(57)【要約】  映像符号化装置は、DCT 内挿フィルタに基づいた小数画素精度動き補償予測を用いる映像符号化装置であって、DCT 内挿フィルタ21と異なる内挿フィルタ11を用いて小数画素精度動きベクトルを推定する小数画素精度動きベクトル探索部10と、小数画素精度動きベクトル探索部10で推定された小数画素精度動きベクトルの位置の予測信号をDCT 内挿フィルタ21に基づく予測信号で更新する小数画素精度動き補償予測信号更新部20とを備える。
2013076929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
DCT 内挿フィルタに基づいた小数画素精度動き補償予測を用いる映像符号化装置であって、
前記DCT 内挿フィルタと異なる内挿フィルタを用いて小数画素精度動きベクトルを推定する小数画素精度動きベクトル探索部と、
前記小数画素精度動きベクトル探索部で推定された小数画素精度動きベクトルの位置の予測信号を前記DCT 内挿フィルタに基づく予測信号で更新する小数画素精度動き補償予測信号更新部とを備える
ことを特徴とする映像符号化装置。
【請求項２】
前記DCT 内挿フィルタと異なる内挿フィルタの係数は、1/4 の小数画素位置において[1,-4,27,9,-3,1]/32、2/4 の小数画素位置において[1,-5,20,20,-5,1]／32、3/4 の小数画素位置において[1,-3,9,27,-4,1]／32である請求項１記載の映像符号化装置。
【請求項３】
前記DCT内挿フィルタと異なる内挿フィルタの係数は、1/4 の小数画素位置において[-2,-27,8,-1]/32、2/4 の小数画素位置において[-2,18,18,-2]/32、3/4 の小数画素位置において[-1,8,27,-2]/32である請求項１記載の映像符号化装置。
【請求項４】
DCT 内挿フィルタに基づいた小数画素精度動き補償予測を用いる映像符号化方法であって、
前記DCT 内挿フィルタと異なる内挿フィルタを用いて小数画素精度動きベクトルを推定し、
推定した小数画素精度動きベクトルの位置の予測信号を前記DCT 内挿フィルタに基づく予測信号で更新する
ことを特徴とする映像符号化方法。
【請求項５】
前記DCT 内挿フィルタと異なる内挿フィルタとして、1/4 の小数画素位置において[1,-4,27,9,-3,1]/32、2/4 の小数画素位置において[1,-5,20,20,-5,1]／32、3/4 の小数画素位置において[1,-3,9,27,-4,1]／32の係数のフィルタを用いる請求項４記載の映像符号化方法。
【請求項６】
前記DCT内挿フィルタと異なる内挿フィルタとして、1/4 の小数画素位置において[-2,-27,8,-1]/32、2/4 の小数画素位置において[-2,18,18,-2]/32、3/4 の小数画素位置において[-1,8,27,-2]/32の係数のフィルタを用いる請求項４記載の映像符号化方法。
【請求項７】
DCT 内挿フィルタに基づいた小数画素精度動き補償予測を用いる映像符号化プログラムであって、
コンピュータに、
前記DCT 内挿フィルタと異なる内挿フィルタを用いて小数画素精度動きベクトルを推定する処理と、
推定した小数画素精度動きベクトルの位置の予測信号を前記DCT 内挿フィルタに基づく予測信号で更新する処理と
を実行させるための映像符号化プログラム。
【請求項８】
前記DCT 内挿フィルタと異なる内挿フィルタとして、1/4 の小数画素位置において[1,-4,27,9,-3,1]/32、2/4 の小数画素位置において[1,-5,20,20,-5,1]／32、3/4 の小数画素位置において[1,-3,9,27,-4,1]／32の係数のフィルタを実現するための請求項７記載の映像符号化プログラム。
【請求項９】
前記DCT内挿フィルタと異なる内挿フィルタとして、1/4の小数画素位置において[-2,-27,8,-1]/32、2/4の小数画素位置において[-2,18,18,-2]/32、3/4の小数画素位置において[-1,8,27,-2]/32の係数のフィルタを実現するための請求項７記載の映像符号化プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、DCT 内挿フィルタに基づいた小数画素精度動き補償予測を用いる映像符号化装置に関し、特に、映像符号化装置におけるベクトル探索器に関する。
【背景技術】
【０００２】
動き補償予測を用いる映像符号化装置では、予測信号には、イントラ予測信号とインター予測信号の２種類がある。【０００３】
インター予測では、1/4 画素精度で動きベクトルを求めることができる。図６は、動き補償予測における画素信号の補間処理を示す説明図である。図６において、A は整数画素位置の画素信号、b,c,d は1/2 画素精度の小数画素位置の画素信号、e1,e2,e3は1/4 画素精度の小数画素位置の画素信号を表わす。以下、画素信号を、単に「画素」と呼ぶ。【０００４】
非特許文献１は、DCT 内挿フィルタに基づいた1/4 画素精度動き補償予測を用いる、映像符号化技術を開示している。図７は、DCT 内挿フィルタに基づく動き補償予測を示す概念図である。【０００５】
DCT 内挿フィルタに基づく動き推定部（以下、DCT 内挿フィルタ動き推定部と呼ぶ。）104 は、与えられた整数画素精度動きベクトルに基づいて小数画素精度動きベクトルを推定する。DCT 内挿フィルタ動き推定部104 は、小数画素精度動きベクトルと、小数画素精度動きベクトルに対応する位置の周囲の16画素（予測信号）とを予測パラメータ選択器105 に供給する。予測パラメータ選択器105 は、入力画像の信号（原信号）と予測信号とを比較して予測パラメータを決定する。予測パラメータとして、参照フレーム、動き補償予測方向、動き補償予測パーティション、小数画素精度動きベクトルがある。【０００６】
図８および図９は、整数画素精度動きベクトル（Full-pel MV ）および小数画素精度動きベクトル（Sub-pel MV）の説明図である。図８および図９において、小矩形は1/4 参照画素を示す。黒で塗りつぶされた小矩形は整数参照画素（Full-pel reference smples ）を示す。黒太枠は4 画素×4 画素（整数画素精度）の動き補償参照ブロック（4 ×4 MC reference block）を示す。【０００７】
図８に矢印で示すように、Full-pel MV が与えられたとする。DCT 内挿フィルタ動き推定部104 は、当該ベクトルを中心とする複数画素の範囲（例えば、1/4 画素精度で49画素×49画素）から最適な1/4 画素精度動きベクトルを決定し、予測パラメータ選択器105 に供給する。【０００８】
DCT 内挿フィルタ動き推定部104 は、最適な1/4 画素精度動きベクトルを決定するために、Full-pel MV の位置を中心とする49画素×49画素の1/4 画素精度の画素を補間によって算出する必要がある。【０００９】
なお、図９に示すドットが付された1/4 画素精度の画素が、DCT 内挿フィルタによって補間される可能性がある画素である。また、図１０には、1/4 画素精度動きベクトルの一例が示されている。【００１０】
非特許文献１に開示されているDCT 内挿フィルタのタップ数は8 である。1/4 の小数画素位置のDCT 内挿フィルタ係数は[-1,4,-10,57,19,-7,3,-1]/64 、2/4 の小数画素位置のDCT 内挿フィルタ係数は[-1,4,-11,40,40,-11,4,-1]/64、3/4 の小数画素位置のDCT 内挿フィルタ係数は、[-1,3,-7,19,57,-10,4,-1]/64 である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特表2011-517241 号公報
【特許文献２】特開2003-219426 号公報
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】Benjamin Bross, Woo-Jin Han, Jens-Rainer Ohm, Gary J. Sullivan, and Thomas Wiegand,"WD4: Working Draft 4 of High-Efficiency Video Coding", JCTVC-F803_d1, Joint Collaborative Team on Video Coding (JCT-VC) of ITU-T SG16 WP3 and ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 6th Meeting: Torino, IT, 14-22 July, 2011
【非特許文献２】Kenji Kondo and Teruhiko Suzuki, "CE3: Reports on MC boundary filter", JCTVC-F100, Joint Collaborative Team on Video Coding (JCT-VC) of ITU-T SG16 WP3 and ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 6th Meeting: Torino, IT, 14-22 July, 2011
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
既存の映像符号化標準であるH.264/MPEG-4 AVCは、6 タップの内挿フィルタに基づいた1/4 画素精度動き補償予測を用いる。非特許文献1 に開示されている技術は8 タップのDCT 内挿フィルタのタップ数を用いるため、動き補償予測だけでなく、1/4 画素精度の動きベクトル推定の複雑度がH.264/MPEG-4 AVCよりも増加する。非特許文献2 は、異なる係数の8 タップのDCT 内挿フィルタを1/4 画素精度の動きベクトル推定に用いることを提案している。しかし、タップ数が6 タップよりも長いため、1/4 画素精度の動きベクトル推定の複雑度がH.264/MPEG-4 AVCよりも増加することを回避できない。【００１４】
なお、特許文献１，２には、複数種類の内挿フィルタを有する映像符号化装置が記載されている。しかし、特許文献１，２は、状況に応じて内挿フィルタを使い分ける技術を開示しているにすぎない。【００１５】
本発明は、小数画素精度動き補償予測を用いる映像符号化装置において、動きベクトル推定の複雑度増加を防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明による映像符号化装置は、DCT 内挿フィルタに基づいた小数画素精度動き補償予測を用いる映像符号化装置であって、DCT 内挿フィルタと異なる内挿フィルタを用いて小数画素精度動きベクトルを推定する小数画素精度動きベクトル探索手段と、小数画素精度動きベクトル探索手段で推定された小数画素精度動きベクトルの位置の予測信号をDCT 内挿フィルタに基づく予測信号で更新する小数画素精度動き補償予測信号更新手段とを備えることを特徴とする。【００１７】
本発明による映像符号化方法は、DCT 内挿フィルタに基づいた小数画素精度動き補償予測を用いる映像符号化方法であって、DCT 内挿フィルタと異なる内挿フィルタを用いて小数画素精度動きベクトルを推定し、推定した小数画素精度動きベクトルの位置の予測信号をDCT 内挿フィルタに基づく予測信号で更新することを特徴とする。【００１８】
本発明による映像符号化プログラムは、DCT 内挿フィルタに基づいた小数画素精度動き補償予測を用いる映像符号化プログラムであって、コンピュータに、DCT 内挿フィルタと異なる内挿フィルタを用いて小数画素精度動きベクトルを推定する処理と、推定した小数画素精度動きベクトルの位置の予測信号をDCT 内挿フィルタに基づく予測信号で更新する処理とを実行させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、圧縮性能低下と複雑度増加の両方を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態のDCT 内挿フィルタに基づく動き補償予測を示す概念図である。
【図２】本実施形態の動き補償予測を示すフローチャートである。
【図３】小数画素精度動きベクトル（Sub-pel MV）の説明図である。
【図４】本発明による映像符号化装置の機能を実現可能な情報処理システムの構成例を示すブロック図である。
【図５】本発明による映像符号化装置の主要部を示すブロック図である。
【図６】動き補償予測における画素の補間処理を示す説明図である。
【図７】DCT 内挿フィルタに基づく動き補償予測を示す概念図である。
【図８】整数画素精度動きベクトル（Full-pel MV ）の説明図である。
【図９】小数画素精度動きベクトル（Sub-pel MV）の説明図である。
【図１０】1/4 画素精度動きベクトルの一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、本発明の実施形態のDCT 内挿フィルタに基づく動き補償予測を示す概念図である。本実施形態では、映像符号化装置は、DCT 内挿フィルタ動き推定部104 の内挿フィルタとは異なる内挿フィルタ（以下、非DCT 内挿フィルタと呼ぶ。）を使用する。以下、非DCT 内挿フィルタに基づく動き推定部を非DCT 内挿フィルタ動き推定部101 と呼ぶ。
【００２２】
図１に示すように、映像符号化装置は、図７に示すDCT 内挿フィルタ動き推定部104 を使用せず、非DCT 内挿フィルタ動き推定部101 と予測信号更新部102 とを含む。
【００２３】
非DCT 内挿フィルタ動き推定部101 は、Full-pel MV に基づいて、1/4 画素精度の画素を補間によって算出する。非DCT 内挿フィルタ動き推定部101 は、最適な1/4 画素精度動きベクトルを決定し、予測信号更新部102 に供給する。
【００２４】
非DCT 内挿フィルタは、内挿フィルタ動き推定部104 のDCT 内挿フィルタとは異なる内挿フィルタである。非DCT 内挿フィルタは、DCT 内挿フィルタよりも簡略化された構成のフィルタである。
【００２５】
一例として、DCT 内挿フィルタのタップ数は8 であったのに対して、非DCT 内挿フィルタのタップ数は6 である。その場合、非DCT 内挿フィルタの係数は、例えば、1/4 の小数画素位置において[1,-4,27,9,-3,1]/32 、2/4 の小数画素位置において[1,-5,20,20,-5,1]／32、3/4 の小数画素位置において[1,-3,9,27,-4,1]／32 である。
【００２６】
また、非DCT 内挿フィルタのタップ数は4 であってもよい。その場合、非DCT 内挿フィルタ係数は、例えば、1/4 の小数画素位置において[-2,-27,8,-1]/32、2/4 の小数画素位置において[-2,18,18,-2]/32、3/4の小数画素位置において[-1,8,27,-2]/32 である。
【００２７】
予測信号更新部102 は、1/4 画素精度動きベクトルの位置の画素を、図７に示すDCT 内挿フィルタ動き推定部104 のDCT 内挿フィルタと同様の処理で、周囲画素の信号から補間する。すなわち、1/4 画素精度動きベクトルの位置の画素を、DCT 内挿フィルタに基づいた予測信号で更新する。
【００２８】
図２は、本実施形態の動き補償予測を示すフローチャートである。図３は、小数画素精度動きベクトル（Sub-pel MV）の説明図である。図３において、ドットが付された1/4 画素精度の画素は、非DCT 内挿フィルタによって補間される可能性がある画素である。
【００２９】
図２および図３を参照して、本実施形態の動き補償予測を説明する。
【００３０】
非DCT 内挿フィルタ動き推定部101 は、ステップS101で、与えられたFull-pel MV の位置の周囲のSub-pel の画素を非DCT 内挿フィルタで補間する。すなわち、Sub-pel 位置の予測信号を生成する。
【００３１】
次いで、非DCT 内挿フィルタ動き推定部101 は、ステップS102で、与えられたFull-pel MV の位置を中心とする±1/2 （Full-pel画素間の±1/2、すなわち、1/4画素精度では±２離れた画素）の8 点のSub-pel 位置の予測誤差信号［信号−予測信号］を計算する。
【００３２】
次に、非DCT 内挿フィルタ動き推定部101 は、ステップS103で、8 つの予測誤差信号のうち最小の値のSub-pel 位置をHalf-pel MV （1/2 画素精度動きベクトル）とする。
【００３３】
続いて、非DCT 内挿フィルタ動き推定部101 は、ステップS104で、Half-pel MV の位置を中心とする±1/4 （Full-pel画素間の±1/4、すなわち、1/4画素精度では隣接画素）の8 点のSub-pel 位置の予測誤差信号を計算する。
【００３４】
さらに、非DCT 内挿フィルタ動き推定部101 は、ステップS105で、8 つの予測誤差信号のうち最小の値のSub-pel 位置をQuarter-pel MV（1/4 画素精度動きベクトル）とする。非DCT 内挿フィルタ動き推定部101 は、予測信号更新部102 に、Quarter-pel MV を小数画素精度動きベクトルとして供給する。
【００３５】
予測信号更新部102 は、ステップS106で、Quarter-pel MVの位置の画素を8 タップのDCT内挿フィルタであらためて補間する。すなわち、DCT内挿フィルタで補間した画素でQuarter-pel MVの位置の予測信号を更新する。
【００３６】
図３に例示するようにSub-pel MV（具体的には、Quarter-pel MV）が決定された場合、図３において斜線が施された画素は、予測信号更新部102 で予測信号が更新される画素である。
【００３７】
その後、予測信号更新部102 は、1/4 画素精度動きベクトルと予測信号（更新された予測信号を含む。）とを、予測パラメータ選択器（図７参照）に供給する。
【００３８】
本実施形態では、映像符号化装置の小数画素精度動きベクトル探索手段は、小数画素精度動き補償予測のDCT 内挿フィルタ（図７に示すDCT 内挿フィルタ動き推定部104 の内挿フィルタ）よりもタップ数が短い内挿フィルタ（図１に示す非DCT 内挿フィルタ動き推定部101 の内挿フィルタ）を用いて小数画素精度動きベクトルを推定する。よって、1/4 画素精度の動きベクトル推定の複雑度がH.264/MPEG-4 AVCよりも増加することが回避される。
【００３９】
さらに、小数画素精度動き補償予測信号更新手段が、推定した小数画素精度動きベクトルの予測信号をDCT 内挿フィルタに基づいた予測信号で更新する。その結果、参照フレーム、動き補償予測方向、および、動き補償予測パーティションの選択エラーが抑制される。映像符号化装置において小数画素精度動き補償予測の処理の後段で実行される処理が、8 タップのDCT 内挿フィルタにより予測信号が生成されたことを前提に実行される場合、ステップS106の処理の実行により、それらの処理に矛盾を生じさせないからである。
【００４０】
なお、上記の実施形態を、ハードウェアで構成することも可能であるが、コンピュータプログラムにより実現することも可能である。
【００４１】
図４に示す情報処理システムは、プロセッサ1001、プログラムメモリ1002、映像データ（入力画像および参照画像）を格納するための記憶媒体1003を備える。記憶媒体として、ハードディスク等の磁気記憶媒体を用いることができる。
【００４２】
図４に示す情報処理システムにおいて、プログラムメモリ1002には、図１に示す機能を実現するためのプログラムが格納される。そして、プロセッサ1001は、プログラムメモリ1002に格納されているプログラムに従って処理を実行することによって、図１に示された映像符号化装置の機能を実現する。
【００４３】
図５は、本発明による映像符号化装置の主要部を示すブロック図である。図５に示すように、本発明による映像符号化装置は、DCT 内挿フィルタ（一例として、図７に示すDCT 内挿フィルタ動き推定部104 のDCT 内挿フィルタ ）21と異なる内挿フィルタ（一例として、図１に示す非DCT 内挿フィルタ動き推定部101 の非DCT 内挿フィルタ ）11を用いて小数画素精度動きベクトルを推定する小数画素精度動きベクトル探索部（一例として、図１に示す非DCT 内挿フィルタ動き推定部101 ）10と、小数画素精度動きベクトル探索部10で推定された小数画素精度動きベクトルの位置の予測信号をDCT 内挿フィルタ21に基づく予測信号で更新する小数画素精度動き補償予測信号更新部（一例として、図１に示す予測信号更新部102 ）20とを備える。
【００４４】
以上、実施形態および実施例を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態および実施例に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【００４５】
この出願は、２０１１年１１月２４日に出願された日本特許出願２０１１−２５６５０３を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【００４６】
10      小数画素精度動きベクトル探索部
11      内挿フィルタ
20      小数画素精度動き補償予測信号更新部
21      DCT 内挿フィルタ
101     非DCT 内挿フィルタ動き推定部
102     予測信号更新部
104     DCT 内挿フィルタ動き推定部
105     予測パラメータ選択器
1001    プロセッサ
1002    プログラムメモリ
1003    記憶媒体
【図１】
2013076929.tif 000003
【図２】
2013076929.tif 000004
【図３】
2013076929.tif 000005
【図４】
2013076929.tif 000006
【図５】
2013076929.tif 000007
【図６】
2013076929.tif 000008
【図７】
2013076929.tif 000009
【図８】
2013076929.tif 000010
【図９】
2013076929.tif 000011
【図１０】
2013076929.tif 000012
【国際調査報告】
2013076929.tif 000013
2013076929.tif 000014
2013076929.tif 000015
2013076929.tif 000016