(57)【要約】【課題】量子化パラメータの予測値の精度を向上させる。【解決手段】画像が分割されたブロック毎に周波数変換し、量子化パラメータを用いて量子化を行う画像符号化装置であって、画面間予測が行われた処理対象ブロックを含む画像内の符号化済みブロックと、処理対象ブロックの動きベクトルが参照する参照画像内で、符号化済みブロックに類似する類似ブロックとを符号化済みブロックの動きを考慮して選択する選択部と、処理対象ブロックの動きベクトルが参照するブロックの量子化パラメータに、選択部により選択された符号化済みブロック及び類似ブロックの量子化パラメータの差分値を加算した値を、処理対象ブロックの量子化パラメータの予測値にする予測部と、を備える。【選択図】図２
2014049875.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像が分割されたブロック毎に周波数変換し、量子化パラメータを用いて量子化を行う画像符号化装置であって、
画面間予測が行われた処理対象ブロックを含む画像内の符号化済みブロックと、前記処理対象ブロックの動きベクトルが参照する参照画像内で、前記符号化済みブロックに類似する類似ブロックとを前記符号化済みブロックの動きを考慮して選択する選択部と、
前記処理対象ブロックの動きベクトルが参照するブロックの量子化パラメータに、前記選択部により選択された符号化済みブロック及び前記類似ブロックの量子化パラメータの差分値を加算した値を、前記処理対象ブロックの量子化パラメータの予測値にする予測部と、
を備える画像符号化装置。
【請求項２】
前記選択部は、
前記符号化済みブロックを順に探索し、該符号化済みブロックの動きベクトルが前記参照画像内のブロックを参照する場合、該ブロックを前記類似ブロックとする請求項１記載の画像符号化装置。
【請求項３】
前記選択部は、
前記類似ブロックを前記参照画像の左上ブロックとし、前記左上ブロックから、前記動きベクトルの逆方向ベクトルが参照する位置にある符号化済みブロックを選択する請求項１記載の画像符号化装置。
【請求項４】
前記選択部は、
前記処理対象ブロックと同じ動きベクトルを有する符号化済みブロックと、該符号化済みブロックの動きベクトルが参照する前記参照画像内の類似ブロックとを選択する請求項１記載の画像符号化装置。
【請求項５】
請求項１乃至４いずれか一項に記載の画像符号化装置により符号化されたストリームを復号する画像復号装置であって、
前記ストリームをエントロピー復号する復号部と、
復号された量子化パラメータの差分値と、生成された量子化パラメータの予測値とを用いて逆量子化処理を行う逆量子化部と、
を備える画像復号装置。
【請求項６】
画像が分割されたブロック毎に周波数変換し、量子化パラメータを用いて量子化を行うために、コンピュータに、
画面間予測が行われた処理対象ブロックを含む画像内の符号化済みブロックと、前記処理対象ブロックの動きベクトルが参照する参照画像内で、前記符号化済みブロックに類似する類似ブロックとを前記符号化済みブロックの動きを考慮して選択する選択ステップと、
前記処理対象ブロックの動きベクトルが参照するブロックの量子化パラメータに、前記選択された符号化済みブロック及び類似ブロックの量子化パラメータの差分値を加算した値を、前記処理対象ブロックの量子化パラメータの予測値にする予測ステップと
を実行させるための画像符号化プログラム。
【請求項７】
請求項１乃至４いずれか一項に記載の画像符号化装置により符号化されたストリームを復号するために、コンピュータに、
前記ストリームをエントロピー復号する復号ステップと、
復号された量子化パラメータの差分値と、生成された量子化パラメータの予測値とを用いて逆量子化処理を行う逆量子化ステップと、
を実行させるための画像復号プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像の画面間予測を行う画像符号化装置、画像復号装置、画像符号化プログラム及び画像復号プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＰＥＧ（Moving Picture Experts Group）−２、Ｈ．２６４／ＡＶＣ（Advanced Video Coding）、又は規格化作業中のＨＥＶＣ（High Efficiency Video Coding）などの圧縮符号化方式では、映像信号の各フレームをブロックと呼ばれる矩形領域に分割する。
【０００３】
これらの圧縮符号化方式では、ブロックを単位として画像信号を周波数領域の信号に変換する変換符号化が採用されている。変換された周波数領域の信号は、量子化により代表値に置き換えられ、この代表値の置き換えの程度により映像情報の圧縮の度合いを制御する。
【０００４】
量子化は、入力信号をある数値で除算することで実現する。除算する数値は量子化パラメータ（Ｑｐ）によって制御する。量子化パラメータは、ブロック単位で変化、制御されることにより、全体の圧縮率と画質を定める。
【０００５】
ＭＰＥＧ−２やＨ．２６４／ＡＶＣ規格では、マクロブロックと呼ばれる１６×１６画素サイズのブロックを単位に処理がなされ、量子化パラメータはマクロブロックごとに変換させることが可能な仕組みになっている。
【０００６】
一方、ＨＥＶＣ規格では、ＣＵ（Coding Unit）と呼ばれる可変サイズブロックが導入されており、このＣＵを階層的に分割した小さなＴＵ（Transformation Unit）を単位として周波数変換や量子化が行われる。ＨＥＶＣ規格における量子化パラメータは、ＣＵを単位として制御する仕組みで現在検討されている。
【０００７】
マクロブロックやＣＵの単位で変化する量子化パラメータの値は、復号側で必要な情報であるため、符号化して復号側に送信する。各マクロブロックや各ＣＵの量子化パラメータをそのまま符号化すると情報量が膨大になるため、符号化済みのマクロブロックやＣＵの量子化パラメータとの差分（delta Qp）が算出され、この差分値が符号化される。
【０００８】
ＨＥＶＣ規格で検討中の差分算出の参照先として、同一フレーム内での近傍ＣＵの他に、画面間符号化されたフレームに関しては、動きベクトルを用いて参照先の先頭ブロックを利用する方法がある（非特許文献１）
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】H.Aoki, K. Chono and Y. Senda, "CE4 Subtest 2: QP prediction based on intra/inter prediction (test 2.4.b)", JCT-VC document JCTVC-F103, Joint Collaborative Team on Video Coding (JCT-VC) of ITU-T SG16 WP3 and ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 6th meeting, Torino, Italy, July 2011
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従来技術では、処理対象ブロックの動きベクトルの参照先フレームを利用する際、フレーム全体の量子化パラメータとして、参照先フレームの量子化パラメータは参照フレームの先頭ブロックに位置が固定され、処理対象フレームの左上ブロックとの量子化パラメータの差分値が用いられる。
【００１１】
しかしながら、所定の固定位置にあるブロック同士の量子化パラメータを用いても、このフレーム間には動きがあることが予想される。従来技術では、フレーム全体の量子化パラメータ差分値の計算にこの動きを利用していないため、利用する２つのブロックは必ずしも類似するとは限らない。よって、従来技術では、量子化パラメータの予測値の精度は高いとは言えなかった。
【００１２】
そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、量子化パラメータの予測値の精度を向上させることができる画像符号化装置、画像復号装置及び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】
【００１３】
本発明の一態様における画像符号化装置は、画像が分割されたブロック毎に周波数変換し、量子化パラメータを用いて量子化を行う画像符号化装置であって、画面間予測が行われた処理対象ブロックを含む画像内の符号化済みブロックと、前記処理対象ブロックの動きベクトルが参照する参照画像内で、前記符号化済みブロックに類似する類似ブロックとを前記符号化済みブロックの動きを考慮して選択する選択部と、前記処理対象ブロックの動きベクトルが参照するブロックの量子化パラメータに、前記選択部により選択された符号化済みブロック及び前記類似ブロックの量子化パラメータの差分値を加算した値を、前記処理対象ブロックの量子化パラメータの予測値にする予測部と、を備える。
【００１４】
また、前記選択部は、前記符号化済みブロックを順に探索し、該符号化済みブロックの動きベクトルが前記参照画像内のブロックを参照する場合、該ブロックを前記類似ブロックとしてもよい。
【００１５】
また、前記選択部は、前記類似ブロックを前記参照画像の左上ブロックとし、前記左上ブロックから、前記動きベクトルの逆方向ベクトルが参照する位置にある符号化済みブロックを選択してもよい。
【００１６】
また、前記選択部は、前記処理対象ブロックと同じ動きベクトルを有する符号化済みブロックと、該符号化済みブロックの動きベクトルが参照する前記参照画像内の類似ブロックとを選択してもよい。
【００１７】
また、本発明の他の態様における画像復号装置は、前記画像符号化装置により符号化されたストリームを復号する画像復号装置であって、前記ストリームをエントロピー復号する復号部と、復号された量子化パラメータの差分値と、生成された量子化パラメータの予測値とを用いて逆量子化処理を行う逆量子化部と、を備える。
【００１８】
また、本発明の他の態様における画像符号化プログラムは、画像が分割されたブロック毎に周波数変換し、量子化パラメータを用いて量子化を行うために、コンピュータに、画面間予測が行われた処理対象ブロックを含む画像内の符号化済みブロックと、前記処理対象ブロックの動きベクトルが参照する参照画像内で、前記符号化済みブロックに類似する類似ブロックとを前記符号化済みブロックの動きを考慮して選択する選択ステップと、前記処理対象ブロックの動きベクトルが参照するブロックの量子化パラメータに、前記選択された符号化済みブロック及び類似ブロックの量子化パラメータの差分値を加算した値を、前記処理対象ブロックの量子化パラメータの予測値にする予測ステップと、を実行させる。
【００１９】
また、本発明の他の態様における画像復号プログラムは、前記画像符号化装置により符号化されたストリームを復号するために、コンピュータに、前記ストリームをエントロピー復号する復号ステップと、復号された量子化パラメータの差分値と、生成された量子化パラメータの予測値とを用いて逆量子化処理を行う逆量子化ステップと、を実行させる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、量子化パラメータの予測値の精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施例１における画像符号化装置の概略構成の一例を示すブロック図。
【図２】実施例１における量子化部、エントロピー符号化部の概略構成の一例を示すブロック図。
【図３】実施例１における量子化パラメータ予測部の概略構成の一例を示すブロック図。
【図４】ブロック選択例（その１）を示す図。
【図５】ブロック選択例（その２）を示す図。
【図６】ブロック選択例（その３）を示す図。
【図７】実施例１における量子化パラメータの予測値算出処理の一例を示すフローチャート。
【図８】実施例２における画像復号装置の概略構成の一例を示すブロック図。
【図９】実施例３における画像処理装置の概略構成の一例を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。
【００２３】
［実施例１］
＜構成＞
図１は、実施例１における画像符号化装置１０の概略構成の一例を示すブロック図である。図１に示す例では、画像符号化装置１０は、前処理部１００、予測誤差信号生成部１０１、直交変換部１０２、量子化部１０３、エントロピー符号化部１０４、逆量子化部１０５、逆直交変換部１０６、復号画像生成部１０７、デブロッキングフィルタ部１０８、ループフィルタ部１０９、復号画像記憶部１１０、イントラ予測部１１１、インター予測部１１２、動きベクトル計算部１１３、及び予測画像選択部１１５を有する。各部についての概略を以下に説明する。
【００２４】
前処理部１００は、ピクチャタイプに合わせてピクチャを並べ替え、ピクチャタイプ及びフレームごとのフレーム画像等を順次出力する。また、前処理部１００は、符号化のためのブロック分割なども行う。
【００２５】
予測誤差信号生成部１０１は、入力された動画像データの符号化対象画像が、例えば３２×３２、１６×１６、８×８画素などのブロック（ＣＵ）に分割されたブロックデータを取得する。
【００２６】
予測誤差信号生成部１０１は、そのブロックデータと、予測画像選択部１１５から出力される予測画像のブロックデータとにより、予測誤差信号を生成する。予測誤差信号生成部１０１は、生成された予測誤差信号を直交変換部１０２に出力する。
【００２７】
直交変換部１０２は、入力された予測誤差信号を変換単位（ＴＵ）で直交変換処理する。直交変換部１０２は、直交変換処理によって水平及び垂直方向の周波数成分に分離された信号を量子化部１０３に出力する。
【００２８】
量子化部１０３は、直交変換部１０２からの出力信号を量子化する。量子化部１０３は、量子化することによって出力信号の符号量を低減し、この出力信号をエントロピー符号化部１０４及び逆量子化部１０５に出力する。
【００２９】
また、量子化部１０３は、復号済み画像内の量子化パラメータを用いて量子化パラメータの予測値を生成する。量子化パラメータの予測値の生成処理については後述する。量子化部１０３は、量子化に用いた量子化パラメータをエントロピー符号化部１０４に出力する。
【００３０】
エントロピー符号化部１０４は、量子化部１０３からの出力信号や動きベクトル計算部１１３から出力された動きベクトル情報やループフィルタ部１０９からのフィルタ係数などをエントロピー符号化して出力する。
【００３１】
また、エントロピー符号化部１０４は、量子化パラメータを符号化する。このとき、エントロピー符号化部１０４は、復号画像記憶部１１０に記憶された参照画像内のブロックを用いて量子化パラメータを符号化する。量子化パラメータの符号化処理については、後述する。エントロピー符号化とは、シンボルの出現頻度に応じて可変長の符号を割り当てる方式をいう。
【００３２】
逆量子化部１０５は、量子化部１０３からの出力信号を逆量子化してから逆直交変換部１０６に出力する。逆直交変換部１０６は、逆量子化部１０５からの出力信号を逆直交変換処理してから復号画像生成部１０７に出力する。これら逆量子化部１０５及び逆直交変換部１０６によって復号処理が行われることにより、符号化前の予測誤差信号と同程度の信号が得られる。
【００３３】
復号画像生成部１０７は、インター予測部１１２で動き補償された画像のブロックデータと、逆量子化部１０５及び逆直交変換部１０６により復号処理された予測誤差信号とを加算する。復号画像生成部１０７は、加算して生成した復号画像のブロックデータを、デブロッキングフィルタ部１０８に出力する。
【００３４】
デブロッキングフィルタ部１０８は、復号画像生成部１０７から出力された復号画像に対し、ブロック歪を低減するためのフィルタをかけ、ループフィルタ部１０９に出力する。
【００３５】
ループフィルタ部１０９は、例えばＡＬＦ（Adaptive Loop Filter）であり、デブロッキングフィルタ処理された復号画像と、入力画像とを用いてフィルタ処理を行う。フィルタ処理は、例えばウィナーフィルタ（Wiener Filter）が用いられるが、その他のフィルタでも良い。
【００３６】
また、ループフィルタ部１０９は、入力画像を所定サイズ毎のグループに分け、グループ毎に適切なフィルタ係数を生成する。ループフィルタ部１０９は、デブロッキングフィルタ処理された復号画像を、所定サイズ毎にグループ分けし、生成したフィルタ係数を用いてグループ毎にフィルタ処理を行う。ループフィルタ部１０９は、フィルタ処理結果を復号画像記憶部１１０に出力し、参照画像として蓄積させる。所定サイズは、例えば、直交変換サイズである。
【００３７】
復号画像記憶部１１０は、入力した復号画像のブロックデータを新たな参照画像のデータとして記憶し、イントラ予測部１１１、インター予測部１１２及び動きベクトル計算部１１３に出力する。
【００３８】
イントラ予測部１１１は、符号化対象画像の処理対象ブロックに対して、すでに符号化された参照画素から予測画像のブロックデータを生成する。
【００３９】
インター予測部１１２は、復号画像記憶部１１０から取得した参照画像のデータを動きベクトル計算部１１３から提供される動きベクトルで動き補償する。これにより、動き補償された参照画像としてのブロックデータが生成される。
【００４０】
動きベクトル計算部１１３は、符号化対象画像におけるブロックデータと、復号画像記憶部１１０から取得する参照画像とを用いて、動きベクトルを求める。動きベクトルとは、ブロック単位で参照画像内から処理対象ブロックに最も類似している位置を探索するブロックマッチング技術を用いて求められるブロック単位の空間的なずれを示す値である。
【００４１】
動きベクトル計算部１１３は、求めた動きベクトルをインター予測部１１２に出力し、動きベクトルや参照画像を示す情報を含む動きベクトル情報をエントロピー符号化部１０４に出力する。
【００４２】
イントラ予測部１１１とインター予測部１１２から出力されたブロックデータは、予測画像選択部１１５に入力される。
【００４３】
予測画像選択部１１５は、イントラ予測部１１１とインター予測部１１２から取得したブロックデータのうち、どちらか一方のブロックデータを予測画像として選択する。選択された予測画像は、予測誤差信号生成部１０１に出力される。
【００４４】
画像符号化装置１０の上記構成はあくまでも一例であり、実装の仕方によって構成を変更してもよく、例えば複数の部をまとめて構成してもよい。
【００４５】
＜量子化パラメータの予測＞
次に、実施例１における量子化パラメータの予測について説明する。実施例１では、処理対象ブロックの動きベクトルの参照画像と、処理対象画像との量子化パラメータの変動を考慮した量子化パラメータの予測値を生成する。
【００４６】
《構成》
図２は、実施例１における量子化部１０３、エントロピー符号化部１０４の概略構成の一例を示すブロック図である。なお、エントロピー符号化部１０４では、量子化パラメータに関する構成を説明し、その他の一般的な構成については説明しない。
【００４７】
図２に示す例では、量子化部１０３は、量子化制御部２０１、量子化パラメータ決定部２０３、及び量子化処理部２０５を有し、エントロピー符号化部１０４は、量子化パラメータ予測部２０７及びパラメータ符号化部２０９を有する。
【００４８】
量子化制御部２０１は、直交変換部１０２から取得した係数信号に対し、例えば符号化単位で量子化制御情報を設定する。量子化制御情報は、量子化ステップとも呼ばれる。量子化制御部２０１は、例えば、変換単位の係数信号に基づいて、ビットレートや所望の画質に応じて符号化単位の量子化制御情報を設定する。
【００４９】
量子化制御部２０１は、例えば予め設定された情報量を、１つのＣＵへの割当量に換算した上で、係数信号の特性などに応じて量子化制御情報を設定する。量子化制御情報の設定については、この方法に限られるものではない。
【００５０】
量子化パラメータ決定部２０３は、量子化制御部２０１により設定された量子化制御情報に基づき、量子化制御を施すための量子化パラメータを決定する。例えば、量子化パラメータと量子化ステップの対数とは、比例する関係にある。
【００５１】
量子化パラメータ決定部２０３は、この比例関係を用いて、量子化制御情報から量子化パラメータを決定する。量子化パラメータ決定部２０３は、決定した量子化パラメータを、量子化処理部２０５、及び量子化パラメータ予測部２０７に出力する。
【００５２】
量子化処理部２０５は、量子化パラメータ決定部２０３から取得した量子化パラメータを用いて、係数信号を量子化する。量子化は、例えばＨ．２６４やＨＥＶＣなどの公知の技術を用いればよい。量子化処理部２０５は、量子化した係数信号をエントロピー符号化部１０４、逆量子化部１０５に出力する。
【００５３】
量子化パラメータ予測部２０７は、量子化パラメータ決定部２０３から量子化パラメータを取得すると、取得した量子化パラメータの処理対象ブロックを特定する。量子化パラメータ予測部２０７は、処理対象ブロックに対し、符号化済みブロックの量子化パラメータを用いて量子化パラメータの予測値を生成する。予測値の生成は、図３を用いて後述する。量子化パラメータ予測部２０７は、予測した予測値をパラメータ符号化部２０９に出力する。
【００５４】
パラメータ符号化部２０９は、量子化パラメータ予測部２０７から取得した量子化パラメータの予測値と、処理対象ブロックの量子化パラメータとの差分を算出し、その差分値を符号化する。符号化した差分値は、ストリームに含められる。
【００５５】
図３は、実施例１における量子化パラメータ予測部２０７の概略構成の一例を示すブロック図である。図３に示す量子化パラメータ予測部２０７は、ブロック選択部３０１及び予測部３０３を有する。
【００５６】
ブロック選択部３０１は、処理対象ブロックの動きベクトルを動きベクトル計算部１１３から取得し、この動きベクトルが参照するブロックを特定する。「動きベクトルが参照するブロック（参照ブロックとも呼ぶ）」とは、動きベクトルが指し示す参照画像内のブロックをいう。
【００５７】
また、ブロック選択部３０１は、画面間予測が行われた処理対象ブロックを含む画像内の符号化済みブロックを選択し、処理対象ブロックの動きベクトルが参照する参照画像内で、符号化済みブロックに類似するブロック（類似ブロックとも呼ぶ）を符号化済みブロックの動きを考慮して選択する。
【００５８】
これにより、類似するブロック間の量子化パラメータを用いることで、全体画像間の量子化パラメータの違いによる影響を小さくすることができる。
【００５９】
ブロック選択部３０１は、参照画像内のブロックのデータを、復号画像記憶部１１０から取得する。ブロック選択部３０１は、処理対象ブロックの動きベクトルが参照するブロック、及び選択した符号化済みブロックと参照画像内の類似ブロックとを示す情報を予測部３０３に出力する。
【００６０】
予測部３０３は、ブロック選択部３０１からブロックの情報を取得する。予測部３０３は、処理対象ブロックの動きベクトルが参照するブロックの量子化パラメータに、ブロック選択部３０１により選択された符号化済みブロック及び類似ブロックの量子化パラメータの差分値を加算した値を、処理対象ブロックの量子化パラメータの予測値にする。
【００６１】
つまり、予測部３０３は、以下の式（１）により量子化パラメータの予測値を生成する。
予測値＝Ｑｐ＿ｒ＋Ｑｐ＿ｃｆ−Ｑｐ＿ｒｆ  ・・・式（１）
Ｑｐ＿ｒ：処理対象ブロックの動きベクトルが参照するブロックの量子化パラメータ
Ｑｐ＿ｃｆ：選択された符号化済みブロックの量子化パラメータ
Ｑｐ＿ｒｆ：選択された類似ブロックの量子化パラメータ
予測部３０３は、各ブロックの量子化パラメータを、どの画像のどの位置にあるブロックの量子化パラメータであるかを記憶したバッファなどから取得する。予測部３０３は、処理対象ブロックに対する量子化パラメータの予測値をパラメータ符号化部２０９に出力する。
【００６２】
＜具体例＞
次に、ブロック選択部３０１により選択されたブロックについて具定例を用いて説明する。
【００６３】
図４は、ブロック選択例（その１）を示す図である。図４に示す例では、処理対象画像ｆｒ１０１内の処理対象ブロックｂｋ１０１の動きベクトルが参照するブロックｂｋ１１１を、参照画像ｆｒ１１０内から選択する。
【００６４】
ブロック選択部３０１は、符号化済みブロックを左上から順に探索し、この符号化済みブロックの動きベクトルが参照画像内のブロックを参照する場合、このブロックを類似ブロックとする。
【００６５】
図４に示す例では、画像ｆｒ１０１のブロックｂｋ１０２は、所定順で探索した場合に、画像ｆｒ１１０を参照する符号化済みブロックのうち、最初に見つかったブロックを表す。また、画像ｆｒ１１０のブロックｂｋ１１０は、ブロックｂｋ１０１と同位置にあるブロックを表し、ブロックｂｋ１１１は、ブロックｂｋ１０１の動きベクトルが参照し、ブロックｂｋ１０１の参照ブロックを表す。
【００６６】
ブロックｂｋ１１２は、ブロックｂｋ１０２と同位置にあるブロックを表し、ブロックｂｋ１１３は、ブロックｂｋ１０２の動きベクトルが参照し、ブロックｂｋ１０２の参照ブロックを表す。
【００６７】
これにより、類似するブロック（ブロックｂｋ１０２、ブロックｂｋ１１３）間で、全体画像間の量子化パラメータの変動を算出することができ、この変動を量子化パラメータの予測値に反映させることができる。また、ブロック選択部３０１は、所定の順で符号化済みブロックを探索し、参照画像ｆｒ１１０を参照するブロックを見つけた場合に探索処理を終了することで、どのブロックを用いたかを示す情報を復号側に送信する必要がない。
【００６８】
図５は、ブロック選択例（その２）を示す図である。図５に示す例では、ブロック選択部３０１は、画像ｆｒ１１０の左上ブロックｂｋ２１０と、画像ｆｒ１０１の左上ブロックｂｋ２０１から動きベクトルｍｖ２０１だけ移動したブロックｂｋ２０２とを選択する。動きベクトルｍｖ２０１は、ブロックｂｋ１０１の動きベクトルｍｖ２１０の逆方向ベクトルである。
【００６９】
ブロック選択部３０１は、類似ブロックを参照画像の左上ブロックｂｋ２１０とし、処理対象画像の左上ブロックｂｋ２０１から、動きベクトルの逆方向ベクトルｍｖ２０１が指す位置にある符号化済みブロックｂｋ２０２を選択する。
【００７０】
これにより、類似すると推定されるブロック（ブロックｂｋ２０２、ブロックｂｋ２１０）間で、全体画像間の量子化パラメータの変動を算出することができ、この変動を量子化パラメータの予測値に反映させることができる。また、ブロック選択部３０１は、探索処理を行わなくてもよいので、処理負荷を軽減することができる。
【００７１】
図６は、ブロック選択例（その３）を示す図である。図６に示す例では、ブロック選択部３０１は、処理対象ブロックｂｋ１０１の動きベクトルと同じ動きベクトルを有する符号化済みブロックを探索する。図６に示す例では、ブロックｂｋ３０１が、ブロックｂｋ１０１と同じ動きベクトルを有する符号化済みブロックを表す。
【００７２】
図６に示すブロックｂｋ３１０は、ブロックｂｋ３０１と同位置にあるブロックを表す。ブロックｂｋ３１１は、ブロックｂｋ３０１の動きベクトルが参照し、ブロックｂｋ３０１の参照ブロックを表す。
【００７３】
ブロック選択部３０１は、処理対象ブロックｂｋ１０１と同じ動きベクトルを有する符号化済みブロックｂｋ３０１と、符号化済みブロックｂｋ３０１の動きベクトルが参照する参照画像内の類似ブロックｂｋ３１１とを選択する。
【００７４】
これにより、類似するブロック（ブロックｂｋ３０１、ブロックｂｋ３１１）間で、全体画像間の量子化パラメータの変動を算出することができ、この変動を量子化パラメータの予測値に反映させることができる。
【００７５】
なお、符号化済みブロックや、参照画像内の類似ブロックなどは、処理対象ブロックと同じサイズのブロックであればより好ましい。
【００７６】
また、ブロック選択部３０１は、図４に示す選択を基本的に行い、符号化済みブロックのうち、処理対象ブロックの参照画像と同じ画像を参照するブロックがない場合に、図５に示す選択を行うようにしてもよい。
【００７７】
また、図５に示す選択を行う場合、逆方向ベクトルが、必ずしも画面内に収まるとは限らない。このとき、ブロック選択部３０１は、ブロックｂｋ２０１を用いればよい。
【００７８】
＜動作＞
次に、実施例１における画像符号化装置１０の動作について説明する。図７は、実施例１における量子化パラメータの予測値算出処理の一例を示すフローチャートである。図７に示す処理は、１つの処理対象ブロック（例えばＣＵ）における予測値算出処理である。
【００７９】
ステップＳ１０１で、量子化パラメータ予測部２０７は、処理対象ブロックがインター予測されたかを判定する。処理対象ブロックがインター予測であれば（ステップＳ１０１−ＹＥＳ）ステップＳ１０２に進み、処理対象ブロックがインター予測でなければ（ステップＳ１０１−ＮＯ）この予測値算出処理を終了する。
【００８０】
ステップＳ１０２で、量子化パラメータ予測部２０７は、処理対象ブロックの動きベクトルの参照先である参照ブロックのＱｐ値（Ｑｐ＿ｒ）を求める。
【００８１】
ステップＳ１０３で、量子化パラメータ予測部２０７は、処理対象画像の符号化済みブロックのうち、処理対象ブロックの動きベクトルが参照する参照画像内のブロックを参照するブロックがあるかを判定する。参照画像内のブロックを参照するブロックがあれば（ステップＳ１０３−ＹＥＳ）ステップＳ１０４に進み、参照画像内のブロックを参照するブロックがなければ（ステップＳ１０３−ＮＯ）ステップＳ１０７に進む。
【００８２】
ステップＳ１０４で、量子化パラメータ予測部２０７は、参照画像を参照する符号化済みブロックのＱｐ値（Ｑｐ＿ｃｆ）を求める。
【００８３】
ステップＳ１０５で、量子化パラメータ予測部２０７は、符号化済みブロックが参照する参照画像内の類似ブロックのＱｐ値（Ｑｐ＿ｒｆ）を求める。
【００８４】
ステップＳ１０６で、量子化パラメータ予測部２０７は、式（１）を用いて量子化パラメータの予測値を算出する。
【００８５】
ステップＳ１０７で、量子化パラメータ予測部２０７は、参照画像の左上ブロックのＱｐ値（Ｑｐ＿ｒｆ）を求める。
【００８６】
ステップＳ１０８で、量子化パラメータ予測部２０７は、処理対象画像の左上ブロックから、処理対象画像の動きベクトルの逆方向ベクトルの終点が、画像内にあるかを判定する。終点が画像内にあれば（ステップＳ１０８−ＹＥＳ）ステップＳ１０９に進み、終点が画像内になければ（ステップＳ１０８−ＮＯ）ステップＳ１１０に進む。
【００８７】
ステップＳ１０９で、量子化パラメータ予測部２０７は、逆方向ベクトルが参照する符号化済みブロックのＱｐ値（Ｑｐ＿ｃｆ）を求める。
【００８８】
ステップＳ１１０で、量子化パラメータ予測部２０７は、処理対象画像における左上の符号化済みブロックのＱｐ値（Ｑｐ＿ｃｆ）を求める。
【００８９】
ステップＳ１０９、Ｓ１１０の後に、ステップＳ１０６で、処理対象ブロックの量子化パラメータの予測値が生成される。
【００９０】
以上、実施例１によれば、類似するブロック間で、全体画像間の量子化パラメータの変動を算出することができ、この変動を量子化パラメータの予測値に反映させることで、量子化パラメータの予測値の精度を向上させることができる。
【００９１】
［実施例２］
次に、実施例２における画像復号装置４０について説明する。実施例２における画像復号装置４０は、実施例１における画像符号化装置１０で符号化されたビットストリームを復号する装置である。
【００９２】
＜構成＞
図８は、実施例２における画像復号装置４０の概略構成の一例を示すブロック図である。図８に示すように、画像復号装置４０は、エントロピー復号部４０１、逆量子化部４０２、逆直交変換部４０３、イントラ予測部４０４、復号情報記憶部４０５、インター予測部４０６、予測画像選択部４０７、復号画像生成部４０８、デブロッキングフィルタ部４０９、ループフィルタ部４１０、及びフレームメモリ４１１を有する。各部についての概略を以下に説明する。
【００９３】
エントロピー復号部４０１は、ビットストリームが入力されると、画像符号化装置１０のエントロピー符号化に対応するエントロピー復号を行う。エントロピー復号部４０１により復号された予測誤差信号などは逆量子化部４０２に出力される。また、復号したフィルタ係数や、インター予測されている場合の、復号された動きベクトルなどは復号情報記憶部４０５に出力される。
【００９４】
また、エントロピー復号部４０１は、イントラ予測の場合、イントラ予測部４０４にその旨通知する。また、エントロピー復号部４０１は、復号対象画像がインター予測されているか、イントラ予測されているかを予測画像選択部４０７に通知する。
【００９５】
逆量子化部４０２は、エントロピー復号部４０１からの出力信号に対して逆量子化処理を行う。逆量子化部４０２は、実施例１と同様にして量子化パラメータの予測値を生成し、量子化パラメータを求める。逆量子化部４０２は、量子化パラメータの予測値を生成するため、処理対象ブロックや、処理対象画像内の復号済みブロックの動きベクトルを復号情報記憶部４０５から取得する。
【００９６】
逆量子化部４０２は、予測値生成に用いるデータを記憶するバッファを有する。このバッファには、参照画像の量子化パラメータなどが記憶される。逆量子化部４０２は、求めた量子化パラメータを用いて逆量子化を行う。逆量子化された出力信号は逆直交変換部４０３に出力される。
【００９７】
逆直交変換部４０３は、逆量子化部４０２からの出力信号の復号ブロックに対して逆直交変換処理を行い、残差信号を生成する。残差信号は、復号画像生成部４０８に出力される。
【００９８】
イントラ予測部４０４は、フレームメモリ４１１から取得する復号対象画像のすでに復号化された周辺画素から、複数の予測方向を用いて予測画像を生成する。予測画像の生成に用いた予測方向や予測ブロックの情報を予測情報として逆直交変換部４０３に出力する。
【００９９】
復号情報記憶部４０５は、復号されたループフィルタのフィルタ係数や動きベクトルや分割モードなどの復号情報を記憶する。量子化パラメータの予測値生成に用いられる動きベクトルは、逆量子化部４０２により取得される。
【０１００】
インター予測部４０６は、フレームメモリ４１１から取得した参照画像のデータを復号情報記憶部４０５から取得する動きベクトルや分割モードを用いて動き補償する。これにより、動き補償された参照画像としてのブロックデータが生成される。
【０１０１】
予測画像選択部４０７は、イントラ予測画像、又はインター予測画像どちらか一方の予測画像を選択する。選択されたブロックデータは、復号画像生成部４０８に出力される。
【０１０２】
復号画像生成部４０８は、予測画像選択部４０７から出力される予測画像と、逆直交変換部４０３から出力される残差信号とを加算し、復号画像を生成する。生成された復号画像はデブロッキングフィルタ部４０９に出力される。
【０１０３】
デブロッキングフィルタ部４０９は、復号画像生成部４０８から出力された復号画像に対し、ブロック歪を低減するためのフィルタをかけ、ループフィルタ部４１０に出力する。
【０１０４】
ループフィルタ部４１０は、復号情報記憶部４０５から取得したフィルタ係数を用いて、復号画像の所定サイズ毎にフィルタ処理を行う。所定サイズは、例えば逆直交変換サイズである。ループフィルタ処理後の復号画像をフレームメモリ４１１に出力する。なお、ループフィルタ後の復号画像は表示装置などに出力されてもよい。
【０１０５】
フレームメモリ４１１は、参照画像となる復号画像などを記憶する。なお、復号情報記憶手段４０５とフレームメモリ４１１は、分けた構成にしているが、同じ記憶部であってもよい。
【０１０６】
画像復号装置４０の上記構成はあくまでも一例であり、実装の仕方によって構成を変更してもよく、例えば複数の部をまとめて構成してもよい。
【０１０７】
これにより、実施例２では、実施例１による画像符号化装置１０で符号化されたビットストリームを、適切に復号することができる。
【０１０８】
［実施例３］
次に、実施例３における画像処理装置について説明する。画像処理装置は、画像符号化装置及び画像復号装置をまとめて画像処理装置と呼ぶ。実施例３では、上述した実施例の各処理をソフトウェアで実装した場合について説明する。
【０１０９】
＜構成＞
図９は、実施例３における画像処理装置５０の概略構成の一例を示すブロック図である。図９に示す画像処理装置５０は、制御部５０１と、主記憶部５０２と、補助記憶部５０３と、通信部５０４と、記録媒体Ｉ／Ｆ部５０５とを少なくとも有する。各部は、バスを介して相互にデータ送受信可能に接続されている。
【０１１０】
制御部５０１は、コンピュータの中で、各装置の制御やデータの演算、加工を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）である。また、制御部５０１は、主記憶部５０２や補助記憶部５０３に記憶されたプログラムを実行する演算装置であり、通信部５０４や各記憶部からデータを受け取り、演算、加工した上で、出力部や各記憶部に出力する。
【０１１１】
また、制御部５０１は、例えば補助記憶部５０３に記憶される上記実施例のいずれかの処理を行うプログラムを実行することで、上述した処理を実行することができる。
【０１１２】
主記憶部５０２は、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などであり、制御部５０１が実行する基本ソフトウェアであるＯＳやアプリケーションソフトウェアなどのプログラムやデータを記憶又は一時保存する記憶装置である。
【０１１３】
補助記憶部５０３は、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などであり、アプリケーションソフトウェアなどに関連するデータを記憶する記憶装置である。また、補助記憶部５０３は、記録媒体５０６などから取得されたプログラムを記憶しておいてもよい。
【０１１４】
通信部５０４は、有線又は無線で通信を行う。通信部５０４は、例えばサーバなどから送信されたプログラムを補助記憶部５０３に記憶するようにしてもよい。
【０１１５】
記録媒体Ｉ／Ｆ（インターフェース）部５０５は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）などのデータ伝送路を介して接続された記録媒体５０６（例えば、フラッシュメモリなど）と画像処理装置５０とのインターフェースである。
【０１１６】
また、記録媒体５０６に、所定のプログラムを格納し、この記録媒体５０６に格納されたプログラムは記録媒体Ｉ／Ｆ部５０５を介して画像処理装置５０にインストールされる。インストールされた所定のプログラムは、画像処理装置５０により実行可能となる。
【０１１７】
例えば、図１に示す復号画像記憶部１１０、図８に示す復号情報記憶部４０５、及びフレームメモリ４１１は、例えば、主記憶部５０２又は補助記憶部５０３などにより実現されうる。図１や図８に示す各記憶部以外の各部は、例えば制御部５０１及びワーキングメモリとしての主記憶部５０２により実現されうる。
【０１１８】
また、このプログラムを記録媒体５０６に記録し、このプログラムが記録された記録媒体５０６をコンピュータや携帯端末に読み取らせて、前述した処理を実現させることも可能である。
【０１１９】
なお、記録媒体５０６は、ＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、光磁気ディスク等の様に情報を光学的，電気的或いは磁気的に記録する記録媒体、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の様に情報を電気的に記録する半導体メモリ等、様々なタイプの記録媒体を用いることができる。また、上述した各実施例で説明した処理は、１つ又は複数の集積回路に実装してもよい。
【０１２０】
以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、上記変形例以外にも種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【０１２１】
１０  画像符号化装置
４０  画像復号装置
５０  画像処理装置
１０３  量子化部
１０４  エントロピー符号化部
２０１  量子化制御部
２０３  量子化パラメータ決定部
２０４  量子化処理部
２０７  量子化パラメータ予測部
２０９  パラメータ符号化部
３０１  ブロック選択部
３０３  予測部
４０２  逆量子化部
５０１  制御部
５０２  主記憶部
【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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