16那樣總結。圖16的箭頭表示拉伸已再現像素的方向，在各方向中記載的編號是各自的識別編號(也稱為“預測模式”)。另外，在通過周邊的已再現像素的平均來生成預測信號的方法中，如圖15(C)所示，賦予識別編號“2”，在圖16中示出“DC”。即，圖16示出沒有拉伸已再現像素的方向識別編號“2”的方法(通過周邊的已再現像素的平均來生成預測信號的方法)、以及通過箭頭示出拉伸已再現像素的方向的8個方法，示出合計9個方法。
[0006]專利文獻1:美國專利公報第6765964號
[0007]但是，在現有技術的畫面內預測信號生成方法中，將正方形的塊作為對象，所以，存在針對與已再現像素的某個邊界分開較遠的像素的預測精度降低的課題。例如，使用圖15(A)，考慮影像的信號在垂直方向稍微變化的情況。該情況下，關于對象塊1302中位于上方的像素(例如位于鄰接像素I的右側的像素)，即使利用鄰接像素A?D近似，誤差也很小，但是，關于對象塊1302中位于下方的像素(例如位于鄰接像素L的右側的像素)，由于與鄰接像素A?D較遠，所以，當利用鄰接像素A?D近似時，誤差較大。其結果，編碼量增加，壓縮的效率降低。圖15(A)以外的預測方法也示出同樣的傾向。
【發明內容】
[0008]因此，本發明的目的在于，解決上述課題，提高針對與對象塊的邊界分開較遠的像素的預測精度，提高編碼效率。
[0009]為了實現上述目的，本發明的圖像預測編碼裝置的特征在于，具有:區域分割單元，其將輸入圖像分割為多個塊；預測信號生成單元，其針對所述多個塊中作為處理對象的對象塊所包含的像素信號，生成預測信號；殘差信號生成單元，其生成所述對象塊的像素信號與所述生成的預測信號之間的殘差信號；信號編碼單元，其對所述殘差信號進行編碼，從而生成壓縮信號；以及存儲單元，其對所述壓縮信號進行復原，存儲復原后的信號作為再現像素信號，所述預測信號生成單元將所述對象塊再分割為多個小區域，所述小區域中的至少一個為非正方形，所述非正方形的小區域的第I邊的長度比與所述第I邊不同的第2邊的長度長。
[0010]另外，在上述圖像預測編碼裝置中，優選構成為，所述預測信號生成單元使用與所述第I邊相鄰的已再現的像素信號，生成所述非正方形的小區域的預測信號。
[0011]并且，在上述圖像預測編碼裝置中，優選構成為，所述非正方形的小區域的所述第I邊與已再現的像素相鄰，所述第2邊不與已再現的像素相鄰，所述預測信號生成單元使用與所述第I邊相鄰的已再現的像素信號，生成所述非正方形的小區域的預測信號。
[0012]并且，在上述圖像預測編碼裝置中，優選構成為，所述信號編碼單元對表示所述小區域的預測信號的生成方法的預測信號生成關聯信息進行編碼，將通過該編碼而得到的信號與所述壓縮信號一起輸出。
[0013]為了實現上述目的，本發明的圖像預測解碼裝置的特征在于，具有:輸入單元，其其輸入包含殘差信號和預測信號生成關聯信息的壓縮圖像數據，其中，該殘差信號是這樣生成的:將圖像分割為多個塊，進一步將所述塊再分割為多個小區域，所述小區域中的至少一個為非正方形，所述非正方形的小區域的第I邊的長度比與所述第I邊不同的第2邊的長度長，對所述小區域所包含的像素信號進行預測編碼，該預測信號生成關聯信息表示所述預測編碼中的所述小區域的預測信號的生成方法；復原單元，其從所述壓縮圖像數據中提取所述小區域的殘差信號，將其復原為再現殘差信號；預測信號生成單元，其從所述壓縮圖像數據中提取所述預測信號生成關聯信息，根據所述預測信號生成關聯信息生成所述小區域的預測信號；圖像復原單元，其將所述小區域的所述預測信號與所述再現殘差信號相加，從而復原所述小區域的像素信號；以及存儲單元，其存儲所述復原后的像素信號作為再現像素信號，所述預測信號生成單元使用與所述第I邊相鄰的已再現的像素信號，生成所述非正方形的小區域的預測信號。
[0014]另外，在上述圖像預測解碼裝置中，優選構成為，所述非正方形的小區域的所述第I邊與已再現的像素相鄰，所述第2邊不與已再現的像素相鄰。
[0015]并且，在上述圖像預測解碼裝置中，優選構成為，所述預測信號生成單元由所述預測信號生成關聯信息確定所述小區域的形狀，與所確定的小區域的形狀相應地根據所述預測信號生成關聯信息，生成所述小區域的預測信號。
[0016]并且，在上述圖像預測解碼裝置中，優選構成為，所述復原單元由所述預測信號生成關聯信息確定所述小區域的形狀，與所確定的小區域的形狀相應地進行逆量化和逆頻率轉換，從而將所述小區域的殘差信號復原為所述再現殘差信號。
[0017]但是，上述圖像預測編碼裝置的發明還能夠記載為圖像預測編碼方法的發明和圖像預測編碼程序的發明，能夠如下所述來記載。
[0018]本發明的圖像預測編碼方法由圖像預測編碼裝置執行，該圖像預測編碼方法的特征在于，該圖像預測編碼方法具有以下步驟:區域分割步驟，將輸入圖像分割為多個塊；預測信號生成步驟，針對所述多個塊中作為處理對象的對象塊所包含的像素信號，生成預測信號；殘差信號生成步驟，生成所述對象塊的像素信號與所述生成的預測信號之間的殘差信號；信號編碼步驟，對所述殘差信號進行編碼，從而生成壓縮信號；以及存儲步驟，對所述壓縮信號進行復原，存儲復原后的信號作為再現像素信號，在所述預測信號生成步驟中，將所述對象塊再分割為多個小區域，所述小區域中的至少一個為非正方形，所述非正方形的小區域的第I邊的長度比與所述第I邊不同的第2邊的長度長。
[0019]另外，優選在所述預測信號生成步驟中，使用與所述第I邊相鄰的已再現的像素信號，生成所述非正方形的小區域的預測信號。
[0020]并且，優選所述非正方形的小區域的所述第I邊與已再現的像素相鄰，所述第2邊不與已再現的像素相鄰，在所述預測信號生成步驟中，使用與所述第I邊相鄰的已再現的像素信號，生成所述非正方形的小區域的預測信號。
[0021]并且，優選在所述預測信號生成步驟中，對表示所述小區域的預測信號的生成方法的預測信號生成關聯信息進行編碼，將通過該編碼而得到的信號與所述壓縮信號一起輸出。
[0022]本發明的圖像預測編碼程序的特征在于，該圖像預測編碼程序使計算機作為以下單元進行工作:區域分割單元，其將輸入圖像分割為多個塊；預測信號生成單元，其針對所述多個塊中作為處理對象的對象塊所包含的像素信號，生成預測信號；殘差信號生成單元，其生成所述對象塊的像素信號與所述生成的預測信號之間的殘差信號；信號編碼單元，其對所述殘差信號進行編碼，從而生成壓縮信號；以及存儲單元，其對所述壓縮信號進行復原，存儲復原后的信號作為再現像素信號，所述預測信號生成單元將所述對象塊再分割為多個小區域，所述小區域中的至少一個為非正方形，所述非正方形的小區域的第I邊的長度比與所述第I邊不同的第2邊的長度長。
[0023]另一方面，上述圖像預測解碼裝置的發明還能夠記載為圖像預測解碼方法的發明和圖像預測解碼程序的發明，能夠如下所述來記載。
[0024]本發明的圖像預測解碼方法由圖像預測解碼裝置執行，該圖像預測解碼方法的特征在于，該圖像預測解碼方法具有以下步驟:輸入步驟，輸入包含殘差信號和預測信號生成關聯信息的壓縮圖像數據，其中，該殘差信號是這樣生成的:將圖像分割為多個塊，進一步將所述塊再分割為多個小區域，所述小區域中的至少一個為非正方形，所述非正方形的小區域的第I邊的長度比與所述第I邊不同的第2邊的長度長，對所述小區域所包含的像素信號進行預測編碼，該預測信號生成關聯信息表示所述預測編碼中的所述小區域的預測信號的生成方法；復原步驟，從所述壓縮圖像數據中提取所述小區域的殘差信號，將其復原為再現殘差信號；預測信號生成步驟，從所述壓縮圖像數據中提取所述預測信號生成關聯信息，根據所述預測信號生成關聯信息生成所述小區域的預測信號；圖像復原步驟，將所述小區域的所述預測信號與所述再現殘差信號相加，從而復原所述小區域的像素信號；以及存儲步驟，存儲所述復原后的像素信號作為再現像素信號，在所述預測信號生成步驟中，使用與所述第I邊相鄰的已再現的像素信號，生成所述非正方形的小區域的預測信號。
[0025]另外，優選所述非正方形的小區域的所述第I邊與已再現的像素相鄰，所述第2邊不與已再現的像素相鄰。
[0026]并且，優選在所述預測信號生成步驟中，由所述預測信號生成關聯信息確定所述小區域的形狀，與所確定的小區域的形狀相應地根據所述預測信號生成關聯信息，生成所述小區域的預測信號。
[0027]并且，優選在所述復原步驟中，由所述預測信號生成關聯信息確定所述小區域的形狀，與所確定的小區域的形狀相應地進行逆量化和逆頻率轉換，從而將所述小區域的殘差信號復原為所述再現殘差信號。
[0028]本發明的圖像預測解碼程序的特征在于，該圖像預測解碼程序使計算機作為以下單元進行工作:輸入單元，其輸入包含殘差信號和預測信號生成關聯信息的壓縮圖像數據，其中，該殘差信號是這樣生成的:將圖像分割為多個塊，進一步將所述塊再分割為多個小區域，所述小區域中的至少一個為非正方形，所述非正方形的小區域的第I邊的長度比