(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力画像を複数の領域に分割する領域分割手段と、
前記領域分割手段により分割された前記複数の領域のうちの処理対象である対象領域の対象画素信号に対する予測信号を生成する予測信号生成手段と、
前記予測信号生成手段により生成された予測信号と前記対象画素信号との残差信号を生成する残差信号生成手段と、
前記残差信号生成手段により生成された前記残差信号を符号化して圧縮データを生成する符号化手段と、を備え、
前記予測信号生成手段は、
前記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に対して相関の高い予測隣接領域を予め定めた既再生画像である探索領域から探索し、当該探索した予測隣接領域に基づいて定められた複数の画像領域を複数のテキスチャー信号として生成し、
生成された複数のテキスチャー信号を予め定めたテキスチャー合成方法を用いて加工することによって予測信号を生成する画像予測符号化装置。
【請求項２】
前記予測信号生成手段は、さらに、前記対象画素信号に隣接する既再生の画素値を繰り返して画素を形成することにより外挿テキスチャー信号を生成し、
前記テキスチャー信号および前記外挿テキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて合成することにより予測信号を生成することを特徴とする請求項１に記載の画像予測符号化装置。
【請求項３】
前記符号化手段は、前記テキスチャー合成方法を示す関連情報を符号化し、
前記符号化手段により符号化された圧縮データとともに、符号化された前記関連情報を送出する送出手段を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の画像予測符号化装置。
【請求項４】
前記予測信号生成手段は、前記対象画素信号に対する複数のテキスチャー信号に対して、予め定めた重み付け係数を用いて重み付け平均処理を行うことにより合成して、予測信号を生成することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の画像予測符号化装置。
【請求項５】
前記予測信号生成手段は、対象画素信号と同一の画面内である第１の探索領域から、前記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に基づいて、当該隣接領域と相関の高いテキスチャー信号を少なくとも一つ生成し、前記第１の探索領域とは異なる画面である第２の探索領域から前記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に基づいて、当該隣接領域と相関の高いテキスチャー信号を少なくとも一つ生成し、それぞれ生成されたテキスチャー信号を予め定められたテキスチャー合成方法を用いて合成することにより予測信号を生成することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の画像予測符号化装置。
【請求項６】
入力画像を複数の領域に分割する領域分割手段と、前記領域分割手段により分割された前記複数の領域のうちの処理対象である対象領域の対象画素信号に対する予測信号を生成する予測信号生成手段と、前記予測信号生成手段により生成された予測信号と前記対象画素信号との残差信号を生成する残差信号生成手段と、前記残差信号生成手段により生成された前記残差信号を符号化して圧縮信号を生成する符号化手段と、を備え、前記予測信号生成手段は、
前記対象画素信号に隣接する既再生の画素値を繰り返して画素を形成することにより少なくとも一つ外挿テキスチャー信号を生成し、
前記少なくとも一つ外挿テキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて合成することにより予測信号を生成することを特徴とする画像予測符号化装置。
【請求項７】
圧縮データの中から処理対象である対象領域に関する残差信号を抽出して再生残差信号に復元する残差信号復元手段と、
前記対象領域の対象画素信号に対する予測信号を生成する予測信号生成手段と、
前記予測信号生成手段により生成された予測信号と前記残差信号復元手段により復元された再生残差信号とを加算することによって、前記対象領域の画素信号を復元する画像復元手段と、を備え、
前記予測信号生成手段は、
前記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に対して相関の高い予測隣接領域を予め定めた既再生画像である探索領域から探索し、当該探索した予測隣接領域に基づいて定められた複数の画像領域を複数のテキスチャー信号として生成し、
生成された複数のテキスチャー信号を予め定めたテキスチャー合成方法を用いて加工することによって予測信号を生成する画像予測復号装置。
【請求項８】
前記予測信号生成手段は、さらに、前記対象画素信号に隣接する既再生の画素値を繰り返して画素を形成することにより外挿テキスチャー信号を生成し、
前記テキスチャー信号および前記外挿テキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて合成することにより予測信号を生成することを特徴とする請求項７に記載の画像予測復号装置。
【請求項９】
前記圧縮データは、テキスチャー合成方法を示す関連情報を含み、
前記予測信号生成手段は、前記関連情報を利用して前記対象領域のテキスチャー信号を形成することを特徴とする請求項７または８に記載の画像予測復号装置。
【請求項１０】
前記予測信号生成手段は、前記対象画素信号に対する複数のテキスチャー信号に対して、予め定めた重み付け係数を用いて重み付け平均処理を行うことにより合成して、予測信号を生成することを特徴とする請求項７から９のいずれか１項に記載の画像予測復号装置。
【請求項１１】
前記予測信号生成手段は、対象画素信号と同一の画面内である第１の探索領域から、前記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に基づいて、当該隣接領域と相関の高いテキスチャー信号を少なくとも一つ生成し、前記第１の探索領域とは異なる画面である第２の探索領域から前記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に基づいて、当該隣接領域と相関の高いテキスチャー信号を少なくとも一つ生成し、それぞれ生成されたテキスチャー信号を合成することにより予測信号を生成することを特徴とする請求項７から１０のいずれか１項に記載の画像予測復号装置。
【請求項１２】
圧縮データの中から対象領域に関する残差信号を抽出して再生残差信号に復元する残差信号復元手段と、
前記対象領域の対象画素信号に対する予測信号を生成する予測信号生成手段と、前記予測信号と前記再生残差信号とを加算することによって、前記対象領域の画素信号を復元する画像復元手段と、を備え、
前記予測信号生成手段は、
前記対象画素信号に隣接する既再生の画素値を繰り返して画素を形成することにより少なくとも一つの外挿テキスチャー信号を生成し、
前記少なくとも一つの外挿テキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて合成することにより予測信号を生成することを特徴とする画像予測復号装置。
【請求項１３】
入力画像を複数の領域に分割する領域分割ステップと、
前記領域分割ステップにより分割された前記複数の領域のうちの処理対象である対象領域の対象画素信号に対する予測信号を生成する予測信号生成ステップと、
前記予測信号生成ステップにより生成された予測信号と前記対象画素信号との残差信号を生成する残差信号生成ステップと、
前記残差信号生成ステップにより生成された前記残差信号を符号化して圧縮データを生成する符号化ステップと、を備え、
前記予測信号生成ステップは、
前記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に対して相関の高い予測隣接領域を予め定めた既再生画像である探索領域から探索し、当該探索した予測隣接領域に基づいて定められた複数の画像領域を複数のテキスチャー信号として生成し、
生成された複数のテキスチャー信号を予め定めたテキスチャー合成方法を用いて加工することによって予測信号を生成することを特徴とする画像予測符号化方法。
【請求項１４】
入力画像を複数の領域に分割する領域分割ステップと、
前記領域分割ステップにより分割された前記複数の領域のうちの処理対象である対象領域の対象画素信号に対する予測信号を生成する予測信号生成ステップと、
前記予測信号生成ステップにより生成された予測信号と前記対象画素信号との残差信号を生成する残差信号生成ステップと、
前記残差信号生成ステップにより生成された前記残差信号を符号化して圧縮信号を生成する符号化ステップと、を備え、
前記予測信号生成ステップは、
前記対象画素信号に隣接する既再生の画素値を繰り返して画素を形成することにより外挿テキスチャー信号を生成し、
前記外挿テキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて合成することにより予測信号を生成することを特徴とする画像予測符号化方法。
【請求項１５】
圧縮データの中から処理対象である対象領域に関する残差信号を抽出して再生残差信号に復元する残差信号復元ステップと、
前記対象領域の対象画素信号に対する予測信号を生成する予測信号生成ステップと、
前記予測信号生成ステップにより生成された予測信号と前記残差信号復元ステップにより復元された再生残差信号とを加算することによって、前記対象領域の画素信号を復元する画像復元ステップと、を備え、
前記予測信号生成ステップは、
前記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に対して相関の高い予測隣接領域を予め定めた既再生画像である探索領域から探索し、当該探索した予測隣接領域に基づいて定められた複数の画像領域を複数のテキスチャー信号として生成し、
生成された複数のテキスチャー信号を予め定めたテキスチャー合成方法を用いて加工することによって予測信号を生成することを特徴とする画像予測復号方法。
【請求項１６】
圧縮データの中から対象領域に関する残差信号を抽出して再生残差信号に復元する残差信号復元ステップと、
前記対象領域の対象画素信号に対する予測信号を生成する予測信号生成ステップと、
前記予測信号と前記再生残差信号とを加算することによって、前記対象領域の画素信号を復元する画像復元ステップと、を備え、
前記予測信号生成ステップは、
前記対象画素信号に隣接する既再生の画素値を繰り返して画素を形成することにより外挿テキスチャー信号を生成し、
前記外挿テキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて合成することにより予測信号を生成することを特徴とする画像予測復号方法。
【請求項１７】
コンピュータにより実行される画像予測符号化プログラムにおいて、
入力画像を複数の領域に分割する領域分割モジュールと、
前記領域分割モジュールにより分割された前記複数の領域のうちの処理対象である対象領域の対象画素信号に対する予測信号を生成する予測信号生成モジュールと、
前記予測信号生成モジュールにより生成された予測信号と前記対象画素信号との残差信号を生成する残差信号生成モジュールと、
前記残差信号生成モジュールにより生成された前記残差信号を符号化して圧縮データを生成する符号化モジュールと、を備え、
前記予測信号生成モジュールは、
前記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に対して相関の高い予測隣接領域を予め定めた既再生画像である探索領域から探索し、当該探索した予測隣接領域に基づいて定められた複数の画像領域を複数のテキスチャー信号として生成し、
生成された複数のテキスチャー信号を予め定めたテキスチャー合成方法を用いて加工することによって予測信号を生成するようコンピュータに実行させる画像予測符号化プログラム。
【請求項１８】
コンピュータにより実行される画像予測符号化プログラムにおいて、
入力画像を複数の領域に分割する領域分割モジュールと、
前記領域分割モジュールにより分割された前記複数の領域のうちの処理対象である対象領域の対象画素信号に対する予測信号を生成する予測信号生成モジュールと、
前記予測信号生成モジュールにより生成された予測信号と前記対象画素信号との残差信号を生成する残差信号生成モジュールと、
前記残差信号生成モジュールにより生成された前記残差信号を符号化して圧縮信号を生成する符号化モジュールと、を備え、
前記予測信号生成モジュールは、
前記対象画素信号に隣接する既再生の画素値を繰り返して画素を形成することにより外挿テキスチャー信号を生成し、
前記外挿テキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて合成することにより予測信号を生成するようコンピュータに実行させる画像予測符号化プログラム。
【請求項１９】
コンピュータにより実行される画像予測復号プログラムにおいて、
圧縮データの中から処理対象である対象領域に関する残差信号を抽出して再生残差信号に復元する残差信号復元モジュールと、
前記対象領域の対象画素信号に対する予測信号を生成する予測信号生成モジュールと、
前記予測信号生成モジュールにより生成された予測信号と前記残差信号復元モジュールにより復元された再生残差信号とを加算することによって、前記対象領域の画素信号を復元する画像復元モジュールと、を備え、
前記予測信号生成モジュールは、
前記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に対して相関の高い予測隣接領域を予め定めた既再生画像である探索領域から探索し、当該探索した予測隣接領域に基づいて定められた複数の画像領域を複数のテキスチャー信号として生成し、
生成された複数のテキスチャー信号を予め定めたテキスチャー合成方法を用いて加工することによって予測信号を生成するようコンピュータに実行させる画像予測復号プログラム。
【請求項２０】
コンピュータにより実行される画像予測復号プログラムにおいて、
圧縮データの中から対象領域に関する残差信号を抽出して再生残差信号に復元する残差信号復元モジュールと、
前記対象領域の対象画素信号に対する予測信号を生成する予測信号生成モジュールと、
前記予測信号と前記再生残差信号とを加算することによって、前記対象領域の画素信号を復元する画像復元モジュールと、を備え、
前記予測信号生成モジュールは、
前記対象画素信号に隣接する既再生の画素値を繰り返して画素を形成することにより外挿テキスチャー信号を生成し、
前記外挿テキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて合成することにより予測信号を生成するようコンピュータに実行させる画像予測復号プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像予測符号化装置、画像予測符号化方法、画像予測符号化プログラム、画像予測復号装置、画像予測復号方法及び画像予測復号プログラムに関するもので、とりわけ、テキスチャー合成方法を用いて予測符号化および復号する画像予測符号化装置、画像予測符号化方法、画像予測符号化プログラム、画像予測復号装置、画像予測復号方法及び画像予測復号プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
静止画像や動画像データの伝送や蓄積を効率よく行うために、圧縮符号化技術が用いられる。動画像の場合ではＭＰＥＧ１〜４やＩＴＵ（InternationalTelecommunication Union）Ｈ．２６１〜Ｈ．２６４の方式が広く用いられている。
【０００３】
これらの符号化方式では、符号化の対象となる画像を複数のブロックに分割した上で符号化・復号処理を行う。ＭＰＥＧ４やＨ．２６４においては、符号化効率をさらに高めるため、画面内の予測符号化については、対象ブロックと同じ画面内にある隣接する既再生の画像信号（圧縮された画像データが復元されたもの）を用いて予測信号を生成した上で、それを対象ブロックの信号から引き算した差分信号を符号化する。画面間の予測符号化については、対象ブロックと異なる画面内にある隣接する既再生の画像信号を参照し、動きの補正を行ない、予測信号を生成し、それを対象ブロックの信号から引き算した差分信号を符号化する。
【０００４】
具体的には、Ｈ．２６４の画面内予測符号化では、符号化の対象となるブロックに隣接する既再生の画素値を所定の方向に外挿して予測信号を生成する方法を採用している。図８は、ＩＴＵＨ．２６４に用いられる画面内予測方法を説明するための模式図である。図８（Ａ）において、対象ブロック７０２は符号化の対象となるブロックであり、その対象ブロック７０２の境界に隣接する画素Ａ〜Ｍからなる画素群７０１は隣接領域であり、過去の処理において既に再生された画像信号である。
【０００５】
この場合、対象ブロック７０２の真上にある隣接画素である画素群７０１を下方に引き伸ばして予測信号を生成する。また図８（Ｂ）では、対象ブロック７０４の左にある既再生画素（Ｉ〜Ｌ）を右に引き伸ばして予測信号を生成する。予測信号を生成する具体的な方法はたとえば特許文献１に記載されている。このように図８（Ａ）から（Ｉ）に示す方法で生成された９つの予測信号のそれぞれを対象ブロックの画素信号との差分をとり、差分値が最も小さいものを最適の予測信号とする。以上のように、画素を外挿することにより予測信号を生成することができる。以上の内容については、下記特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許公報第６７６５９６４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来技術に用いられる外挿による予測信号の生成方法で画面内予測信号を生成した場合、対象ブロックの境界から遠く離れる画素に対する予測精度が低下してしまう問題がある。また、図８に示す幾何学的な方向で画素値を引き伸ばす方法は、複雑なテキスチャー信号（絵柄）をもつ画像信号を効率よく予測することができない問題がある。さらに、図８に示すように隣接する画素群（例えば７０１、７０３，７０５…）は復号された画素値であり、符号化による歪（例えば量子化雑音）が含まれているため、それらに基づいて予測信号を生成すると、予測信号の中にも符号化歪を含むことなる。
【０００８】
そこで、上述の課題を解決するために、本発明は対象ブロックの境界から遠く離れる画素に対する予測精度を高めると同時に、複雑なテキスチャー信号（絵柄）をもつ画像に対する予測信号を効率よく生成することができる画像予測符号化装置、画像予測符号化方法、画像予測符号化プログラム、画像予測復号装置、画像予測復号方法及び画像予測復号プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の課題を解決するために、本発明の画像予測符号化装置は、入力画像を複数の領域に分割する領域分割手段と、上記領域分割手段により分割された上記複数の領域のうちの処理対象である対象領域の対象画素信号に対する予測信号を生成する予測信号生成手段と、上記予測信号生成手段により生成された予測信号と上記対象画素信号との残差信号を生成する残差信号生成手段と、上記残差信号生成手段により生成された上記残差信号を符号化して圧縮データを生成する符号化手段と、を備え、上記予測信号生成手段は、前記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に対して相関の高い予測隣接領域を予め定めた既再生画像である探索領域から探索し、当該探索した予測隣接領域に基づいて定められた複数の画像領域を複数のテキスチャー信号として生成し、生成された複数のテキスチャー信号を予め定めたテキスチャー合成方法を用いて加工することによって予測信号を生成することを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、入力画像を複数の領域に分割し、分割された上記複数の領域のうちの処理対象である対象領域の対象画素信号に対する予測信号を生成し、生成された予測信号と上記対象画素信号との残差信号を生成し、生成された上記残差信号を符号化して圧縮データを生成することができる。ここで、この発明では、対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に基づいてテキスチャー信号を生成し、生成したテキスチャー信号を予め定めたテキスチャー合成方法を用いて加工することによって予測信号を生成することができる。これにより、画像のテキスチャー合成方法を用いて予測信号を生成するため、対象領域の境界から遠く離れる画素に対する予測精度の低下を阻止でき、テキスチャー信号が複雑な場合でも効率よく予測信号を生成することができる。さらに、対象領域と当該対象領域に隣接する隣接領域との相関が高い性質を利用して、既再生の画像領域から隣接領域に対し誤差の最も少ない領域を予測隣接領域として検出し、その予測隣接領域に隣接すると同時に対象領域に対応する画素群を対象領域のテキスチャー信号とすることで、テキスチャーが複雑な場合でも隣接領域と同じ絵柄の予測信号を生成することができ、また対象領域の境界から離れていても同じ絵柄のテキスチャー信号を生成することができる。
【００１５】
また、本発明の画像予測符号化装置における上記予測信号生成手段は、さらに、上記対象画素信号に隣接する既再生の画素値を繰り返して画素を形成することにより外挿テキスチャー信号を生成し、上記テキスチャー信号および上記外挿テキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて合成することにより予測信号を生成することが好ましい。
【００１６】
この発明によれば、対象画素信号に隣接する既再生の画素値を繰り返して画素を形成することにより外挿テキスチャー信号を生成し、テキスチャー信号および外挿テキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて合成することにより予測信号を生成することができる。これにより、対象領域の境界から遠く離れる画素に対する予測精度の低下を阻止でき、テキスチャー信号が複雑な場合でも効率よく予測信号を生成することができる。
【００１９】
また、本発明の画像予測符号化装置における上記符号化手段は、上記テキスチャー合成方法を示す関連情報を符号化し、上記符号化手段により符号化された符号化信号とともに、符号化された上記関連情報を送出する送出手段を備えることが好ましい。
【００２０】
この発明によれば、テキスチャー合成方法を示す関連情報を符号化し、符号化された符号化信号とともに、符号化された関連情報を送出することができる。これにより、画像のテキスチャー合成方法を受信側に知らせることができ、受信側ではこの知らされたテキスチャー合成方法を用いて予測信号を生成することができるため、対象領域の境界から遠く離れる画素に対する予測精度の低下を阻止でき、テキスチャー信号が複雑な場合でも効率よく予測信号を生成することができる。
【００２１】
また、本発明の画像予測符号化装置における上記予測信号生成手段は、上記対象画素信号に対する複数のテキスチャー信号に対して、予め定めた重み付け係数を用いて重み付け平均処理を行うことにより合成して、予測信号を生成することが好ましい。
【００２２】
この発明によれば、対象画素信号に対する複数のテキスチャー信号に対して、予め定めた重み付け係数を用いて重み付け平均処理を行うことにより合成して、予測信号を生成することができる。これにより生成されたテキスチャー信号の合成（平均化）によって、統計的に誤差の少ない予測信号を生成できる効果がある。
【００２３】
さらに、隣接領域に基づいて既再生の画像領域との間における差分値が大きな差がない場合における不確定性の課題は、例えば、テンプレートマッチングによって相関の高くなるよう生成されたテキスチャー信号の合成（平均化）によって、統計的に誤差の少ない予測信号を生成できる効果がある。また、本発明によれば、複数のテキスチャー信号に対して重み付け平均処理を行うことによって、それぞれのテキスチャーに含まれる符号化歪を抑える効果があり、誤差の少ない予測信号を生成することができる。
【００２４】
また、本発明の画像予測符号化装置における上記予測信号生成手段は、対象画素信号と同一の画面内である第１の探索領域から、上記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に基づいて、当該隣接領域と相関の高いテキスチャー信号を少なくとも一つ生成し、上記第１の探索領域とは異なる画面である第２の探索領域から上記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に基づいて、当該隣接領域と相関の高いテキスチャー信号を少なくとも一つ生成し、それぞれ生成されたテキスチャー信号を予め定められたテキスチャー合成方法を用いて合成することにより予測信号を生成することが好ましい。
【００２５】
この発明によれば、対象画素信号と同一の画面内である第１の探索領域から、上記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に基づいて、当該隣接領域と相関の高いテキスチャー信号を少なくとも一つ生成し、上記第１の探索領域とは異なる画面である第２の探索領域から上記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に基づいて、当該隣接領域と相関の高いテキスチャー信号を少なくとも一つ生成し、それぞれ生成されたテキスチャー信号を予め定められたテキスチャー合成方法を用いて合成することにより予測信号を生成することができる。これにより、画像のテキスチャー合成方法を用いて予測信号を生成するため、対象領域の境界から遠く離れる画素に対する予測精度の低下を阻止でき、テキスチャー信号が複雑な場合でも効率よく予測信号を生成することができる。
【００２６】
また、本発明の画像予測符号化装置は、入力画像を複数の領域に分割する領域分割手段と、上記領域分割手段により分割された上記複数の領域のうちの処理対象である対象領域の対象画素信号に対する予測信号を生成する予測信号生成手段と、上記予測信号生成手段により生成された予測信号と上記対象画素信号との残差信号を生成する残差信号生成手段と、上記残差信号生成手段により生成された上記残差信号を符号化して圧縮信号を生成する符号化手段と、を備え、上記予測信号生成手段は、上記対象画素信号に隣接する既再生の画素値を繰り返して画素を形成することにより外挿テキスチャー信号を生成し、上記外挿テキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて合成することにより予測信号を生成することを特徴とする。
【００２７】
この発明によれば、入力画像を複数の領域に分割し、分割された上記複数の領域のうちの処理対象である対象領域の対象画素信号に対する予測信号を生成し、生成された予測信号と上記対象画素信号との残差信号を生成し、生成された上記残差信号を符号化して圧縮信号を生成することができる。さらに、上記対象画素信号に隣接する既再生の画素値を繰り返して画素を形成することにより外挿テキスチャー信号を生成し、上記外挿テキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて合成することにより予測信号を生成することができる。これにより、対象領域の境界から遠く離れる画素に対する予測精度の低下を阻止でき、テキスチャー信号が複雑な場合でも効率よく予測信号を生成することができる。
【００２８】
また、本発明の画像予測復号装置は、圧縮データの中から処理対象である対象領域に関する残差信号を抽出して再生残差信号に復元する残差信号復元手段と、上記対象領域の対象画素信号に対する予測信号を生成する予測信号生成手段と、上記予測信号生成手段により生成された予測信号と上記残差信号復元手段により復元された再生残差信号とを加算することによって、上記対象領域の画素信号を復元する画像復元手段と、を備え、上記予測信号生成手段は、前記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に対して相関の高い予測隣接領域を予め定めた既再生画像である探索領域から探索し、当該探索した予測隣接領域に基づいて定められた複数の画像領域を複数のテキスチャー信号として生成し、生成された複数のテキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて加工することによって予測信号を生成することを特徴とする。
【００２９】
この発明によれば、圧縮データの中から処理対象である対象領域に関する残差信号を抽出して再生残差信号に復元し、上記対象領域の対象画素信号に対する予測信号を生成し、生成された予測信号と上記残差信号復元手段により復元された再生残差信号とを加算することによって、上記対象領域の画素信号を復元し、復元された画素信号を参照画像として記憶することができる。そして、記憶されている、対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に基づいてテキスチャー信号を生成し、生成したテキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて加工することによって予測信号を生成することができる。さらに、対象領域と当該対象領域に隣接する隣接領域との相関が高い性質を利用して、既再生の画像領域から隣接領域に対し誤差の最も少ない領域を予測隣接領域として検出し、その予測隣接領域に隣接すると同時に対象領域に対応する画素群を対象領域のテキスチャー信号とすることで、テキスチャーが複雑な場合でも隣接領域と同じ絵柄の予測信号を生成することができ、また対象領域の境界から離れていても同じ絵柄のテキスチャー信号を生成することができる。
【００３５】
また、本発明の画像予測復号装置における上記予測信号生成手段は、さらに、上記対象画素信号に隣接する既再生の画素値を繰り返して画素を形成することにより外挿テキスチャー信号を生成し、上記テキスチャー信号および上記外挿テキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて合成することにより予測信号を生成することが好ましい。
【００３６】
この発明によれば、対象画素信号に隣接する既再生の画素値を繰り返して画素を形成することにより外挿テキスチャー信号を生成し、テキスチャー信号および外挿テキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて合成することにより予測信号を生成することができる。これにより、対象領域の境界から遠く離れる画素に対する予測精度の低下を阻止でき、テキスチャー信号が複雑な場合でも効率よく予測信号を生成することができる。
【００３９】
また、本発明の画像予測復号装置における上記圧縮データは、テキスチャー合成方法を示す関連情報を含み、上記予測信号生成手段は、上記関連情報を利用して上記対象領域のテキスチャー信号を形成することが好ましい。
【００４０】
この発明によれば、圧縮データには、テキスチャー合成方法を示す関連情報が含まれており、この関連情報を利用して対象領域のテキスチャー信号を形成することができる。これにより、受信側ではテキスチャー合成方法を知ることができ、この知らされたテキスチャー合成方法を用いて予測信号を生成することができるため、対象領域の境界から遠く離れる画素に対する予測精度の低下を阻止でき、テキスチャー信号が複雑な場合でも効率よく予測信号を生成することができる。
【００４１】
また、本発明の画像予測復号装置における上記予測信号生成手段は、上記対象画素信号に対する複数のテキスチャー信号に対して、予め定めた重み付け係数を用いて重み付け平均処理を行うことにより合成して、予測信号を生成することが好ましい。
【００４２】
この発明によれば、対象画素信号に対する複数のテキスチャー信号に対して、予め定めた重み付け係数を用いて重み付け平均処理を行うことにより合成して、予測信号を生成することができる。これにより、相関が高くなるように、例えばテンプレートマッチングによって生成されたテキスチャー信号の合成（平均化）によって、統計的に誤差の少ない予測信号を生成できる効果がある。
【００４３】
さらに、隣接領域に基づいて既再生の画像領域との間における差分値が大きな差がない場合における不確定性の課題は、例えばテンプレートマッチングによって相関の高くなるように生成されたテキスチャー信号の合成（平均化）によって、統計的に誤差の少ない予測信号を生成できる効果がある。また、本発明によれば、複数のテキスチャー信号を重み付け平均処理を行うことによって、それぞれのテキスチャーに含まれる符号化歪を抑える効果があり、誤差の少ない予測信号を生成することができる。
【００４４】
また、本発明の画像予測復号装置における上記予測信号生成手段は、対象画素信号と同一の画面内である第１の探索領域から、上記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に基づいて、当該隣接領域と相関の高いテキスチャー信号を少なくとも一つ生成し、上記第１の探索領域とは異なる画面である第２の探索領域から上記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に基づいて、当該隣接領域と相関の高いテキスチャー信号を少なくとも一つ生成し、それぞれ生成されたテキスチャー信号を合成することにより予測信号を生成することが好ましい。
【００４５】
この発明によれば、対象画素信号と同一の画面内である第１の探索領域から、上記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に基づいて、当該隣接領域と相関の高いテキスチャー信号を少なくとも一つ生成し、上記第１の探索領域とは異なる画面である第２の探索領域から上記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に基づいて、当該隣接領域と相関の高いテキスチャー信号を少なくとも一つ生成し、それぞれ生成されたテキスチャー信号を予め定められたテキスチャー合成方法を用いて合成することにより予測信号を生成することができる。これにより、画像のテキスチャー合成方法を用いて予測信号を生成するため、対象領域の境界から遠く離れる画素に対する予測精度の低下を阻止でき、テキスチャー信号が複雑な場合でも効率よく予測信号を生成することができる。
【００４６】
また、本発明の画像予測復号装置は、圧縮データの中から上記対象領域に関する残差信号を抽出して再生残差信号に復元する残差信号復元手段と、上記対象領域の対象画素信号に対する予測信号を生成する予測信号生成手段と、上記予測信号と上記再生残差信号とを加算することによって、上記対象領域の画素信号を復元する画像復元手段と、を備え、上記予測信号生成手段は、上記対象画素信号に隣接する既再生の画素値を繰り返して画素を形成することにより外挿テキスチャー信号を生成し、上記外挿テキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて合成することにより予測信号を生成する。
【００４７】
この発明によれば、圧縮データの中から上記対象領域に関する残差信号を抽出して再生残差信号に復元し、上記対象領域の対象画素信号に対する予測信号を生成し、予測信号と再生残差信号とを加算することによって、対象領域の画素信号を復元することができる。そして、対象画素信号に隣接する既再生の画素値を繰り返して画素を形成することにより外挿テキスチャー信号を生成し、上記外挿テキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて合成することにより予測信号を生成することができる。これにより、対象領域の境界から遠く離れる画素に対する予測精度の低下を阻止でき、テキスチャー信号が複雑な場合でも効率よく予測信号を生成することができる。
【００４８】
なお、本発明は、上記のように画像予測符号化装置および画像予測復号装置の発明として記述できる他に、以下のように動画像符号化方法、動画像符号化プログラム、動画像復号方法及び動画像復号プログラムの発明としても記述することができる。これはカテゴリ等が異なるだけで、実質的に同一の発明であり、同様の作用及び効果を奏する。
【００４９】
本発明の画像予測符号化方法は、入力画像を複数の領域に分割する領域分割ステップと、上記領域分割ステップにより分割された上記複数の領域のうちの処理対象である対象領域の対象画素信号に対する予測信号を生成する予測信号生成ステップと、上記予測信号生成ステップにより生成された予測信号と上記対象画素信号との残差信号を生成する残差信号生成ステップと、上記残差信号生成ステップにより生成された上記残差信号を符号化して圧縮データを生成する符号化ステップと、を備え、上記予測信号生成ステップは、前記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に対して相関の高い予測隣接領域を予め定めた既再生画像である探索領域から探索し、当該探索した予測隣接領域に基づいて定められた複数の画像領域を複数のテキスチャー信号として生成し、生成された複数のテキスチャー信号を予め定めたテキスチャー合成方法を用いて加工することによって予測信号を生成することを特徴とする。
【００５０】
また、本発明の画像予測符号化方法は、入力画像を複数の領域に分割する領域分割ステップと、上記領域分割ステップにより分割された上記複数の領域のうちの処理対象である対象領域の対象画素信号に対する予測信号を生成する予測信号生成ステップと、上記予測信号生成ステップにより生成された予測信号と上記対象画素信号との残差信号を生成する残差信号生成ステップと、上記残差信号生成ステップにより生成された上記残差信号を符号化して圧縮信号を生成する符号化ステップと、を備え、上記予測信号生成ステップは、上記対象画素信号に隣接する既再生の画素値を繰り返して画素を形成することにより外挿テキスチャー信号を生成し、上記外挿テキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて合成することにより予測信号を生成することを特徴とする。
【００５１】
また、本発明の画像予測復号方法は、圧縮データの中から処理対象である対象領域に関する残差信号を抽出して再生残差信号に復元する残差信号復元ステップと、上記対象領域の対象画素信号に対する予測信号を生成する予測信号生成ステップと、上記予測信号生成ステップにより生成された予測信号と上記残差信号復元ステップにより復元された再生残差信号とを加算することによって、上記対象領域の画素信号を復元する画像復元ステップと、を備え、上記予測信号生成ステップは、前記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に対して相関の高い予測隣接領域を予め定めた既再生画像である探索領域から探索し、当該探索した予測隣接領域に基づいて定められた複数の画像領域を複数のテキスチャー信号として生成し、生成された複数のテキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて加工することによって予測信号を生成することを特徴とする。
【００５２】
また、本発明の画像予測復号方法は、圧縮データの中から上記対象領域に関する残差信号を抽出して再生残差信号に復元する残差信号復元ステップと、上記対象領域の対象画素信号に対する予測信号を生成する予測信号生成ステップと、上記予測信号と上記再生残差信号とを加算することによって、上記対象領域の画素信号を復元する画像復元ステップと、を備え、上記予測信号生成ステップは、上記対象画素信号に隣接する既再生の画素値を繰り返して画素を形成することにより外挿テキスチャー信号を生成し、上記外挿テキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて合成することにより予測信号を生成することを特徴とする。
【００５３】
また、本発明の画像予測符号化プログラムは、入力画像を複数の領域に分割する領域分割モジュールと、上記領域分割モジュールにより分割された上記複数の領域のうちの処理対象である対象領域の対象画素信号に対する予測信号を生成する予測信号生成モジュールと、上記予測信号生成モジュールにより生成された予測信号と上記対象画素信号との残差信号を生成する残差信号生成モジュールと、上記残差信号生成モジュールにより生成された上記残差信号を符号化して圧縮データを生成する符号化モジュールと、を備え、上記予測信号生成モジュールは、前記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に対して相関の高い予測隣接領域を予め定めた既再生画像である探索領域から探索し、当該探索した予測隣接領域に基づいて定められた複数の画像領域を複数のテキスチャー信号として生成し、生成された複数のテキスチャー信号を予め定めたテキスチャー合成方法を用いて加工することによって予測信号を生成するようにコンピュータを実行させることを特徴とする。
【００５４】
また、本発明の画像予測符号化プログラムは、入力画像を複数の領域に分割する領域分割モジュールと、上記領域分割モジュールにより分割された上記複数の領域のうちの処理対象である対象領域の対象画素信号に対する予測信号を生成する予測信号生成モジュールと、上記予測信号生成モジュールにより生成された予測信号と上記対象画素信号との残差信号を生成する残差信号生成モジュールと、上記残差信号生成モジュールにより生成された上記残差信号を符号化して圧縮信号を生成する符号化モジュールと、を備え、上記予測信号生成モジュールは、上記対象画素信号に隣接する既再生の画素値を繰り返して画素を形成することにより外挿テキスチャー信号を生成し、上記外挿テキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて合成することにより予測信号を生成するようコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００５５】
また、本発明の画像予測復号プログラムは、圧縮データの中から処理対象である対象領域に関する残差信号を抽出して再生残差信号に復元する残差信号復元モジュールと、上記対象領域の対象画素信号に対する予測信号を生成する予測信号生成モジュールと、上記予測信号生成モジュールにより生成された予測信号と上記残差信号復元モジュールにより復元された再生残差信号とを加算することによって、上記対象領域の画素信号を復元する画像復元モジュールと、を備え、上記予測信号生成モジュールは、前記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に対して相関の高い予測隣接領域を予め定めた既再生画像である探索領域から探索し、当該探索した予測隣接領域に基づいて定められた複数の画像領域を複数のテキスチャー信号として生成し、生成された複数のテキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて加工することによって予測信号を生成するようコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００５６】
また、本発明の画像予測復号方法は、圧縮データの中から上記対象領域に関する残差信号を抽出して再生残差信号に復元する残差信号復元モジュールと、上記対象領域の対象画素信号に対する予測信号を生成する予測信号生成モジュールと、上記予測信号と上記再生残差信号とを加算することによって、上記対象領域の画素信号を復元する画像復元モジュールと、を備え、上記予測信号生成モジュールは、上記対象画素信号に隣接する既再生の画素値を繰り返して画素を形成することにより外挿テキスチャー信号を生成し、上記外挿テキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて合成することにより予測信号を生成するようコンピュータに実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００５７】
本発明によれば、画像のテキスチャー合成方法を用いて予測信号を生成するため、対象領域の境界から遠く離れる画素に対する予測精度の低下を阻止でき、テキスチャー信号が複雑な場合でも効率よく予測信号を生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施形態による画像予測符号化装置を示すブロック図である。
【図２】画像予測符号化装置に用いられる予測信号生成器１０３を示すブロック図である。
【図３】テキスチャー合成器２０１を示すブロック図である。
【図４】テキスチャー生成方法におけるマッチング処理を説明するための模式図である。
【図５】テキスチャー生成器３０７におけるテキスチャー生成方法を示すフローチャートである。
【図６】対象隣接領域の形状の一例を示す図である。
【図７】他の対象隣接領域の形状の一例を示す図である。
【図８】隣接する既再生の画素の値をそのまま繰り返して形成された画素からテキスチャー信号の生成を示す模式図である。
【図９】画像予測符号化装置１００における画像予測符号化方法を示すフローチャートである。
【図１０】変形例における合成テキスチャー信号の生成方法を示すフローチャートである。
【図１１】画像予測復号装置９００を示すブロック図である。
【図１２】テキスチャー合成器９０８を示すブロック図である。
【図１３】画像予測復号装置９００の画像予測復号方法を示すフローチャートである。記録媒体に記憶されたプログラムを実行するためのコンピュータの斜視図である。
【図１４】画像予測符号化方法を実行することができるプログラムのモジュールを示すブロック図である。
【図１５】予測信号生成モジュールＰ１０３のモジュールを示すブロック図である。
【図１６】画像予測復号方法を実行することができるプログラムのモジュールを示すブロック図である。
【図１７】記録媒体に記録されたプログラムを実行するためのコンピュータのハードウェア構成を示す図である。
【図１８】記録媒体に記憶されたプログラムを実行するためのコンピュータの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００５９】
本発明は、一実施形態のために示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解することができる。引き続いて、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００６０】
図１は、本発明の実施形態による画像予測符号化装置１００を示すブロック図である。この画像予測符号化装置１００は、入力端子１０１、ブロック分割器１０２、予測信号生成器１０３、フレームメモリ１０４、減算器１０５、変換器１０６、量子化器１０７、逆量子化器１０８、逆変換器１０９、加算器１１０、エントロピー符号化器１１１、出力端子１１２を含んで構成されている。変換器１０６と量子化器１０７とは符号化手段として機能する。
【００６１】
以上のように構成された画像予測符号化装置１００について、以下その構成について説明する。
【００６２】
入力端子１０１は、複数枚の画像からなる動画像の信号を入力する端子である。
【００６３】
ブロック分割器１０２は、入力端子１０１から入力された動画像の信号であって、符号化の対象なる画像を複数の領域に分割する。本発明による実施形態では、８ｘ８の画素からなるブロックに分割するが、それ以外のブロックの大きさまたは形に分割してもよい。
【００６４】
予測信号生成器１０３は、符号化処理の対象となる対象領域（対象ブロック）に対して予測信号を生成する部分である。この予測信号生成器１０３の具体的な処理については後述する。
【００６５】
減算器１０５は、ラインＬ１０２を経由して入力されたブロック分割器１０２で分割されて得られた対象領域から、ラインＬ１０３を経由して入力された予測信号生成器１０３にて生成された予測信号を減算して、残差信号を生成する部分である。減算器１０５は、減算して得た残差信号を、Ｌ１０５を経由して変換器１０６に出力する。
【００６６】
変換器１０６は、減算されて得られた残差信号を離散コサイン変換する部分である。また、量子化器１０７は、変換器１０６により離散コサイン変換された変換係数を量子化する部分である。エントロピー符号化器１１１は、量子化器１０７により量子化された変換係数を符号化してＬ１１１を経由して、予測方法に関する情報とともに出力する。出力端子１１２は、エントロピー符号化器１１１から入力した情報を外部に出力する。
【００６７】
逆量子化器１０８は、量子化された変換係数を逆量子化し、逆変換器１０９は逆離散コサイン変換し、残差信号を復元する。加算器１１０は、復元された残差信号とラインＬ１０３から送られた予測信号とを加算し、対象ブロックの信号を再生し、フレームメモリ１０４に格納する。本実施の形態では変換器１０６と逆変換器１０９とを用いているが、これらの変換器に代わるほかの変換処理を用いてもよく、変換器１０６と逆変換器１０９とは必ずしも必須ではない。このように、後続の対象領域に対する画面内予測もしくは画面間予測を行うために、圧縮された対象領域の画素信号は逆処理され復元され、フレームメモリ１０４に記憶される。
【００６８】
つぎに、予測信号生成器１０３の詳細について説明する。予測信号生成器１０３は、符号化処理の対象となる対象領域（以下、対象ブロックと称する）に対して、予測信号を生成する。本発明による実施形態では、２種類の予測方法が用いられる。すなわち、予測信号生成器１０３は、画面間予測方法と画面内予測方法との少なくともいずれか一方を用いて予測信号を生成する。
【００６９】
画面間予測方法を用いた予測信号生成器１０３は、過去に符号化された後に復元された再生画像を参照画像として、この参照画像から対象ブロックに対する誤差の最も小さい予測信号を与える動き情報を求める。この処理は動き検出と呼ばれる。また場合に応じて、対象ブロックを再分割し、再分割された小領域に対し画面間予測方法を決定してもよい。この場合、予測信号生成器１０３は、各種の分割方法の中から、対象ブロック全体に対し最も効率のよい分割方法及びそれぞれの動き情報を決定する。本発明による実施形態では、予測信号生成器１０３は、上述の予測信号の生成を行うために、対象ブロックはラインＬ１０２、参照画像はＬ１０４経由で入力される。また、予測信号生成器１０３は、参照画像としては、過去に符号化され復元された複数の画像を参照画像として用いる。詳細は従来の技術であるＭＰＥＧ−２または４、ＩＴＵＨ．２６４のいずれの方法と同じである。
【００７０】
このように決定された動き情報及び小領域の分割方法はラインＬ１１２経由でエントロピー符号化器１１１に送られ符号化した上で出力端子１１２から送出される。予測信号生成器１０３では、小領域の分割方法及びそれぞれの小領域に対応する動き情報をもとにフレームメモリ１０４から参照画像を取得し、画面間予測信号を生成する。このように生成された画面間予測信号はラインＬ１０３経由で減算器１０５に送られる。
【００７１】
画面内予測方法を用いた予測信号生成器１０３は、対象ブロックに空間的に隣接する既再生の画素値を用いて画面内予測信号を生成する。具体的には、予測信号生成器１０３は、フレームメモリ１０４から同じ画面内にある既再生の画素信号を取得し、所定の方法で予測信号を生成する画面内予測方法を決定し、当該決定した画面内予測方法に基づいて画面内予測信号を生成する。一方、予測方法に関する情報は、ラインＬ１１２経由でエントロピー符号化器１１１に送られ符号化した上で出力端子１１２から送出される。このように生成された画面間予測信号は減算器１０５に送られる。予測信号生成器１０３の詳細の処理は後に説明する。
【００７２】
上述のように求められた画面間予測信号と画面内予測信号に対し、誤差の最も小さいものが選択され、減算器１０５に送られる。但し、一枚目の画像については、過去の画像がないため、全ての対象ブロックは画面内予測で処理される。なお、下記に述べる画面内予測信号の生成方法は写真などの静止画像の符号化・復号にも適用できる。
【００７３】
減算器１０５にて対象ブロックの信号（ラインＬ１０２経由）から予測信号（ラインＬ１０３経由）を引き算し、残差信号を生成する。この残差信号は変換器１０６にて離散コサイン変換され、その各変換係数は量子化器１０７にて量子化される。最後にエントロピー符号化器１１１にて量子化された変換係数を予測信号の生成方法に関する情報とともに符号化して、出力端子１１２より送出される。
【００７４】
つぎに、本発明による予測信号生成器１０３の処理について、画面内予測方法の場合を中心に説明する。画面間予測方法の場合にも同じように適用可能である。図２は、本発明の実施形態による画像予測符号化装置に用いられる予測信号生成器１０３を示すブロック図であり、予測信号生成器１０３は、テキスチャー合成器２０１とテキスチャー信号決定器２０２とを含んで構成されている。
【００７５】
テキスチャー合成器２０１は、ラインＬ１０４経由で図１のフレームメモリ１０４から、過去の処理で既に再生された画像信号（再生画像信号）が入力される。また、テキスチャー合成器２０１は、画面内予測方法を用いた場合には、対象ブロックと同じ画面内にある再生画像信号が入力され、画面間予測方法を用いた場合には、対象ブロックと異なる画面（フレームまたはフィールド）にある再生画像信号が入力される。そして、このテキスチャー合成器２０１は、下記に説明するような方法で複数のテキスチャー信号を生成し、生成した複数のテキスチャー信号をテキスチャー信号決定器２０２に出力する。
【００７６】
テキスチャー信号決定器２０２は、テキスチャー合成器２０１からテキスチャー信号が出力されると同時に、対象ブロックの画像信号をラインＬ１０２経由で入力する。そして、テキスチャー信号決定器２０２は、入力した複数のテキスチャー信号のそれぞれに対し、対象ブロックの画像信号と比較し、誤差の最も小さいテキスチャー信号を対象ブロックの予測信号としてラインＬ１０３経由で出力する。本実施の形態では、テキスチャー信号決定器２０２は、対象ブロックの画像信号とテキスチャー信号との間で画素値の絶対差分値の総和を用いて誤差値を求めて、最も小さい誤差値を与えるテキスチャー信号を予測信号と決定する。
【００７７】
つぎに、図３を用いて、テキスチャー合成器２０１について説明する。図３は、本発明の実施形態による画像予測符号化装置１００に用いられるテキスチャー合成器２０１を示すブロック図である。このテキスチャー合成器２０１は、合成器３０１、加算器３０２、重み付け器３０３〜３０６、テキスチャー生成器３０７〜３０８、第１外挿器３０９〜第Ｎ外挿器３１０を含んで構成されている。ここで、テキスチャー生成器３０７は、第１テキスチャー取得器３１１および第１マッチング器３１２を備え、テキスチャー生成器３０８は、第Ｍテキスチャー取得器３１３および第Ｍマッチング器３１４を備えている。図３ではＭ個のテキスチャー生成器及びＮ個の信号外挿器を用いている。本実施の形態では、Ｍ＝５、Ｎ＝９であるが、それ以外の数値でもよい。例えば、Ｍ＝０、Ｎ＝９で、またはＭ＝５、Ｎ＝０でもよい。
【００７８】
まず、テキスチャー生成器３０７の動作を説明する。第１マッチング器３１２はラインＬ１０４経由でフレームメモリ１０４にある再生画像信号にアクセスし、マッチング処理を行なう。ここで、このマッチング処理について説明する。図４は、本発明の実施形態によるテキスチャー生成方法におけるマッチング処理を説明するための模式図である。ここでは対象ブロック４０２に対する予測信号を生成する場合について説明する。
【００７９】
ある対象ブロックに対し予め決められた方法で「対象隣接領域」（テンプレートともいう）と「探索領域」とを設定する。本実施の形態では対象ブロック４０２に接しており、それより前に再生され同じ画面内にある再生画像の一部（全部でもよい）を探索領域４０１と設定する。「対象隣接領域」としては対象ブロック４０２に隣接する既再生の画素群（逆Ｌ文字の領域）４０６を用いる。
【００８０】
なお、探索領域４０１は対象ブロック４０２と全く接していなくてもよい。また、対象隣接領域４０６は少なくとも１画素で対象ブロック４０２と接していればよい。また、探索領域４０１において、対象隣接領域４０６と同じ形状を有する画素群との間で、対応する画素間の絶対誤差値の和（ＳＡＤ）を求め、最も小さいＳＡＤを与える領域を検索し、それを「予測隣接領域」とする。
【００８１】
図４では、「予測隣接領域」は、予測隣接領域４０８が決定されている。そして、予測隣接領域４０８に接している領域４０７が対象ブロック４０２に対するテキスチャー信号と決定される。ここでは、予測隣接領域４０８とテキスチャー信号を示す領域４０７との位置関係は、対象ブロック４０２と対象隣接領域４０６と同じ関係にあるが、そうでなくてもよい。
【００８２】
このようにしてテキスチャー信号が決定されると、第１マッチング器３１２は、予測隣接領域４０８の座標に関する座標情報、またはテキスチャー信号である領域４０７の座標に関する座標情報をＬ３１２経由で第１テキスチャー取得器３１１に送出する。第１テキスチャー取得器３１１は、上記座標情報に基づいてラインＬ３１４経由で、フレームメモリ１０４（図１参照）からテキスチャー信号である領域４０７の画素信号を取得し、ラインＬ３０７経由で合成器３０１に出力する。
【００８３】
このような処理により、対象ブロック４０２の隣接領域４０６に近い（誤差の小さい）領域４０７が探索領域４０１から探索され、テキスチャー信号として生成される。
【００８４】
図５は、本発明の実施形態によるテキスチャー生成器３０７におけるテキスチャー生成方法を示すフローチャートである。第１マッチング器３１２により対象ブロックに隣接する対象隣接領域が取得される（Ｓ４１１）。つぎに、第1マッチング器３１２により取得された対象隣接領域について、第１テキスチャー取得器３１１により、対象隣接領域と探索領域にある同じ形状の画素群との絶対値和ＳＡＤ値が求められる（Ｓ４１２）。第１テキスチャー取得器３１１によりＳＡＤ値が今までのＳＡＤ値の最小値と比較され（Ｓ４１３）、ＳＡＤ値が最小値より小さいと、第１テキスチャー取得器３１１により判断された場合、Ｓ４１４に進み、そうでないと判断された場合、Ｓ４１５に進む。なお、最小値の初期値は予め定められているものとする。
【００８５】
Ｓ４１２で求められたＳＡＤ値は最小値として第１テキスチャー取得器３１１により設定され、予測対象領域に隣接する領域の画素信号が対象ブロックのテキスチャー信号であると第１テキスチャー取得器３１１により決定される（Ｓ４１４）。その後、第１マッチング器３１２により探索領域４０１が全部探索済みか否かが確認され（Ｓ４１５）、全部探索済みではないと判断された場合、Ｓ４１２に戻り、第１テキスチャー取得器３１１により対象隣接領域４０６と探索領域４０１にある（同じ形状の）別の画素群との絶対値和ＳＡＤが求められる。全部探索済みとなった場合はひとつの対象ブロック（ここでは対象ブロック４０２）に対する処理が終了となる。そして、次の対象ブロック４０３〜４０５と順次同様の処理が行われる。
【００８６】
以上の処理により、テキスチャー生成器３０７においては、対象ブロック４０２に隣接する対象隣接領域４０６を用いて探索領域４０１から予測隣接領域４０８を探索し、この予測隣接領域４０８に隣接する領域４０７をテキスチャー信号として決定して得ることができる。
【００８７】
なお、図５では対象ブロックと同じ画面内（フレーム、またはフィールドのいずれもよい）にある探索領域４０１を用いた処理を説明したが、探索領域は対象ブロックと異なる画面内にあり、既に再生された信号を用いてもよい。この場合、予測隣接領域および当該予測隣接領域に隣接するテキスチャー信号は対象ブロックと異なる画面から取得することになる。さらに、探索領域として、対象ブロックと同じ画面および異なる画面の両方にある既再生の画像信号を用いてもよい。この場合、合成の対象となるテキスチャー信号は、対象ブロックと同じ画面内から探索されたテキスチャー信号と、異なる画面内から探索されたテキスチャー信号になる。
【００８８】
つぎに、テキスチャー生成器３０８の動作について説明する。テキスチャー生成器３０８の動作はテキスチャー生成器３０７とほとんど同じであるが、このテキスチャー生成器３０８は、図４で示される対象隣接領域４０６を別の形状を有する領域を用いて探索を行う。図６は、当該異なる対象隣接領域の形状の一例を示す図である。図６に示すように形状としては、対象ブロック５０２の左側に形成される長方形の領域５０１、対象ブロック５０４の上側に形成される長方形の領域５０３、対象ブロック５０４の左斜め上に形成される領域５０５、対象ブロック５０８の上側から左側にかけて三角形状に形成される領域５０７が考えられるが、これに限定されるものではない。
【００８９】
そして、テキスチャー生成器３０８は、図６（Ｄ）の形状をする対象隣接領域で図５で示される処理を行ない、対応するテキスチャー信号を生成する。また、そのほかのテキスチャー生成器（図示せず）は、それぞれ図６（Ａ），（Ｂ）、（Ｃ）に示す形状の対象隣接領域を用いて、テキスチャー信号を生成する。
【００９０】
このように、テキスチャー生成器３０７、３０８、および図示しない他のテキスチャー生成器は、それぞれＭ個（Ｍ＝５）のテキスチャー信号を生成し、合成器３０１に出力する。なお、図６では、対象ブロックを２ｘ２画素からなる場合について説明したが、図７に示すように、対象ブロックが４ｘ４画素、または８ｘ８画素の場合でも同じような処理でテキスチャー信号を生成する。なお、対象ブロックが４ｘ４画素については、対象ブロック６０２に対して領域６０１、対象ブロック６０４に対して領域６０３、対象ブロック６０６に対して領域６０５、対象ブロック６０８に対して領域６０７ａおよび６０７ｂが考えられる。また、同様に、８ｘ８画素については、対象ブロック６１０に対して領域６０９、対象ブロック６１２に対して領域６１１、対象ブロック６１４に対して領域６１３、対象ブロック６１６に対して領域６１５ａおよび６１５ｂが考えられる。
【００９１】
つぎに、第１外挿器３０９の動作について説明する。信号外挿器３０９は、対象ブロック（例えば対象ブロック４０２）に隣接する既再生の画素の値をそのまま繰り返して形成された画素を用いる、いわゆる信号を外挿することにより、テキスチャー信号を生成する。図８は、この方法を用いたテキスチャー信号の生成を示す模式図である。図８（Ａ）は、対象ブロック７０２の上部にある既再生の画素７０１（Ａ〜Ｄ）の値を矢印の方向に繰り返すことによって信号を外挿する。図８（Ｂ）は既再生の画素７０３（Ｉ〜Ｌ）を矢印の方向に繰り返すことによって信号を外挿する。図８（Ｃ）は既再生の画素７０５（Ａ〜ＤとＩ〜Ｌ）の平均値で対象ブロック７０６の画素値とする。
【００９２】
図８（Ｄ）から（Ｉ）の処理も図示の通り、既再生の画素（７０７〜７１７）を矢印の方向に繰り返すことによって、信号を外挿することにより信号が形成される。図３に示されるＮ個（Ｎ＝９）の第１外挿器３０９〜第Ｎ外挿器３１０は、これらの方法でＮ個のテキスチャー信号を生成し、生成したテキスチャー信号を合成器３０１に出力する。
【００９３】
引き続き図３に示される構成について説明する。合成器３０１は、入力された複数のテキスチャー信号を予め定められた演算処理を行うことによって、複数個（Ｍ＋Ｎ個）のテキスチャー信号を合成し、ラインＬ２０２経由で出力する。本実施の形態では、入力された複数のテキスチャー信号から、複数のＫ個の合成テキスチャー信号（またはテキスチャー信号）を生成する。
【００９４】
すなわち、合成器３０１は、テキスチャー生成器３０７、３０８からのテキスチャー信号を平均化して第１の合成テキスチャー信号を生成する。この場合、重み付け器３０３、３０４の重み値は（１／Ｍ）で、重み付け器３０５、３０６の重み値は０である。また、合成器３０１は、第１外挿器３０９の出力を用いて第２の合成テキスチャー信号を生成する。この場合、重み付け器３０５の重み値は１で、それ以外の重み付け器の重み値は０である。さらに合成器３０１は、第Ｎ外挿器３１０の出力を用いて第３の合成テキスチャー信号を生成する。この場合、重み付け器３０６の重み値は１で、それ以外の重み付け器の重み値は０である。
【００９５】
また、合成器３０１は、図示されていない他の信号外挿器からの出力を用いて生成されたテキスチャー信号（外挿テキスチャー信号）を合成テキスチャー信号として生成し、出力する。なお、合成器３０１は、上述した重み値以外の重み値を用いて、複数の合成テキスチャー信号を生成してもよい。例えば、重み付け器３０３の重み値が１かつそれ以外の重み付け器の重み値が０の場合や、重み付け器３０４の重み値が１かつそれ以外の重み付け器の重み値が０の場合、信号外挿器に接続されている重み付け器３０５、３０６の重み値がそれぞれ１／Ｎかつそれ以外の重み付け器の重み値は０の場合を用いることができる。また、別の組み合わせとして、合成器３０１に入力されるテキスチャー信号を２つずつ組み合わせて、重み付け平均化し合成テキスチャー信号を生成してもよい。この場合、テキスチャー生成器によるテキスチャー信号と信号外挿器によるテキスチャー信号を組み合わせて合成することもある。
【００９６】
以上のとおり、合成器３０１は、少なくとも一つのテキスチャー信号を用いて合成テキスチャー信号（すなわち予測信号）を生成すればよく、例えば、テキスチャー生成器３０７〜３０８、および第１外挿器３０９〜第Ｎ外挿器３１０のうち、いずれか一つのテキスチャー生成器または外挿器から出力されたテキスチャー信号（または外挿テキスチャー信号）を用いて合成テキスチャー信号とすればよい。
【００９７】
このように複数（Ｋ個）の合成テキスチャー信号（またはテキスチャー信号）はラインＬ２０２経由で図２のテキスチャー信号決定器２０２に送られ、対象ブロックに最も信号的に近い（すなわち、誤差の小さい）テキスチャー信号が決定され、ラインＬ１０３経由で予測信号として出力される。
【００９８】
図９は、本発明の実施形態による画像予測符号化装置１００における画像予測符号化方法を示すフローチャートである。まず、テキスチャー生成器３０８〜３０９および第１外挿器３０９〜第Ｎ外挿器３１０により、対象ブロックに対し（Ｍ＋Ｎ）個のテキスチャー信号が生成される（ステップ８０２）。つぎに、合成器３０１により、Ｍ個のテキスチャー信号が合成されることにより、少なくとも２つのテキスチャー信号（本実施の形態ではＭ個）が生成され、Ｌ個の合成テキスチャー信号（本実施の形態ではＬ＝１）が生成される（ステップ８０３）。なお、ここでは少なくとも２つのテキスチャー信号が生成されているが、少なくとも一つのテキスチャー信号（または外挿テキスチャー信号）が生成されていればよい。
【００９９】
Ｎ個のテキスチャー信号とＬ個の合成テキスチャー信号とのＫ（＝Ｎ＋Ｌ）個の中から、対象ブロックに最も近い一つのテキスチャー信号または合成テキスチャー信号が選択され、選択されたテキスチャー信号または合成テキスチャー信号は予測信号と決定される（ステップ８０４）。このように決定された予測信号と対象ブロックの信号との差分を示す残差信号が、変換器１０６、量子化器１０７、およびエントロピー符号化器１１１により符号化される（Ｓ８０５）。そして、符号化された残差信号と予測信号生成関連情報が出力端子１１２を介して出力される（Ｓ８０６）。
【０１００】
ここでは予測信号生成関連情報として、どのテキスチャー生成方法で予測信号を生成すればよいかに関する情報、使用される重み付け器の重みの値に関する情報の少なくとも一方が含まれる。これらの情報を元に受信側で予測信号が生成される。これら処理の後に（または平行して）、後続の対象ブロックを予測符号化するために符号化された残差信号は逆量子化器１０８および逆変換器１０９により復号される。そして、復号された残差信号に加算器１１０により予測信号が加算され、対象ブロックの信号が再生され、フレームメモリ１０４に参照画像として記憶される（Ｓ８０７）。そして、全ての対象領域の処理が完了していない場合にはＳ８０２に戻り、つぎの対象ブロックに対する処理が行われ、完了した場合には、処理を終了する（Ｓ８０８）。
【０１０１】
つぎに、上述の図４に示される処理の変形例について説明する。図１０は、変形例における合成テキスチャー信号の生成方法を示すフローチャートである。まず、第1マッチング器３１２により、対象ブロックに対象隣接領域が取得される（Ｓ９０１）。つぎに、第1マッチング器３１２により取得された対象隣接領域について、第１テキスチャー取得器３１１により、対象隣接領域と探索領域に形成される同じ形状の画素群との絶対値和ＳＡＤが求められる（Ｓ９０２）。
【０１０２】
第１テキスチャー取得器３１１によりＳＡＤと所定の閾値とが比較され、閾値より小さいと判断された場合、Ｓ９０４に進み、そうでないと判断された場合、Ｓ９０５に進む（Ｓ９０３）。閾値より小さいと判断された場合は、閾値より小さいＳＡＤを与える予測隣接領域に接するテキスチャー信号（例えば図４の４０７）が候補テキスチャー信号として保存される（Ｓ９０４）。そして、第１マッチング器３１２により、探索領域が全部探索済みかであるか否かが確認される（Ｓ９０５）。
【０１０３】
探索済みではないと判断された場合、Ｓ９０２に戻り、対象隣接領域と探索領域にある別の画素群との絶対値和ＳＡＤが求められる（Ｓ９０２）。全部探索済みとなった時点で、得られた一つまたは複数の候補テキスチャー信号は、第１テキスチャー取得器３１１により全て平均化されることにより、テキスチャー信号が生成される（Ｓ９０６）。
【０１０４】
このテキスチャー信号は、上述のテキスチャー生成器３０８および第１外挿器３０９〜第Ｎ外挿器３１０により生成された他のテキスチャー信号とともに図２に示されるテキスチャー信号決定器２０２により、対象ブロックに最も近い（誤差の小さい）テキスチャー信号が選択され、選択されたテキスチャー信号は予測信号であると決定される。
【０１０５】
この実施の形態では、再生側も同じ閾値を用いる必要があり、送信側と受信側で閾値を予め決めておくことが必要である。また、別の実施形態として、閾値を圧縮データとともに送信側から受信側に伝送し、受信側は受信された閾値を用いて図１０に示す方法で合成テキスチャー信号を生成してもよい。すなわち、予測信号生成器１０３はラインＬ１１２を経由してエントロピー符号化器１１１に閾値を示す情報を出力し、エントロピー符号化器１１１は、閾値情報を圧縮データとともに出力端子１１２から受信側に伝送することにより、閾値を受信側に伝送することができるようにしても良い。
【０１０６】
さらに、閾値に加えて平均化する候補テキスチャー信号の個数の上限を設定することも考えられる。この場合、候補テキスチャー信号の個数が上限を超えた場合には、上限値以下の個数の候補テキスチャー信号のみを平均化することになる。また、この上限値はフレームによって変更してもよく、その場合、送信側がフレームごとに上限値を受信側に送ることになる。例えば、上述と同様に予測信号生成器１０３は、ラインＬ１１２を経由してエントロピー符号化器１１１に出力し、出力端子１１２を経由して受信側に送信することができる。また、閾値を用いずに、平均化する候補テキスチャー信号の個数を決めて、常にその個数の候補テキスチャー信号を合成してもよい。この個数に関する情報は、フレーム内の領域ごと、フレームごと、またはシーケンスごとに送ってもよいし、送信側と受信側であらかじめ決定してある値を用いてもよい。
【０１０７】
上述方法であるテンプレートマッチングによって求まったＳＡＤ値がある閾値より小さいことは、これらのＳＡＤ値には大きな差がないことを意味する。このような最適解の不確定性の課題は、テンプレートマッチングによって生成された類似する複数のテキスチャー信号の合成（平均化）によって、統計的に誤差の少ない予測信号を生成できる効果がある。また、本実施形態による画像予測符号化装置は、再生側（受信側である画像予測復号装置）で一意的にこれらのテキスチャー信号を求めることができるため、（どのテキスチャー信号を用いて合成するかを示す）補助情報を再生側に送る必要がないことから、このような補助情報を扱うことなく符号化できる効果がある。
【０１０８】
本発明にかかわるテキスチャー信号の加重平均において、ＳＡＤ値に所定の関数で表せる関係（例えば逆比例関係）で候補テキスチャー信号を平均化するときに用いられる重みを決定した上で重み付け平均化を行なってもよい。さらに、これらの重み値は、ブロック単位、またはフレーム単位で学習的に更新されたものを用いてもよい。具体的にはＳＡＤ値に合わせた逐次更新式を用いて更新する。
【０１０９】
なお、図１０における処理については、変形例として次の処理に変更してもよい。すなわち、画像予測符号化装置１００では、ステップ９０４にて決定された候補テキスチャー信号の同じフレームにおける位置情報を取得し、これをバッファ部（図示せず）に格納し、格納された位置情報をエントロピー符号化した上で差分信号とともに受信側の画像予測復号装置に送信する。
【０１１０】
受信側における画像予測復号装置では、画像予測符号化装置１００から受信した位置情報をエントロピー復号した上で、この位置情報に基づいて、複数の候補テキスチャー信号をフレームメモリから取得し、それらを重み付け平均して、テキスチャー信号を生成する。すなわち、この変形例では、画像予測復号装置において、ステップ９０１〜９０５の処理の代わりに、受信した位置情報をもとに複数の候補テキスチャー信号をフレームメモリから取得する処理を行うことになる。
【０１１１】
また、別の変形例として画像予測符号化装置１００は、図１０のＳ９０１における対象隣接領域（テンプレート）を取得せずに、Ｓ９０２にて、対象ブロックと探索領域にある画素群とから差分値ＳＡＤを求めて、候補テキスチャー信号を決定すると同時にその候補テキスチャー信号の位置情報（例えば、画面における座標情報）を取得し、これを受信側の画像予測復号装置に差分信号とともに送信する。受信側における画像予測復号装置では、受信した位置情報をエントロピー復号した上で、この位置情報に基づいて、複数の候補テキスチャー信号をフレームメモリから取得し、取得した候補テキスチャー信号に対して重み付け平均して、テキスチャー信号を生成する。
【０１１２】
このように、画像予測符号化装置１００で候補テキスチャー信号の位置情報を取得して受信側の画像予測復号装置に送信し、受信側の画像予測復号装置ではこの位置情報を用いて候補テキスチャー信号を取得することができ、受信側の画像予測復号装置の処理負担を軽減することができる。
【０１１３】
つぎに、本発明による画像予測復号方法について説明する。図１１は、本発明の実施形態による画像予測復号装置９００を示すブロック図である。この画像予測復号装置９００は、入力端子９０１、データ解析器９０２、逆量子化器９０３、逆変換器９０４、加算器９０５、出力端子９０６、フレームメモリ９０７、テキスチャー合成器９０８である。逆量子化器９０３と逆変換器９０４とは、復号手段として機能するが、復号手段としてそれ以外のものを用いてもよい。また逆変換器９０４はなくてもよい。以下、各構成について説明する。
【０１１４】
入力端子９０１は、上述した画像予測符号化方法で圧縮符号化された圧縮データを入力する。この圧縮データには、画像を複数のブロックに分割された対象ブロックを予測し符号化された残差信号及び予測信号の生成に関連する情報が含まれている。予測信号の生成に関連する予測信号生成関連情報として、図３に示したテキスチャー生成器３０７、３０８と第１外挿器３０９、第Ｎ外挿器３１０の中からどれ（ひとつまたはひとつ以上の組み合わせ）を利用するかを示す指示情報が含まれる。また、合成器３０１に配置されている重み付け器３０３〜３０６に用いられる重みの値に関する情報を含めてもよい。さらに、図１０に示すテンプレートマッチング方法を用いて合成テキスチャー信号を生成する場合、上述した閾値や合成に用いるテキスチャー信号の個数の上限値を予測信号の生成に関連する情報に含めることになる。
【０１１５】
データ解析器９０２は、入力端子９０１で入力した圧縮データを解析することにより、対象ブロックの残差信号、予測信号の生成に関連する予測信号生成関連情報、量子化パラメータを抽出する。
【０１１６】
逆量子化器９０３は、対象ブロックの残差信号を量子化パラメータ（ラインＬ９０２経由）に基づいて逆量子化する。逆変換器９０４は、逆量子化したデータを逆離散コサイン変換する。
【０１１７】
テキスチャー合成器９０８は、データ解析器９０２からラインＬ９０２ｂ経由で予測信号の生成に関連する情報を入力する。このテキスチャー合成器９０８は、（後述するような方法で）予測信号の生成に関連する予測信号生成関連情報に基づいて、フレームメモリ９０７から参照画像を取得し予測信号を生成する。テキスチャー合成器９０８は、生成した予測信号をラインＬ９０８経由で加算器９０５に出力する。なお、予測信号を生成するための情報を予測信号生成関連情報として入力することなく、予め定めておいてもよい。例えば、図１０で示される閾値や、重み付け器３０３〜３０６における重み値については、予め記憶しておいても良い。
【０１１８】
加算器９０５は、テキスチャー合成器９０８で生成された予測信号を、逆量子化器９０３および逆変換器９０４により復元された残差信号に加算して、対象ブロックである再生画像をラインＬ９０５経由で出力端子９０６およびフレームメモリ９０７に出力する。そして、出力端子９０６は、外部に（例えばディスプレイ）出力する。
【０１１９】
フレームメモリ９０７は、つぎの復号処理のための参照用の再生画像として加算器９０５から出力された再生画像を参照画像として記憶する。
【０１２０】
つぎに、テキスチャー合成器９０８について説明する。テキスチャー合成器９０８の詳細は図１２に示されており、基本的に図３に示した構成と同じ構成またはそれに相当するような機能をもつ。ラインＬ９０２ｂ経由で入力される予測信号の生成に関連する予測信号生成関連情報によって、テキスチャー生成器１００７〜１００８、第１外挿器１００９〜第Ｎ外挿器１０１０のどれを用いてテキスチャー信号を生成するか、が制御される。
【０１２１】
例えば、再生の対象となる対象ブロックに対し、テキスチャー生成器１００７〜１００８を用いることを示す予測信号生成関連情報を受信した場合、テキスチャー生成器１００７〜１００８のみが作動し、それ以外の第１外挿器１００９〜第Ｎ外挿器１０１０は作動しない。また、例えば、第１外挿器１００９を用いてテキスチャー信号を生成することを示す予測信号生成関連情報を受信した場合、それ以外の第Ｎ外挿器１０１０およびテキスチャー生成器１００７〜１００８は作動しない。なお、それ以外の組み合わせで予測信号生成関連情報が生成されてもよい。例えばテキスチャー生成器１００７と第１外挿器１００９のみを用いることを示す予測信号生成関連情報もありえる。
【０１２２】
以上のとおり、合成器１００１は、少なくとも一つのテキスチャー信号を用いて合成テキスチャー信号（すなわち予測信号）を生成すればよく、例えば、ライン９０２ｂを経由して受信された予測信号生成関連情報に基づいて、テキスチャー生成器１００７〜１００８、および第１外挿器１００９〜第Ｎ外挿器１０１０のうち、いずれか一つのテキスチャー生成器または外挿器から出力されたテキスチャー信号（または外挿テキスチャー信号）を用いて合成テキスチャー信号とすればよい。
【０１２３】
テキスチャー生成器１００７、１００８は、それぞれ図３にあるテキスチャー生成器３０７、３０８と同じ処理でテキスチャー信号を生成する。詳細は上述した通りである。また、第１外挿器１００９、第Ｎ外挿器１０１０はそれぞれ図３にて説明した第１外挿器３０９、第Ｎ外挿器３１０と同じ方法でテキスチャー信号を生成する。
【０１２４】
このように、予測信号の生成に関連する予測信号生成関連情報（ラインＬ９２ｂ経由）で指定されたテキスチャー生成器１００７若しくは１００８、第１外挿器１００９または第Ｎ外挿器１０１０でテキスチャー信号が生成され、合成器１００１に送られる。本実施の形態では、送られたテキスチャー信号に対し、重み付け器１００３〜１００６が予め定められた重み値で、重み付け処理して加算器１００２に送られる。加算器１００２では、重み付け処理されたテキスチャー信号を加算し、加算したテキスチャー信号を予測信号としてラインＬ９０８経由で出力する。なお、重み付け器１００３〜１００６に用いられる重み値が予め定められていない場合、予測信号の生成に関連する予測信号生成関連情報に付加された重み値を重み付け器１００３〜１００６に適用させることが可能である。
【０１２５】
なお、図１２においては、テキスチャー生成器のみでテキスチャー信号を生成する場合においては、信号外挿器はなくてもよい。この場合予測信号の生成に関連する予測信号生成関連情報にはテキスチャー生成器、第１外挿器または第Ｎ外挿器のうち、どれを用いるかを示す指示情報は不要となる。
【０１２６】
上述したように、画像予測符号化装置１００から対象隣接領域または対象ブロックから求められた候補テキスチャー信号の位置情報を受信した場合には、画像予測復号装置９００は、受信した位置情報をエントロピー復号した上で、この位置情報に基づいて、複数の候補テキスチャー信号をフレームメモリ９０７から取得し、取得した候補テキスチャー信号に対して重み付け平均して、テキスチャー信号を生成する。これにより、候補テキスチャー信号の生成処理を軽減することができる。
【０１２７】
つぎに、図１３を用いて本発明の実施形態による画像予測復号装置９００における画像予測復号方法を説明する。まず、入力端子９０１を介して、圧縮された圧縮データは入力される（Ｓ１１０２）。そして、データ解析器９０２において、圧縮データに対しエントロピー復号が行われ、量子化された変換係数、量子化パラメータ、予測信号生成関連情報が抽出される（Ｓ１１０３）。ここで抽出された予測信号生成関連情報に基づいて、テキスチャー合成器９０８では複数のテキスチャー信号が生成され、生成された複数のテキスチャー信号が合成されることによって予測信号が生成される（Ｓ１１０４）。
【０１２８】
一方、量子化された変換係数は、逆量子化器９０３において量子化パラメータを用いて逆量子化され、逆変換器９０４において逆変換が行われ、再生差分信号が生成される（Ｓ１１０５、Ｓ１１０６）。そして、生成された予測信号と再生差分信号とが加算され再生信号が生成される（Ｓ１１０７）。この生成された再生信号は次の対象ブロックを再生するためにフレームメモリに格納される（Ｓ１１０８）。つぎの圧縮データがある場合には、再度このプロセスを繰り返し（Ｓ１１０３）、全てデータは最後まで処理される（Ｓ１１０９）。なお、必要に応じてＳ１１０２に戻り、圧縮データを取り込むようにしても良い。
【０１２９】
本発明による画像予測符号化方法及び画像予測復号方法を、プログラムとして記録媒体に格納されて提供することもできる。記録媒体としては、フロッピーディスク（登録商標）、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、あるいはＲＯＭ等の記録媒体、あるいは半導体メモリ等が例示される。
【０１３０】
図１４は、画像予測符号化方法を実行することができるプログラムのモジュールを示すブロック図である。画像予測符号化プログラムＰ１００は、ブロック分割モジュールＰ１０２、予測信号生成モジュールＰ１０３、記憶モジュールＰ１０４、減算モジュールＰ１０５、変換モジュールＰ１０６、量子化モジュールＰ１０７、逆量子化モジュールＰ１０８、逆変換モジュールＰ１０９、加算モジュールＰ１１０、エントロピー符号化モジュールＰ１１１を含んで構成されている。なお、予測信号生成モジュールＰ１０３は、図１５に示すように、合成モジュールＰ３０１、テキスチャー生成モジュールＰ３１１、外挿モジュールＰ３０９を含んで構成されている。
【０１３１】
上記各モジュールが実行されることにより実現される機能は、上述した画像予測符号化装置１００の各構成要素と同じである。すなわち、画像予測符号化プログラムＰ１００の各モジュールの機能は、ブロック分割器１０２、予測信号生成器１０３、フレームメモリ１０４、減算器１０５、変換器１０６、量子化器１０７、逆量子化器１０８、逆変換器１０９、加算器１１０、エントロピー符号化器１１１の機能と同様である。
【０１３２】
また、図１６は、画像予測復号方法を実行することができるプログラムのモジュールを示すブロック図である。画像予測復号プログラムＰ９００は、データ解析モジュールＰ９０２、逆量子化モジュールＰ９０３、逆変換モジュールＰ９０４、加算モジュールＰ９０５、記憶モジュールＰ９０７、テキスチャー合成モジュールＰ９０８を含んで構成されている。
【０１３３】
上記各モジュールが実行されることにより実現される機能は、上述した画像予測復号装置９００の各構成要素と同じである。すなわち、画像予測復号プログラムＰ９００の各モジュールの機能は、データ解析器９０２、逆量子化器９０３、逆変換器９０４、加算器９０５、フレームメモリ９０７、テキスチャー合成器９０８の機能と同様である。
【０１３４】
このように構成された画像予測符号化プログラムＰ１００または画像予測復号プログラムＰ９００は、記録媒体１０に記憶され、後述するコンピュータで実行される。
【０１３５】
図１７は、記録媒体に記録されたプログラムを実行するためのコンピュータのハードウェア構成を示す図であり、図１８は、記録媒体に記憶されたプログラムを実行するためのコンピュータの斜視図である。コンピュータとして、ＣＰＵを具備しソフトウエアによる処理や制御を行なうＤＶＤプレーヤ、セットトップボックス、携帯電話などを含む。
【０１３６】
図１７に示すように、コンピュータ３０は、フロッピーディスクドライブ装置、ＣＤ−ＲＯＭドライブ装置、ＤＶＤドライブ装置等の読取装置１２と、オペレーティングシステムを常駐させた作業用メモリ（ＲＡＭ）１４と、記録媒体１０に記憶されたプログラムを記憶するメモリ１６と、ディスプレイといった表示装置１８と、入力装置であるマウス２０及びキーボード２２と、データ等の送受を行うための通信装置２４と、プログラムの実行を制御するＣＰＵ２６とを備えている。コンピュータ３０は、記録媒体１０が読取装置１２に挿入されると、読取装置１２から記録媒体１０に格納された画像予測符号化・復号プログラムにアクセス可能になり、当該画像符号化・復号プログラムによって、本発明による画像符号化装置または画像復号装置として動作することが可能になる。
【０１３７】
図１８に示すように、画像予測符号化プログラムもしくは画像復号プログラは、搬送波に重畳されたコンピュータデータ信号４０としてネットワークを介して提供されるものであってもよい。この場合、コンピュータ３０は、通信装置２４によって受信した画像予測符号化プログラムもしくは画像復号プログラをメモリ１６に格納し、当該画像予測符号化プログラムもしくは画像予測復号プログラムを実行することができる。
【０１３８】
このように、本発明による画像予測符号化装置、画像予測復号装置、画像予測符号化方法、画像予測復号方法、画像予測符号化プログラム、画像予測復号プログラムによれば、従来技術に用いられる外挿の方法で画面内予測信号を生成した場合、対象ブロックの境界から遠く離れる画素に対する予測精度の低下を防ぎ、複雑な絵柄をもつ画像信号を効率よく予測できるようになる。
【０１３９】
つぎに、本実施形態の画像予測符号化装置１００の作用効果について説明する。本実施形態の画像予測符号化装置１００は、入力端子１０１から入力された入力画像をブロック分割器１０２が複数の領域に分割し、分割された上記複数の領域のうちの処理対象である対象領域の対象画素信号に対する予測信号を予測信号生成器１０３が生成する。そして、減算器１０５は、生成された予測信号と対象画素信号との残差信号を生成し、変換器１０６、量子化器１０７、およびエントロピー符号化器１１１は残差信号を符号化して圧縮データを生成することができる。
【０１４０】
ここで、予測信号生成器１０３は、対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に基づいてテキスチャー信号を生成し、生成したテキスチャー信号を予め定めたテキスチャー合成方法を用いて加工することによって予測信号を生成することができる。これにより、画像のテキスチャー合成方法を用いて予測信号を生成するため、対象ブロックの境界から遠く離れる画素に対する予測精度の低下を阻止でき、テキスチャー信号が複雑な場合でも効率よく予測信号を生成することができる。
【０１４１】
また、予測信号生成器１０３は、対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に基づいて、当該隣接領域と相関の高い複数のテキスチャー信号を生成し、生成した複数のテキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて加工することによって予測信号を生成することができる。これにより、対象ブロックと当該対象ブロックに接する「対象隣接領域」との相関が高い性質を利用することができ、対象ブロックの境界から遠く離れる画素に対する予測精度の低下を阻止でき、テキスチャー信号が複雑な場合でも効率よく予測信号を生成することができる。
【０１４２】
また、予測信号生成器１０３は、対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる複数の隣接領域に基づいて、当該複数の隣接領域のそれぞれと相関の高い複数のテキスチャー信号を生成し、生成した複数のテキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて加工することによって予測信号を生成することができる。これにより、対象ブロックと当該対象ブロックに接する「対象隣接領域」との相関が高い性質を利用することができ、対象ブロックの境界から遠く離れる画素に対する予測精度の低下を阻止でき、テキスチャー信号が複雑な場合でも効率よく予測信号を生成することができる。
【０１４３】
また、予測信号生成器１０３は、第１外挿器３０９または第Ｎ外挿器３１０において対象画素信号に隣接する既再生の画素値を繰り返して画素を形成することにより外挿テキスチャー信号を生成し、テキスチャー信号および外挿テキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて合成することにより予測信号を生成することができる。これにより、対象ブロックの境界から遠く離れる画素に対する予測精度の低下を阻止でき、テキスチャー信号が複雑な場合でも効率よく予測信号を生成することができる。
【０１４４】
また、予測信号生成器１０３は、対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に対して相関の高い予測隣接領域を予め定めた既再生画像である探索領域から探索し、当該探索した予測隣接領域に基づいて定められた画像領域をテキスチャー信号とすることができる。これにより、対象ブロックとそれに接する「対象隣接領域」との相関が高い性質を利用して、既再生の画像領域から対象隣接領域に対し誤差の最も少ない領域を予測隣接領域として検出し、その予測隣接領域に隣接すると同時に対象ブロックに対応する画素群を対象ブロックのテキスチャー信号とすることで、テキスチャーが複雑な場合でも対象隣接領域と同じ絵柄の予測信号を生成することができ、また対象ブロックの境界から離れていても同じ絵柄のテキスチャー信号を生成することができる。
【０１４５】
また、エントロピー符号化器１１１は、テキスチャー合成方法を示す関連情報（例えば、重み値、どのテキスチャー生成器を使うかを示す情報など）を符号化し、符号化された符号化信号とともに、符号化された関連情報を出力端子１１２を介して送出することができる。これにより、画像のテキスチャー合成方法を受信側に知らせることができ、受信側ではこの知らされたテキスチャー合成方法を用いて予測信号を生成することができるため、対象ブロックの境界から遠く離れる画素に対する予測精度の低下を阻止でき、テキスチャー信号が複雑な場合でも効率よく予測信号を生成することができる。
【０１４６】
また、テキスチャー合成器２０１は、各テキスチャー生成器３０７、３０８、および第１外挿器３０９ならびに第Ｎ外挿器３１０により生成された、対象画素信号に対する複数のテキスチャー信号に対して、合成器３０１（重み器３０３〜３０６）において予め定めた重み付け係数を用いて重み付け平均処理を行うことにより合成して、予測信号を生成することができる。これにより、テンプレートマッチングによって生成されたテキスチャー信号の合成（平均化）によって、統計的に誤差の少ない予測信号を生成できる効果がある。
【０１４７】
さらに、「対象隣接領域」に基づいて既再生の画像領域とのマッチング（テンプレートマッチング）で求まった差分値が大きな差がない場合における不確定性の課題は、テンプレートマッチングによって生成されたテキスチャー信号の合成（平均化）によって、統計的に誤差の少ない予測信号を生成できる効果がある。また、本発明によれば、複数のテキスチャー信号を合成することによって、それぞれのテキスチャーに含まれる符号化歪を抑える効果があり、誤差の少ない予測信号を生成することができる。
【０１４８】
また、例えばテキスチャー生成器３０７は、対象画素信号と同一の画面内である第１の探索領域から、上記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に基づいて、当該隣接領域と相関の高いテキスチャー信号を少なくとも一つ生成し、例えばテキスチャー生成器３０８は、上記第１の探索領域とは異なる画面である第２の探索領域から上記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に基づいて、当該隣接領域と相関の高いテキスチャー信号を少なくとも一つ生成し、それぞれ生成されたテキスチャー信号を予め定められたテキスチャー合成方法を用いて合成することにより予測信号を生成することができる。これにより、画像のテキスチャー合成方法を用いて予測信号を生成するため、対象ブロックの境界から遠く離れる画素に対する予測精度の低下を阻止でき、テキスチャー信号が複雑な場合でも効率よく予測信号を生成することができる。
【０１４９】
また、入力端子１０１を介して入力した入力画像を複数の領域にブロック分割器１０２は分割し、分割された上記複数の領域のうちの処理対象である対象領域の対象画素信号に対する予測信号を予測信号生成器１０３は生成する。そして、生成された予測信号と上記対象画素信号との残差信号を減算器１０５が生成し、生成された上記残差信号を、変換器１０６、量子化器１０７、およびエントロピー符号化器１１１が符号化して圧縮信号を生成することができる。さらに、予測信号生成器１０３においては、対象画素信号に隣接する既再生の画素値を繰り返して画素を形成することにより少なくとも一つの外挿テキスチャー信号を第１外挿器３０９および第Ｎ外挿器３１０が生成し、上記外挿テキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて合成器３０１が合成することにより予測信号を生成することができる。これにより、対象ブロックの境界から遠く離れる画素に対する予測精度の低下を阻止でき、テキスチャー信号が複雑な場合でも効率よく予測信号を生成することができる。
【０１５０】
つぎに画像予測復号装置９００の作用効果について説明する。画像予測復号装置９００は、入力端子９０１から入力した圧縮データの中から処理対象である対象領域に関する残差信号をデータ解析器９０２が抽出して、逆量子化器９０３および逆変換器９０４において再生残差信号に復元する。そして、テキスチャー合成器９０８は上記対象領域の対象画素信号に対する予測信号を生成し、加算器９０５が生成された予測信号と上記残差信号復元手段により復元された再生残差信号とを加算することによって、上記対象領域の画素信号を復元し、フレームメモリ９０７に復元された画素信号を参照画像として記憶することができる。そして、フレームメモリ９０７に記憶されている、対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に基づいてテキスチャー信号を生成し、生成したテキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて加工することによって予測信号を生成することができる。
【０１５１】
また、テキスチャー合成器９０８は、対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に基づいて、当該隣接領域と相関の高い複数のテキスチャー信号を生成し、生成した複数のテキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて加工することによって予測信号を生成することができる。これにより、対象ブロックと当該対象ブロックに接する「対象隣接領域」との相関が高い性質を利用することができ、対象ブロックの境界から遠く離れる画素に対する予測精度の低下を阻止でき、テキスチャー信号が複雑な場合でも効率よく予測信号を生成することができる。
【０１５２】
また、テキスチャー合成器９０８は、上記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる複数の隣接領域に基づいて、当該複数の隣接領域のそれぞれと相関の高い複数のテキスチャー信号を生成し、生成した複数のテキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて加工することによって予測信号を生成することができる。これにより、対象ブロックと当該対象ブロックに接する「対象隣接領域」との相関が高い性質を利用することができ、対象ブロックの境界から遠く離れる画素に対する予測精度の低下を阻止でき、テキスチャー信号が複雑な場合でも効率よく予測信号を生成することができる。
【０１５３】
また、テキスチャー合成器９０８の第１外挿器１００９または第Ｎ外挿器１０１０が、対象画素信号に隣接する既再生の画素値を繰り返して画素を形成することにより外挿テキスチャー信号を生成し、テキスチャー信号および外挿テキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて合成することにより予測信号を生成することができる。これにより、対象ブロックの境界から遠く離れる画素に対する予測精度の低下を阻止でき、テキスチャー信号が複雑な場合でも効率よく予測信号を生成することができる。
【０１５４】
また、テキスチャー合成器９０８は、対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に対して相関の高い予測隣接領域を予め定めた既再生画像である探索領域から探索し、当該探索した予測隣接領域に基づいて定められた画像領域をテキスチャー信号とすることができる。これにより、対象ブロックとそれに接する「対象隣接領域」との相関が高い性質を利用して、既再生の画像領域から対象隣接領域に対し誤差の最も少ない領域を予測隣接領域として検出し、その予測隣接領域に隣接すると同時に対象ブロックに対応する画素群を対象ブロックのテキスチャー信号とすることで、テキスチャーが複雑な場合でも対象隣接領域と同じ絵柄の予測信号を生成することができ、また対象ブロックの境界から離れていても同じ絵柄のテキスチャー信号を生成することができる。
【０１５５】
また、入力端子９０１から入力された圧縮データには、テキスチャー合成方法を示す関連情報が含まれており、テキスチャー合成器９０８はこの関連情報を利用して対象領域のテキスチャー信号を形成することができる。これにより、受信側ではテキスチャー合成方法を知ることができ、この知らされたテキスチャー合成方法を用いて予測信号を生成することができるため、対象ブロックの境界から遠く離れる画素に対する予測精度の低下を阻止でき、テキスチャー信号が複雑な場合でも効率よく予測信号を生成することができる。
【０１５６】
テキスチャー合成器９０８は、対象画素信号に対する複数のテキスチャー信号に対して、予め定めた重み付け係数を用いて重み付け平均処理を行うことにより合成して、予測信号を生成することができる。これにより、テンプレートマッチングによって生成されたテキスチャー信号の合成（平均化）によって、統計的に誤差の少ない予測信号を生成できる効果がある。
【０１５７】
さらに、「対象隣接領域」に基づいて既再生の画像領域とのマッチング（テンプレートマッチング）で求まった差分値が大きな差がない場合における不確定性の課題は、テンプレートマッチングによって生成されたテキスチャー信号の合成（平均化）によって、統計的に誤差の少ない予測信号を生成できる効果がある。また、本発明によれば、複数のテキスチャー信号を合成することによって、それぞれのテキスチャーに含まれる符号化歪を抑える効果があり、誤差の少ない予測信号を生成することができる。
【０１５８】
また、テキスチャー合成器９０８において、例えば、テキスチャー生成器１００７が対象画素信号と同一の画面内である第１の探索領域から、上記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に基づいて、当該隣接領域と相関の高いテキスチャー信号を少なくとも一つ生成し、また、例えばテキスチャー生成器１００８が上記第１の探索領域とは異なる画面である第２の探索領域から上記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に基づいて、当該隣接領域と相関の高いテキスチャー信号を少なくとも一つ生成し、合成器１００１がそれぞれ生成されたテキスチャー信号を予め定められたテキスチャー合成方法を用いて合成することにより予測信号を生成することができる。これにより、画像のテキスチャー合成方法を用いて予測信号を生成するため、対象ブロックの境界から遠く離れる画素に対する予測精度の低下を阻止でき、テキスチャー信号が複雑な場合でも効率よく予測信号を生成することができる。
【０１５９】
また、画像予測復号装置９００は、データ解析器９０２が圧縮データの中から上記対象領域に関する残差信号を抽出して、逆量子化器９０３および逆変換器９０４が再生残差信号に復元し、テキスチャー合成器９０８が上記対象領域の対象画素信号に対する予測信号を生成する。そして、加算器９０５が予測信号と再生残差信号とを加算することによって、対象領域の画素信号を復元することができる。そして、テキスチャー合成器９０８においては、第１外挿器１００９および第Ｎ外挿器１０１０が対象画素信号に隣接する既再生の画素値を繰り返して画素を形成することにより少なくとも一つの外挿テキスチャー信号を生成し、上記外挿テキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて合成することにより予測信号を生成することができる。これにより、対象ブロックの境界から遠く離れる画素に対する予測精度の低下を阻止でき、テキスチャー信号が複雑な場合でも効率よく予測信号を生成することができる。
【０１６０】
なお、本実施形態によれば、以下の画像予測符号化方法および画像予測復号方法としても捉えることができる。
【０１６１】
すなわち、画像予測符号化方法において、上記予測信号生成ステップは、上記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に基づいて、当該隣接領域と相関の高い複数のテキスチャー信号を生成し、生成した複数のテキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて加工することによって予測信号を生成することが好ましい。
【０１６２】
また、画像予測符号化方法において、上記予測信号生成ステップは、上記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる複数の隣接領域に基づいて、当該複数の隣接領域のそれぞれと相関の高い複数のテキスチャー信号を生成し、生成した複数のテキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて加工することによって予測信号を生成することが好ましい。
【０１６３】
また、画像予測符号化方法において、上記予測信号生成ステップは、さらに、上記対象画素信号に隣接する既再生の画素値を繰り返して画素を形成することにより外挿テキスチャー信号を生成し、上記テキスチャー信号および上記外挿テキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて合成することにより予測信号を生成することが好ましい。
【０１６４】
また、画像予測符号化方法において、上記予測信号生成ステップは、上記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に対して相関の高い予測隣接領域を予め定めた既再生画像である探索領域から探索し、当該探索した予測隣接領域に基づいて定められた画像領域をテキスチャー信号とすることが好ましい。
【０１６５】
また、画像予測復号方法において、上記予測信号生成ステップは、上記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に基づいて、当該隣接領域と相関の高い複数のテキスチャー信号を生成し、生成した複数のテキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて加工することによって予測信号を生成することが好ましい。
【０１６６】
また、画像予測復号方法において、上記予測信号生成ステップは、上記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる複数の隣接領域に基づいて、当該複数の隣接領域のそれぞれと相関の高い複数のテキスチャー信号を生成し、生成した複数のテキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて加工することによって予測信号を生成することが好ましい。
【０１６７】
また、画像予測復号方法において、上記予測信号生成ステップは、さらに、上記対象画素信号に隣接する既再生の画素値を繰り返して画素を形成することにより外挿テキスチャー信号を生成し、上記テキスチャー信号および上記外挿テキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて合成することにより予測信号を生成することが好ましい。
【０１６８】
また、画像予測復号方法において、上記予測信号生成ステップは、上記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に対して相関の高い予測隣接領域を予め定めた既再生画像である探索領域から探索し、当該探索した予測隣接領域に基づいて定められた画像領域をテキスチャー信号とすることが好ましい。
【０１６９】
つぎに、本発明の特徴について列挙する。
［発明１］
入力画像を複数の領域に分割する領域分割手段と、
前記領域分割手段により分割された前記複数の領域のうちの処理対象である対象領域の対象画素信号に対する予測信号を生成する予測信号生成手段と、
前記予測信号生成手段により生成された予測信号と前記対象画素信号との残差信号を生成する残差信号生成手段と、
前記残差信号生成手段により生成された前記残差信号を符号化して圧縮データを生成する符号化手段と、を備え、
前記予測信号生成手段は、前記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に基づいてテキスチャー信号を生成し、生成したテキスチャー信号を予め定めたテキスチャー合成方法を用いて加工することによって予測信号を生成することを特徴とする画像予測符号化装置。
［発明２］
前記予測信号生成手段は、前記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に基づいて、当該隣接領域と相関の高い複数のテキスチャー信号を生成し、生成した複数のテキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて加工することによって予測信号を生成することを特徴とする発明１に記載の画像予測符号化装置。
［発明３］
前記予測信号生成手段は、前記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる複数の隣接領域に基づいて、当該複数の隣接領域のそれぞれと相関の高い複数のテキスチャー信号を生成し、生成した複数のテキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて加工することによって予測信号を生成することを特徴とする発明１に記載の画像予測符号化装置。
［発明４］
前記予測信号生成手段は、さらに、前記対象画素信号に隣接する既再生の画素値を繰り返して画素を形成することにより外挿テキスチャー信号を生成し、
前記テキスチャー信号および前記外挿テキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて合成することにより予測信号を生成することを特徴とする発明１から３のいずれか１項に記載の画像予測符号化装置。
［発明５］
前記予測信号生成手段は、前記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に対して相関の高い予測隣接領域を予め定めた既再生画像である探索領域から探索し、当該探索した予測隣接領域に基づいて定められた画像領域をテキスチャー信号とすることを特徴とする発明１から４のいずれか１項に記載の画像予測符号化装置。
［発明６］
前記符号化手段は、前記テキスチャー合成方法を示す関連情報を符号化し、
前記符号化手段により符号化された符号化信号とともに、符号化された前記関連情報を送出する送出手段を備えることを特徴とする発明１から５のいずれか１項に記載の画像予測符号化装置。
［発明７］
前記予測信号生成手段は、前記対象画素信号に対する複数のテキスチャー信号に対して、予め定めた重み付け係数を用いて重み付け平均処理を行うことにより合成して、予測信号を生成することを特徴とする発明２から６のいずれか１項に記載の画像予測符号化装置。
［発明８］
前記予測信号生成手段は、対象画素信号と同一の画面内である第１の探索領域から、前記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に基づいて、当該隣接領域と相関の高いテキスチャー信号を少なくとも一つ生成し、
前記第１の探索領域とは異なる画面である第２の探索領域から前記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に基づいて、当該隣接領域と相関の高いテキスチャー信号を少なくとも一つ生成し、
それぞれ生成されたテキスチャー信号を予め定められたテキスチャー合成方法を用いて合成することにより予測信号を生成することを特徴とする発明２から７のいずれか１項に記載の画像予測符号化装置。
［発明９］
入力画像を複数の領域に分割する領域分割手段と、
前記領域分割手段により分割された前記複数の領域のうちの処理対象である対象領域の対象画素信号に対する予測信号を生成する予測信号生成手段と、
前記予測信号生成手段により生成された予測信号と前記対象画素信号との残差信号を生成する残差信号生成手段と、
前記残差信号生成手段により生成された前記残差信号を符号化して圧縮信号を生成する符号化手段と、を備え、
前記予測信号生成手段は、
前記対象画素信号に隣接する既再生の画素値を繰り返して画素を形成することにより少なくとも一つ外挿テキスチャー信号を生成し、
前記少なくとも一つ外挿テキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて合成することにより予測信号を生成することを特徴とする画像予測符号化装置。
［発明１０］
圧縮データの中から処理対象である対象領域に関する残差信号を抽出して再生残差信号に復元する残差信号復元手段と、
前記対象領域の対象画素信号に対する予測信号を生成する予測信号生成手段と、
前記予測信号生成手段により生成された予測信号と前記残差信号復元手段により復元された再生残差信号とを加算することによって、前記対象領域の画素信号を復元する画像復元手段と、
を備え、
前記予測信号生成手段は、対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に基づいてテキスチャー信号を生成し、生成したテキスチャー信号を予め定めたテキスチャー合成方法を用いて加工することによって予測信号を生成することを特徴とする画像予測復号装置。
［発明１１］
前記予測信号生成手段は、前記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に基づいて、当該隣接領域と相関の高い複数のテキスチャー信号を生成し、生成した複数のテキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて加工することによって予測信号を生成することを特徴とする発明１０に記載の画像予測復号装置。
［発明１２］
前記予測信号生成手段は、前記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる複数の隣接領域に基づいて、当該複数の隣接領域のそれぞれと相関の高い複数のテキスチャー信号を生成し、生成した複数のテキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて加工することによって予測信号を生成することを特徴とする発明１０に記載の画像予測復号装置。
［発明１３］
前記予測信号生成手段は、さらに、前記対象画素信号に隣接する既再生の画素値を繰り返して画素を形成することにより外挿テキスチャー信号を生成し、
前記テキスチャー信号および前記外挿テキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて合成することにより予測信号を生成することを特徴とする発明１０から１２のいずれか１項に記載の画像予測復号装置。
［発明１４］
前記予測信号生成手段は、前記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に対して相関の高い予測隣接領域を予め定めた既再生画像である探索領域から探索し、当該探索した予測隣接領域に基づいて定められた画像領域をテキスチャー信号とすることを特徴とする発明１０から１３のいずれか１項に記載の画像予測復号装置。
［発明１５］
前記圧縮データは、テキスチャー合成方法を示す関連情報を含み、
前記予測信号生成手段は、前記関連情報を利用して前記対象領域のテキスチャー信号を形成することを特徴とする発明１０から１４のいずれか１項に記載の画像予測復号装置。
［発明１６］
前記予測信号生成手段は、前記対象画素信号に対する複数のテキスチャー信号に対して、予め定めた重み付け係数を用いて重み付け平均処理を行うことにより合成して、予測信号を生成することを特徴とする発明１１から１５のいずれか１項に記載の画像予測復号装置。
［発明１７］
前記予測信号生成手段は、対象画素信号と同一の画面内である第１の探索領域から、前記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に基づいて、当該隣接領域と相関の高いテキスチャー信号を少なくとも一つ生成し、
前記第１の探索領域とは異なる画面である第２の探索領域から前記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に基づいて、当該隣接領域と相関の高いテキスチャー信号を少なくとも一つ生成し、
それぞれ生成されたテキスチャー信号を合成することにより予測信号を生成することを特徴とする発明１１から１６のいずれか１項に記載の画像予測復号装置。
［発明１８］
圧縮データの中から前記対象領域に関する残差信号を抽出して再生残差信号に復元する残差信号復元手段と、
前記対象領域の対象画素信号に対する予測信号を生成する予測信号生成手段と、
前記予測信号と前記再生残差信号とを加算することによって、前記対象領域の画素信号を復元する画像復元手段と、
を備え、
前記予測信号生成手段は、
前記対象画素信号に隣接する既再生の画素値を繰り返して画素を形成することにより少なくとも一つの外挿テキスチャー信号を生成し、
前記少なくとも一つの外挿テキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて合成することにより予測信号を生成することを特徴とする画像予測復号装置。
［発明１９］
入力画像を複数の領域に分割する領域分割ステップと、
前記領域分割ステップにより分割された前記複数の領域のうちの処理対象である対象領域の対象画素信号に対する予測信号を生成する予測信号生成ステップと、
前記予測信号生成ステップにより生成された予測信号と前記対象画素信号との残差信号を生成する残差信号生成ステップと、
前記残差信号生成ステップにより生成された前記残差信号を符号化して圧縮データを生成する符号化ステップと、を備え、
前記予測信号生成ステップは、前記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に基づいてテキスチャー信号を生成し、生成したテキスチャー信号を予め定めたテキスチャー合成方法を用いて加工することによって予測信号を生成することを特徴とする画像予測符号化方法。
［発明２０］
入力画像を複数の領域に分割する領域分割ステップと、
前記領域分割ステップにより分割された前記複数の領域のうちの処理対象である対象領域の対象画素信号に対する予測信号を生成する予測信号生成ステップと、
前記予測信号生成ステップにより生成された予測信号と前記対象画素信号との残差信号を生成する残差信号生成ステップと、
前記残差信号生成ステップにより生成された前記残差信号を符号化して圧縮信号を生成する符号化ステップと、を備え、
前記予測信号生成ステップは、
前記対象画素信号に隣接する既再生の画素値を繰り返して画素を形成することにより外挿テキスチャー信号を生成し、
前記外挿テキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて合成することにより予測信号を生成することを特徴とする画像予測符号化方法。
［発明２１］
圧縮データの中から処理対象である対象領域に関する残差信号を抽出して再生残差信号に復元する残差信号復元ステップと、
前記対象領域の対象画素信号に対する予測信号を生成する予測信号生成ステップと、
前記予測信号生成ステップにより生成された予測信号と前記残差信号復元ステップにより復元された再生残差信号とを加算することによって、前記対象領域の画素信号を復元する画像復元ステップと、
を備え、
前記予測信号生成ステップは、対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に基づいてテキスチャー信号を生成し、生成したテキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて加工することによって予測信号を生成することを特徴とする画像予測復号方法。
［発明２２］
圧縮データの中から前記対象領域に関する残差信号を抽出して再生残差信号に復元する残差信号復元ステップと、
前記対象領域の対象画素信号に対する予測信号を生成する予測信号生成ステップと、
前記予測信号と前記再生残差信号とを加算することによって、前記対象領域の画素信号を復元する画像復元ステップと、
を備え、
前記予測信号生成ステップは、
前記対象画素信号に隣接する既再生の画素値を繰り返して画素を形成することにより外挿テキスチャー信号を生成し、
前記外挿テキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて合成することにより予測信号を生成することを特徴とする画像予測復号方法。
［発明２３］
入力画像を複数の領域に分割する領域分割モジュールと、
前記領域分割モジュールにより分割された前記複数の領域のうちの処理対象である対象領域の対象画素信号に対する予測信号を生成する予測信号生成モジュールと、
前記予測信号生成モジュールにより生成された予測信号と前記対象画素信号との残差信号を生成する残差信号生成モジュールと、
前記残差信号生成モジュールにより生成された前記残差信号を符号化して圧縮データを生成する符号化モジュールと、を備え、
前記予測信号生成モジュールは、前記対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に基づいてテキスチャー信号を生成し、生成したテキスチャー信号を予め定めたテキスチャー合成方法を用いて加工することによって予測信号を生成することを特徴とする画像予測符号化プログラム。
［発明２４］
入力画像を複数の領域に分割する領域分割モジュールと、
前記領域分割モジュールにより分割された前記複数の領域のうちの処理対象である対象領域の対象画素信号に対する予測信号を生成する予測信号生成モジュールと、
前記予測信号生成モジュールにより生成された予測信号と前記対象画素信号との残差信号を生成する残差信号生成モジュールと、
前記残差信号生成モジュールにより生成された前記残差信号を符号化して圧縮信号を生成する符号化モジュールと、を備え、
前記予測信号生成モジュールは、
前記対象画素信号に隣接する既再生の画素値を繰り返して画素を形成することにより外挿テキスチャー信号を生成し、
前記外挿テキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて合成することにより予測信号を生成することを特徴とする画像予測符号化プログラム。
［発明２５］
圧縮データの中から処理対象である対象領域に関する残差信号を抽出して再生残差信号に復元する残差信号復元モジュールと、
前記対象領域の対象画素信号に対する予測信号を生成する予測信号生成モジュールと、
前記予測信号生成モジュールにより生成された予測信号と前記残差信号復元モジュールにより復元された再生残差信号とを加算することによって、前記対象領域の画素信号を復元する画像復元モジュールと、
を備え、
前記予測信号生成モジュールは、対象画素信号に隣接する既再生の画素信号からなる隣接領域に基づいてテキスチャー信号を生成し、生成したテキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて加工することによって予測信号を生成することを特徴とする画像予測復号プログラム。
［発明２６］
圧縮データの中から前記対象領域に関する残差信号を抽出して再生残差信号に復元する残差信号復元モジュールと、
前記対象領域の対象画素信号に対する予測信号を生成する予測信号生成モジュールと、
前記予測信号と前記再生残差信号とを加算することによって、前記対象領域の画素信号を復元する画像復元モジュールと、
を備え、
前記予測信号生成モジュールは、
前記対象画素信号に隣接する既再生の画素値を繰り返して画素を形成することにより外挿テキスチャー信号を生成し、
前記外挿テキスチャー信号を予め定めた合成方法を用いて合成することにより予測信号を生成することを特徴とする画像予測復号プログラム。
【符号の説明】
【０１７０】
１００…画像予測符号化装置、１０１…入力端子、１０２…ブロック分割器、１０３…予測信号生成器、１０４…フレームメモリ、１０５…減算器、１０６…変換器、１０７…量子化器、１０８…逆量子化器、１０９…逆変換器、１１０…加算器、１１１…エントロピー符号化器、１１２…出力端子、２０１…テキスチャー合成器、２０２…テキスチャー信号決定器、３０１…合成器、３０２…加算器、３０７…テキスチャー生成器、３０８…テキスチャー生成器、３０９…第１外挿器、３１０…第Ｎ外挿器、９００…画像予測復号装置、９０１…入力端子、９０２…データ解析器、９０３…逆量子化器、９０４…逆変換器、９０５…加算器、９０６…出力端子、９０７…フレームメモリ、９０８…テキスチャー合成器、１００１…合成器、１００７…テキスチャー生成器、１００８…テキスチャー生成器、１００９…第１外挿器、１０１０…第Ｎ外挿器。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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