(57)【要約】【課題】  動きベクトルの探索に伴う処理時間の短縮、並びに演算量の削減を図ることができる画像処理装置を提供する。【解決手段】  ＰＭＶ生成回路３７は、処理対象のブロックデータの周囲のブロックデータの動きベクトルを基に予測動きベクトルＰＭＶを生成する。ＭＶ生成回路３８はＰＭＶを基に決定した第１の探索範囲で動きベクトルＭＶａを探索し、動き予測・補償回路４３は動きベクトルＭＶａを基に決定した第２の探索範囲で動きベクトルＭＶを探索する。【選択図】  図２
2006025033.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２次元画像領域内に規定された複数のブロックの各々の動きベクトルを生成する画像処理装置であって、
処理対象のブロックの予測動きベクトルを、当該ブロックの周囲のブロックの動きベクトルを基に生成する予測動きベクトル生成手段と、
第１の画素精度の第１の参照画像データを基に得られた前記第１の画素精度より低い第２の画素精度の第２の参照画像データを用いて、前記第２の参照画像データ内の前記予測動きベクトル生成手段で生成した前記予測動きベクトルによって規定された第１の探索範囲内で、前記処理対象のブロックの第１の動きベクトルを探索する第１の探索手段と、
前記第１の参照画像データ内の前記第１の探索手段で生成した前記第１の動きベクトルによって規定され前記第１の探索範囲に比べて小さい第２の探索範囲内で、前記処理対象のブロックの第２の動きベクトルを生成する第２の探索手段と
を有する画像処理装置。
【請求項２】
前記第１の探索手段は、前記第２の参照画像データ内の前記予測動きベクトルによって指し示される位置を中心とした前記第１の探索範囲を決定する
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記第１の探索手段は、前記処理対象のブロックの中心位置に対応した位置を含むように前記第１の探索範囲を決定する
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記予測動きベクトル生成手段は、前記周囲のブロックの動きベクトルのメディアンとなる前記動きベクトルを前記予測動きベクトルとする
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記予測動きベクトル生成手段は、前記処理対象のブロックの周囲のブロックの動きベクトルの生成に用いられた参照画像データを考慮せずに、前記予測動きベクトルを生成する
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記予測動きベクトル生成手段は、前記処理対象のブロックの周囲に位置する複数のブロックであって当該処理対象のブロックより先に前記動きベクトルの生成処理が行われる予め決められた所定の前記ブロックの前記第２の動きベクトルを基に、前記予測動きベクトルを生成する
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記予測動きベクトル生成手段は、前記処理対象のブロックに対して垂直方向に隣接する第１の前記ブロックと、前記処理対象のブロックに対して水平方向に隣接する第２の前記ブロックと、前記第１のブロックに水平方向で隣接し当該第１のブロックより後に前記動きベクトルの生成処理が行われる第３の前記ブロックとの前記第２の動きベクトルを基に、前記予測動きベクトルを生成する
請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記予測動きベクトル生成手段は、前記第３のブロックが前記２次元画像領域内に存在しない場合に、前記第１のブロックに水平方向で隣接し当該第１のブロックより前に前記動きベクトルの生成処理が行われる第４の前記ブロックの前記第２の動きベクトルを、前記第３のブロックの前記第２の動きベクトルの代わりに用いて前記予測動きベクトルを生成する
請求項７に記載の画像処理装置。
【請求項９】
前記予測動きベクトル生成手段は、前記第２のブロックの前記第２の動きベクトルが未生成の場合に、前記第２のブロックに水平方向で隣接し当該第２のブロックより前の前記動きベクトルが生成される第５の前記ブロックの前記第２の動きベクトルを、前記第２のブロックの前記第２の動きベクトルの代わりに用いて前記予測動きベクトルを生成する
請求項７に記載の画像処理装置。
【請求項１０】
前記第１の探索手段は、前記第２の参照画像データを構成する画素データの画素位置を、所定のサイズの領域を単位として格子状に選択し当該選択した領域内の複数の画素データで各々構成される第３の参照画像データおよび第４の参照画像データを規定した場合に、前記第３の参照画像データ内の前記予測動きベクトルによって指し示される位置を中心とした第３の探索範囲と、前記第４の参照画像データ内の前記処理対象のブロックの中心位置に対応した位置を含む前記第４の探索範囲とを決定し、前記第３の探索範囲内および前記第４の探索範囲内の各々について、前記処理対象のブロックの第１の動きベクトルを探索し、前記第３の探索範囲内および前記第４の探索範囲内の各々について探索した前記第１の動きベクトルを比較し、その比較の結果を基に、何れかの前記第１の動きベクトルを選択する
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項１１】
前記第４の探索範囲は、前記第３の探索範囲に比べて広い
請求項１０に記載の画像処理装置。
【請求項１２】
２次元画像領域内に規定された複数のブロックの各々の動きベクトルを生成し、当該動きベクトルと、当該動きベクトルを基に生成した予測ブロックデータと前記処理対象のブロックデータとの差分とを符号化するために用いられる画像処理装置であって、
前記動きベクトル、並びに前記予測ブロックデータを生成する動き予測・補償手段と、
前記ブロックのブロックデータと、前記動き予測・補償手段が生成した前記予測ブロックデータとの差分を生成する差分生成手段と、
前記動き予測・補償手段が生成した前記動きベクトルと、前記差分生成手段が生成した前記差分とを符号化する符号化手段と
を有し、
前記動き予測・補償手段は、
処理対象のブロックの予測動きベクトルを、当該ブロックの周囲のブロックの動きベクトルを基に生成する予測動きベクトル生成手段と、
第１の画素精度の第１の参照画像データを基に得られた前記第１の画素精度より低い第２の画素精度の第２の参照画像データを用いて、前記第２の参照画像データ内の前記予測動きベクトル生成手段で生成した前記予測動きベクトルによって規定された第１の探索範囲内で、前記処理対象のブロックの第１の動きベクトルを探索する第１の探索手段と、
前記第１の参照画像データ内の前記第１の探索手段で生成した前記第１の動きベクトルによって規定され前記第１の探索範囲に比べて小さい第２の探索範囲内で、前記処理対象のブロックの第２の動きベクトルを生成する第２の探索手段と、
前記第２の探索手段が生成した前記第２の動きベクトルに対応した前記予測ブロックデータを生成する予測ブロックデータ生成手段と
を有する画像処理装置。
【請求項１３】
２次元画像領域内に規定された複数のブロックの各々の動きベクトルを生成する画像処理方法であって、
処理対象のブロックの予測動きベクトルを、当該ブロックの周囲のブロックの動きベクトルを基に生成する第１の工程と、
第１の画素精度の第１の参照画像データを基に得られた前記第１の画素精度より低い第２の画素精度の第２の参照画像データを用いて、前記第２の参照画像データ内の前記第１の工程で生成した前記予測動きベクトルによって規定された第１の探索範囲内で、前記処理対象のブロックの第１の動きベクトルを探索する第２の工程と、
前記第１の参照画像データ内の前記第２の工程で生成した前記第１の動きベクトルによって規定され前記第１の探索範囲に比べて小さい第２の探索範囲内で、前記処理対象のブロックの第２の動きベクトルを生成する第３の工程と
を有する画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像データを符号化するために用いられる画像処理装置および画像処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像データデジタルとして取り扱い、その際、効率の高い情報の伝送、蓄積を目的とし、画像情報特有の冗長性を利用して、離散コサイン変換等の直交変換と動き補償により圧縮するＭＰＥＧ(Moving Picture Experts Group)２，４などの方式に準拠した装置が、放送局などの情報配信、及び一般家庭における情報受信の双方において普及しつつある。
【０００３】
ＭＰＥＧ方式に続いてＡＶＣ(Advanced Video Coding) 方式と呼ばれる符号化方式が提案されている。
ＡＶＣ方式の符号化装置では、動き予測・補償に用いるブロックデータに種々のサイズが規定されており、それら全てのサイズについて動きベクトルの探索および予測画像データの生成を行い、それらのなかから符号化効率が最も良いサイズを選択する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したＡＶＣ方式の符号化装置では、複数の上記サイズの各々について動きベクトルの探索を行うことから演算量が膨大になり、処理時間の長期化、並びに演算回路に高い処理能力が要求されるという問題がある。
同様に、ＡＶＣ方式のような複数のサイズのブロックデータを用いない他の方式の符号化装置においても、動きベクトルの探索に伴う処理時間の短縮、並びに演算量の削減を図りたいという要請がある。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、従来に比べて動きベクトルの探索に伴う処理時間の短縮、並びに演算量の削減を図ることができる画像処理装置および画像処理方法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】
【０００６】
上記の目的を達成するため、第１の発明の画像処理装置は、２次元画像領域内に規定された複数のブロックの各々の動きベクトルを生成する画像処理装置であって、処理対象のブロックの予測動きベクトルを、当該ブロックの周囲のブロックの動きベクトルを基に生成する予測動きベクトル生成手段と、第１の画素精度の第１の参照画像データを基に得られた前記第１の画素精度より低い第２の画素精度の第２の参照画像データを用いて、前記第２の参照画像データ内の前記予測動きベクトル生成手段で生成した前記予測動きベクトルによって規定された第１の探索範囲内で、前記処理対象のブロックの第１の動きベクトルを探索する第１の探索手段と、前記第１の参照画像データ内の前記第１の探索手段で生成した前記第１の動きベクトルによって規定され前記第１の探索範囲に比べて小さい第２の探索範囲内で、前記処理対象のブロックの第２の動きベクトルを生成する第２の探索手段とを有する。
【０００７】
第１の発明の画像処理装置の作用は以下のようになる。
先ず、予測動きベクトル生成手段が、処理対象のブロックの予測動きベクトルを、当該ブロックの周囲のブロックの動きベクトルを基に生成する。
次に、第１の探索手段が、第１の画素精度の第１の参照画像データを基に得られた前記第１の画素精度より低い第２の画素精度の第２の参照画像データを用いて、前記第２の参照画像データ内の前記予測動きベクトル生成手段で生成した前記予測動きベクトルによって規定された第１の探索範囲内で、前記処理対象のブロックの第１の動きベクトルを探索する。
次に、第２の探索手段が、前記第１の参照画像データ内の前記第１の探索手段で生成した前記第１の動きベクトルによって規定され前記第１の探索範囲に比べて小さい第２の探索範囲内で、前記処理対象のブロックの第２の動きベクトルを生成する。
【０００８】
第２の発明の画像処理装置は、２次元画像領域内に規定された複数のブロックの各々の動きベクトルを生成し、当該動きベクトルと、当該動きベクトルを基に生成した予測ブロックデータと前記処理対象のブロックデータとの差分とを符号化するために用いられる画像処理装置であって、前記動きベクトル、並びに前記予測ブロックデータを生成する動き予測・補償手段と、前記ブロックのブロックデータと、前記動き予測・補償手段が生成した前記予測ブロックデータとの差分を生成する差分生成手段と、前記動き予測・補償手段が生成した前記動きベクトルと、前記差分生成手段が生成した前記差分とを符号化する符号化手段とを有し、前記動き予測・補償手段は、処理対象のブロックの予測動きベクトルを、当該ブロックの周囲のブロックの動きベクトルを基に生成する予測動きベクトル生成手段と、第１の画素精度の第１の参照画像データを基に得られた前記第１の画素精度より低い第２の画素精度の第２の参照画像データを用いて、前記第２の参照画像データ内の前記予測動きベクトル生成手段で生成した前記予測動きベクトルによって規定された第１の探索範囲内で、前記処理対象のブロックの第１の動きベクトルを探索する第１の探索手段と、前記第１の参照画像データ内の前記第１の探索手段で生成した前記第１の動きベクトルによって規定され前記第１の探索範囲に比べて小さい第２の探索範囲内で、前記処理対象のブロックの第２の動きベクトルを生成する第２の探索手段と、前記第２の探索手段が生成した前記第２の動きベクトルに対応した前記予測ブロックデータを生成する予測ブロックデータ生成手段とを有する。
【０００９】
第２の発明の画像処理装置の作用は以下のようになる。
動き予測・補償手段が、処理対象のブロックデータの動きベクトル、並びにその予測ブロックデータを生成する。
次に、差分生成手段が、前記処理対象のブロックのブロックデータと、前記動き予測・補償手段が生成した前記予測ブロックデータとの差分を生成する。
次に、符号化手段が、前記動き予測・補償手段が生成した前記動きベクトルと、前記差分生成手段が生成した前記差分とを符号化する。
ここで、前記動き予測・補償手段の作用は第１の発明の画像生成装置の作用に加えて、予測ブロックデータ生成手段が、前記第２の探索手段が生成した前記第２の動きベクトルに対応した前記予測ブロックデータを生成する。
【００１０】
第３の発明の画像処理方法は、２次元画像領域内に規定された複数のブロックの各々の動きベクトルを生成する画像処理方法であって、処理対象のブロックの予測動きベクトルを、当該ブロックの周囲のブロックの動きベクトルを基に生成する第１の工程と、第１の画素精度の第１の参照画像データを基に得られた前記第１の画素精度より低い第２の画素精度の第２の参照画像データを用いて、前記第２の参照画像データ内の前記第１の工程で生成した前記予測動きベクトルによって規定された第１の探索範囲内で、前記処理対象のブロックの第１の動きベクトルを探索する第２の工程と、前記第１の参照画像データ内の前記第２の工程で生成した前記第１の動きベクトルによって規定され前記第１の探索範囲に比べて小さい第２の探索範囲内で、前記処理対象のブロックの第２の動きベクトルを生成する第３の工程とを有する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、従来に比べて動きベクトルの探索に伴う処理時間の短縮、並びに演算量の削減を図ることができる画像処理装置および画像処理方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
先ず、本実施形態の構成要素と、本発明の構成要素との関係を説明する。
図２に示すＰＭＶ生成回路３７が第１および第２の発明の予測動きベクトル生成手段に対応し、ＭＶａ生成回路３８が第１および第２の発明の第１の探索手段に対応し、動き予測・補償回路４３が第１および第２の発明の第２の探索手段に対応している。
また、演算回路２４が第２の発明の差分生成手段に対応し、可逆符号化回路２７が第２の発明の符号化手段に対応している。
また、図２に示す参照画像データＲＥＦが第１および第２の発明の第１の参照画像データに対応し、参照画像データＲＥＦａが第１および第２の発明の第２の参照画像データに対応している。
また、予測動きベクトルＰＭＶが第１および第２の発明の予測動きベクトルに対応し、動きベクトルＭＶａが第１および第２の発明の第１の動きベクトルに対応し、動きベクトルＭＶが第１および第２の発明の第２の動きベクトルに対応している。
【００１３】
以下、本発明の画像処理装置および画像処理方法に対応した本実施形態の通信システム１について説明する。
図１は、本実施形態の通信システム１の概念図である。
図１に示すように、通信システム１は、送信側に設けられた符号化装置２と、受信側に設けられた復号装置３とを有する。
符号化装置２が本発明のデータ処理装置および符号化装置に対応している。
通信システム１では、送信側の符号化装置２において、離散コサイン変換やカルーネン・レーベ変換などの直交変換と動き補償によって圧縮したフレーム画像データ（ビットストリーム）を生成し、当該フレーム画像データを変調した後に、衛星放送波、ケーブルＴＶ網、電話回線網、携帯電話回線網などの伝送媒体を介して送信する。
受信側では、復号装置３において受信した画像信号を復調した後に、上記変調時の直交変換の逆変換と動き補償によって伸張したフレーム画像データを生成して利用する。
なお、上記伝送媒体は、光ディスク、磁気ディスクおよび半導体メモリなどの記録媒体であってもよい。
【００１４】
図１に示す復号装置３は、符号化装置２の符号化に対応した復号を行う。
以下、図１に示す符号化装置２について説明する。
図２は、図１に示す符号化装置２の全体構成図である。
図２に示すように、符号化装置２は、例えば、Ａ／Ｄ変換回路２２、画面並べ替え回路２３、演算回路２４、直交変換回路２５、量子化回路２６、可逆符号化回路２７、バッファ２８、逆量子化回路２９、逆直交変換回路３０、フレームメモリ３１、レート制御回路３２、加算回路３３、デブロックフィルタ３４、間引き回路３５、フレームメモリ３６、ＰＭＶ生成回路３７、ＭＶａ生成回路３８、イントラ予測回路４１、動き予測・補償回路４３および選択回路４４を有する。
【００１５】
以下、符号化装置２の構成要素について説明する。
Ａ／Ｄ変換回路２２は、入力されたアナログの輝度信号Ｙ、色差信号Ｐｂ，Ｐｒから構成される原画像信号をデジタルの画像信号に変換し、これを画面並べ替え回路２３に出力する。
画面並べ替え回路２３は、Ａ／Ｄ変換回路２２から入力した原画像信号内のフレーム画像信号を、そのピクチャタイプＩ，Ｐ，ＢからなるＧＯＰ(Group Of Pictures) 構造に応じて、符号化する順番に並べ替えた原画像データＳ２３を演算回路２４、ＭＶａ生成回路３８、動き予測・補償回路４３およびイントラ予測回路４１に出力する。
【００１６】
演算回路２４は、原画像データＳ２３と、選択回路４４から入力した予測画像データＰＩとの差分を示す画像データＳ２４を生成し、これを直交変換回路２５に出力する。
直交変換回路２５は、画像データＳ２４に離散コサイン変換やカルーネン・レーベ変換などの直交変換を施して画像データ（例えばＤＣＴ係数）Ｓ２５を生成し、これを量子化回路２６に出力する。
量子化回路２６は、レート制御回路３２から入力した量子化スケールで、画像データＳ２５を量子化して画像データＳ２６（量子化されたＤＣＴ係数）を生成し、これを可逆符号化回路２７および逆量子化回路２９に出力する。
【００１７】
可逆符号化回路２７は、画像データＳ２６を可変長符号化あるいは算術符号化した画像データをバッファ２８に格納する。
このとき、可逆符号化回路２７は、動き予測・補償回路４３から入力した動きベクトルＭＶあるいはその差分動きベクトル、参照画像データの識別データ、並びにイントラ予測回路４１から入力したイントラ予測モードＩＰＭをヘッダデータなどに格納する。
【００１８】
バッファ２８に格納された画像データは、変調等された後に送信される。
逆量子化回路２９は、画像データＳ２６を逆量子化したデータを生成し、これを逆直交変換回路３０に出力する。
逆直交変換回路３０は、逆量子化回路２９から入力したデータに、直交変換回路２５における直交変換の逆変換を施して生成した画像データを加算回路３３に出力する。
加算回路３３は、逆直交変換回路３０から入力した（デコードされた）画像データと、選択回路４４から入力した予測画像データＰＩとを加算して再構成画像データを生成し、これをデブロックフィルタ３４に出力する。
デブロックフィルタ３４は、加算回路３３から入力した再構成画像データのブロック歪みを除去した画像データを、参照画像データＲＥＦとしてフレームメモリ３１に書き込む。
なお、フレームメモリ３１には、例えば、動き予測・補償回路４３による動き予測・補償処理、並びにイントラ予測回路４１におけるイントラ予測処理の対象となっているピクチャの再構成画像データが、処理を終了したマクロブロックＭＢを単位として順に書き込まれる。
【００１９】
レート制御回路３２は、例えば、バッファ２８から読み出した画像データを基に量子化スケールを生成し、これを量子化回路２６に出力する。
【００２０】
間引き回路３５は、フレームメモリ３１から読み出した１画素精度の参照画像データＲＥＦを、１／４画素精度に間引いて参照画像データＲＥＦａを生成し、これをフレームメモリ３６に書き込む。
具体的には、間引き回路３５は、参照画像データＲＥＦを、その水平方向および垂直方向のそれぞれに対して１／２に間引いて参照画像データＲＥＦａを生成する。
なお、参照画像データＲＥＦがフィールド符号化される場合には、参照画像データＲＥＦを構成するトップフィールドとボトムフィールドとを個別に間引き処理する。
本実施形態では、間引き回路３５において、１／４の間引き処理を行う場合を例示するが、間引き率は特に限定されない。
【００２１】
〔ＰＭＶ生成回路３７〕
ＰＭＶ生成回路３７は、原画像データＳ２３の処理対象のマクロブロックＭＢがインター符号化される場合に、マクロブロックＭＢに規定された図３に示す複数の動き予測・補償ブロックサイズのブロックデータの各々について、その周囲のブロックデータについて既に生成された動きベクトルＭＶを基に、予測動きベクトルＰＭＶを生成する。
本実施形態では、複数の動き予測・補償ブロックサイズとして、図３に示すように、１６ｘ１６画素、１６ｘ８画素、８ｘ１６画素、８ｘ８画素が規定されている。
なお、８ｘ８画素には、図３に示すように、８ｘ８画素、８ｘ４画素、４ｘ８画素、並びに４ｘ４画素の動き予測・補償ブロックサイズが規定されている。
【００２２】
ＰＭＶ生成回路３７は、処理対象のブロックデータの周囲に位置する複数のブロックデータ（２次元画像領域内で処理対象のブロックの周囲に位置するブロックのブロックデータ）であって、当該処理対象のブロックデータより先に動きベクトルＭＶの生成処理が行われる予め決められた所定のブロックデータの動きベクトルＭＶを基に、当該処理対象のブロックデータの予測動きベクトルＰＭＶを生成する
ＰＭＶ生成回路３７は、動き予測・補償回路４３から各ブロックデータの動きベクトルＭＶを入力する。
ここで、動き予測・補償回路４３は、例えば、２次元画像領域内のマトリクス状に位置するブロックデータの動きベクトルＭＶを、画面左から右に且つ上から下に順にパイプライン処理を行って生成する。
【００２３】
ＰＭＶ生成回路３７は、例えば、図４（Ａ）に示すブロックデータＥの予測動きベクトルＰＭＶ（Ｅ）を、ブロックデータＥに対して垂直方向に隣接するブロックデータＢの動きベクトルＭＶ（Ｂ）と、ブロックデータＥに対して水平方向に隣接するブロックデータＡの動きベクトルＭＶ（Ａ）と、ブロックデータＢに水平方向で隣接しブロックデータＥより後に動きベクトルＭＶの生成処理が行われるブロックデータＣの動きベクトルＭＶ（Ｃ）とを基に生成する。
具体的には、ＰＭＶ生成回路３７は、下記式（１）に示すように、動きベクトルＭＶ（Ａ），ＭＶ（Ｂ），ＭＶ（Ｃ）のメディアンを予測動きベクトルＰＭＶ（Ｅ）とする。
なお、メディアンは、その対象となる複数の値のうち中間値を示す。
【００２４】
(数１）
ＰＭＶ（Ｅ）＝Ｍｅｄｉａｎ（ＭＶ（Ａ），ＭＶ（Ｂ），ＭＶ（Ｃ））
…（１）
【００２５】
ＰＭＶ生成回路３７は、予測動きベクトルＰＭＶ（Ｅ）を、その垂直方向および水平方向について独立に生成する。
従って、例えば、予測動きベクトルＰＭＶ（Ｅ）の垂直成分が、ＭＶ（Ａ）の垂直成分となり、予測動きベクトルＰＭＶ（Ｅ）の水平成分がＭＶ（Ｃ）の水平成分となる場合もある。
【００２６】
ＰＭＶ生成回路３７は、例えば、ブロックデータＡ〜Ｄの全てが処理対象の２次元画像領域内に存在しない場合には、「ＰＭＶ（Ｅ）＝０」とする。
また、ＰＭＶ生成回路３７は、ブロックデータＡが２次元画像領域内に存在し、ブロックデータＢ，Ｃ，Ｄが２次元画像領域内に存在しない場合には、「ＰＭＶ（Ｅ）＝ＭＶ（Ａ）」とする。
また、ＰＭＶ生成回路３７は、ブロックデータＣが２次元画像領域内に存在しない場合には、動きベクトルＭＶ（Ｃ）に代えて動きベクトルＭＶ（Ｄ）を用いて、上記式（１）を基に、予測動きベクトルＰＭＶ（Ｅ）を生成する。
また、ＰＭＶ生成回路３７は、ブロックデータＡの動きベクトルＭＶ（Ａ）がパイプライン処理により未生成の場合には、動きベクトルＭＶ（Ａ）に代えて、図５に示すように、ブロックデータＡに水平方向で隣接しブロックデータＡより前に動きベクトルＭＶが生成されるブロックデータＡ’の動きベクトルＭＶ（Ａ’）を用いて、上記式（１）を基に、予測動きベクトルＰＭＶ（Ｅ）を生成する。
ＰＭＶ生成回路３７は、上述した手順で生成した予測動きベクトルＰＭＶをＭＶａ生成回路３８に出力する。
【００２７】
なお、上述した図４の例では、図３に示す複数のサイズのうち、１６ｘ１６画素のサイズのブロックデータＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを用いた場合を例示したが、これらのブロックデータのサイズは図３に示すサイズであれば任意である。
例えば、図４（Ｂ）に示すように、ＰＭＶ生成回路３７は、８ｘ４画素サイズのブロックデータＡ、４ｘ８画素サイズのブロックデータＢ、並びに１６ｘ８サイズのブロックデータＣの動きベクトルＭＶを用いて、１６ｘ１６サイズのブロックデータＥの予測動きベクトルＰＭＶ（Ｅ）を生成してもよい。
【００２８】
なお、符号化装置２は、動き予測・補償処理において複数の参照画像データＲＥＦを用いることができるマルチプル・リファレンス・フレーム方式を採用している。
但し、ＰＭＶ生成回路３７では、これらの複数の参照画像データＲＥＦについては考慮しない。
【００２９】
〔ＭＶａ生成回路３８〕
ＭＶａ生成回路３８は、画面並べ替え回路２３から入力した原画像データＳ２３の処理対象のマクロブロックＭＢがインター符号化される場合に、図６に示すように、処理対象のブロックデータＭＣＢの動きベクトルＭＶａを探索するために用いる、フレームメモリ３６に記憶された１／４画素精度の参照画像データＲＥＦａ内の第１の探索範囲ＳＲａを、ＰＭＶ生成回路３７から入力した予測動きベクトルＰＭＶを基に決定（生成）する。
本実施形態では、ＭＶａ生成回路３８においてＰＭＶ生成回路３７で生成した予測動きベクトルＰＭＶを基に第１の探索範囲ＳＲａを決定するため、第１の探索範囲ＳＲａの範囲を比較的狭くしても動きベクトルＭＶａを正確に決定できる。これにより、ＭＶａ生成回路の演算量を削減できる。
【００３０】
ＭＶａ生成回路３８は、フレームメモリ３６に記憶された１／４画素精度の参照画像データＲＥＦａ内の上記決定した第１の探索範囲内ＳＲａのブロックデータのなかから、原画像データＳ２３の処理対象のブロックデータＭＣＢとの間の画素データ間の差分の累積値が最小となるブロックデータを特定し、当該特定したブロックデータの位置に対応した動きベクトルＭＶａを生成する。当該累積値としては、ＡＶＣ方式で規定されたＳＡＴＤ，ＳＡＤ，ＳＳＤなどが用いられる。
ＭＶａ生成回路３８は、動きベクトルＭＶａを動き予測・補償回路４３に出力する。
ここで、１画素精度の原画像データＳ２３内のマクロブロックＭＢは、１／４画素精度の参照画像データＲＥＦａ上では８×８画素に対応するため、ＭＶａ生成回路３８は、参照画像データＲＥＦａ上の探索を８ｘ８画素を基準にして規定したブロックデータを単位として動きベクトルＭＶａの生成を行う。
なお、ＭＶａ生成回路３８は、参照画像データＲＥＦａ上の４マクロブロックＭＢ分に相当する１６ｘ１６画素を基準にして規定したブロックデータを単位として、動きベクトルＭＶａの生成を行ってもよい。
【００３１】
以下、ＭＶａ生成回路３８における第１の探索範囲ＳＲａの決定処理を説明する。
ＭＶａ生成回路３８は、ＰＭＶ生成回路３７から入力した予測動きベクトルＰＭＶが指し示す参照画像データＲＥＦａ内の位置を中心とした予め決められた範囲ＡＲＥＡである範囲（ＰＭＶ±ＡＲＥＡ）を第１の探索範囲ＳＲａとして決定する。
第１の探索範囲ＳＲａは、後述する動き予測・補償回路４３における動きベクトルＭＶの探索に用いられる第２の探索範囲ＳＲに比べて広い。
ＭＶａ生成回路３８は、上述したように決定した第１の探索範囲ＳＲａが絶対座標（０，０）を含まない場合、絶対座標（０，０）を含むように第１の探索範囲ＳＲａを補正する。
なお、絶対座標（０，０）は、原画像データＳ２３内の処理対象のブロックデータの中心座標（中心位置）である。
【００３２】
上述した補正を行うのは、処理対象となるブロックデータの画像の動き変化が激しい場合などに、正確に動きベクトルＭＶが検出できず、符号化効率が低下することを回避するためである。
例えば、時間的に連続した複数の画像データについて、動きがＭＶ＝＋４８であったとする。
この場合に、最初の第１の画像データ内で、ＡＲＥＡが「±１６」であるとすると、「−１６」〜「１６」の範囲を探索し、ＭＶ＝４８に最も近いＭＶａ＝＋１６を選択する。
そして、第２の画像データでは、ＭＶ＝＋１６を中心に±１６、すなわち「０」〜「３２」の範囲で探索を行い、ＭＶ＝４８に最も近いＭＶ＝３２を選択する。
このように、第１の探索範囲ＳＲａが絶対座標（０，０）を含むように補正を行わないと、ＭＶ＝４８となるまで、その値が増加する。
ここで、例えば、第３の画像データで動きが不連続になると、例えば、第３の画像データで、ＭＶ＝−４８であるとすると、動きベクトルの探索は３２〜６４の範囲で行われるため、実際の動きベクトルとは逆の動きベクトルを決定してしまい、符号化効率を著しく低下させてしまう。
本実施形態では、上述したように、ＭＶａ生成回路３８にいて、第１の探索範囲ＳＲａが絶対座標（０，０）を含まない場合、絶対座標（０，０）を含むように第１の探索範囲ＳＲａを補正するため、このような符号化効率の低下を回避できる。
【００３３】
図７は、ＭＶａ生成回路３８の動作例を説明するためのフローチャートである。
ステップＳＴ１：
ＭＶａ生成回路３８は、画面並べ替え回路２３から入力した原画像データＳ２３の処理対象のマクロブロックＭＢがインター符号化される場合に、図６に示すように、処理対象のブロックデータＭＣＢの動きベクトルＭＶａを探索するために用いる、フレームメモリ３６に記憶された１／４画素精度の参照画像データＲＥＦａ内の第１の探索範囲ＳＲａを、ＰＭＶ生成回路３７から入力した予測動きベクトルＰＭＶを基に決定（生成）する。
ステップＳＴ２：
ＭＶａ生成回路３８は、ステップＳＴ１で決定した第１の探索範囲ＳＲａが絶対座標（０，０）を含むか否かを判断し、含むと判断するとステップＳＴ４に進み、含まないと判断するとステップＳＴ３に進む。
ステップＳＴ３：
ＭＶａ生成回路３８は、ステップＳＴ１で決定した第１の探索範囲ＳＲａを、絶対座標（０，０）を含むように補正する。
ステップＳＴ４：
ＭＶａ生成回路３８は、フレームメモリ３６に記憶された１／４画素精度の参照画像データＲＥＦａ内の上記決定した第１の探索範囲内ＳＲａのブロックデータのなかから、原画像データＳ２３の処理対象のブロックデータＭＣＢとの間の画素データ間の差分の累積値が最小となるブロックデータを特定し、当該特定したブロックデータの位置に対応した動きベクトルＭＶａを生成する。
ＭＶａ生成回路３８は、動きベクトルＭＶａを動き予測・補償回路４３に出力する。
【００３４】
〔イントラ予測回路４１〕
イントラ予測回路４１は、例えば、イントラ４ｘ４モードおよびイントラ１６ｘ１６モードなどの複数の予測モードのそれぞれについて処理対象のマクロブロックＭＢの予測画像データＰＩｉを生成し、これと原画像データＳ２３内の処理対象のマクロブロックＭＢとを基に、符号化されたデータの符号量の指標となる指標データＣＯＳＴｉを生成する。
そして、イントラ予測回路４１は、指標データＣＯＳＴｉを最小にするイントラ予測モードを選択する。
イントラ予測回路４１は、最終的に選択したイントラ予測モードに対応して生成した予測画像データＰＩｉおよび指標データＣＯＳＴｉを選択回路４４に出力する。
また、イントラ予測回路４１は、イントラ予測モードが選択されたことを示す選択信号Ｓ４４を入力すると、最終的に選択したイントラ予測モードを示す予測モードＩＰＭを可逆符号化回路２７に出力する。
なお、ＰスライスあるいはＢスライスに属するマクロブロックＭＢであっても、イントラ予測回路４１によるイントラ予測符号化が行われる場合がある。
【００３５】
〔動き予測・補償回路４３〕
動き予測・補償回路４３は、画面並べ替え回路２３から入力した原画像データＳ２３の処理対象のマクロブロックＭＢがインター符号化される場合に、図８に示すように、処理対象のブロックデータＭＣＢの動きベクトルＭＶを探索するために用いる、フレームメモリ３１に記憶された１画素精度の参照画像データＲＥＦ内の第２の探索範囲ＳＲを、ＭＶａ生成回路３８から入力した動きベクトルＭＶａを基に決定する。
このとき、前述したように、第２の探索範囲ＳＲは、第１の探索範囲に比べて狭い。このように狭くしても、動きベクトルＭＶａを基に第２の探索範囲ＳＲが高精度に設定できるため、動きベクトルＭＶを高精度に探索できる。
これにより、動き予測・補償回路４３が行う動きベクトルＭＶ生成の演算量を削減できる。
動き予測・補償回路４３は、フレームメモリ３１に記憶された１画素精度の参照画像データＲＥＦ内の上記決定した第２の探索範囲内ＳＲのブロックデータのなかから、原画像データＳ２３の処理対象のブロックデータＭＣＢとの間の画素データ間の差分の累積値が最小となるブロックデータを特定し、当該特定したブロックデータの位置に対応した動きベクトルＭＶを生成する。
そして、動き予測・補償回路４３は、図３に示す複数のサイズの各々について、そのブロックデータの動きベクトルＭＶと、その予測画像データＰＩｍを生成する。
また、動き予測・補償回路４３は、図３に示す複数のサイズの各々について、その予測画像データＰＩｍと、原画像データＳ２３内の処理対象のブロックデータとを基に、符号化されたデータの符号量の指標となる指標データＣＯＳＴｍを生成する。
当該指標データＣＯＳＴｍとしては、ＡＶＣ方式で規定されたＳＡＴＤ，ＳＡＤ，ＳＳＤなどが用いられる。
また、動き予測・補償回路４３は、マルチプル・リファレンス・フレーム方式で規定された複数の参照画像データＲＥＦについて同様に指標データＣＯＳＴｍを生成する。
そして、動き予測・補償回路４３は、指標データＣＯＳＴｍを最小にする図３に示すサイズおよび参照画像データＲＥＦを選択する。
動き予測・補償回路４３は、最終的に選択したサイズおよび参照画像データＲＥＦに対応して生成した予測画像データＰＩｍおよび指標データＣＯＳＴｍを選択回路４４に出力する。
また、動き予測・補償回路４３は、最終的に選択したサイズおよび参照画像データＲＥＦに対応して生成した動きベクトルＭＶ、あるいは当該動きベクトルＭＶと予測動きベクトルとの間の差分動きベクトルを可逆符号化回路２７に出力する。
また、動き予測・補償回路４３は、最終的に選択されたサイズおよび参照画像データＲＥＦを示す動き予測・補償モードＭＥＭを可逆符号化回路２７に出力する。
また、動き予測・補償回路４３は、動き予測・補償処理において選択した参照画像デーサ（参照フレーム）の識別データを可逆符号化回路２７に出力する。
【００３６】
以下、ＰＭＶ生成回路３７、ＭＶａ生成回路３８および動き予測・補償回路４３の動作の流れを説明する。
図９は、当該動作を説明するためのフローチャートである。
ステップＳＴ１１：
ＰＭＶ生成回路３７は、原画像データＳ２３の処理対象のマクロブロックＭＢがインター符号化される場合に、マクロブロックＭＢに規定された図３に示す複数の動き予測・補償ブロックサイズのブロックデータの各々について、その周囲のブロックデータについて既に生成された動きベクトルＭＶを基に、予測動きベクトルＰＭＶを生成する。
ＰＭＶ生成回路３７は、予測動きベクトルＰＭＶをＭＶａ生成回路３８に出力する。
【００３７】
ステップＳＴ１２：
ＭＶａ生成回路３８は、図６に示すように、処理対象のブロックデータＭＣＢの動きベクトルＭＶａを探索するために用いる、フレームメモリ３６に記憶された１／４画素精度の参照画像データＲＥＦａ内の第１の探索範囲ＳＲａを、ステップＳＴ１１でＰＭＶ生成回路３７から入力した予測動きベクトルＰＭＶを基に決定（生成）する。
そして、ＭＶａ生成回路３８は、フレームメモリ３６に記憶された１／４画素精度の参照画像データＲＥＦａ内の上記決定した第１の探索範囲内ＳＲａのブロックデータのなかから、原画像データＳ２３の処理対象のブロックデータＭＣＢとの間の画素データ間の差分の累積値が最小となるブロックデータを特定し、当該特定したブロックデータの位置に対応した動きベクトルＭＶａを生成する。
ＭＶａ生成回路３８は、動きベクトルＭＶａを動き予測・補償回路４３に出力する。
【００３８】
ステップＳＴ１３：
動き予測・補償回路４３は、画面並べ替え回路２３から入力した原画像データＳ２３の処理対象のマクロブロックＭＢがインター符号化される場合に、図８に示すように、処理対象のブロックデータＭＣＢの動きベクトルＭＶを探索するために用いる、フレームメモリ３１に記憶された１画素精度の参照画像データＲＥＦ内の第２の探索範囲ＳＲを、ステップＳＴ１２でＭＶａ生成回路３８から入力した動きベクトルＭＶａを基に決定する。
このとき、前述したように、第２の探索範囲ＳＲは、第１の探索範囲に比べて狭い。
動き予測・補償回路４３は、フレームメモリ３１に記憶された１画素精度の参照画像データＲＥＦ内の上記決定した第２の探索範囲内ＳＲのブロックデータのなかから、原画像データＳ２３の処理対象のブロックデータＭＣＢとの間の画素データ間の差分の累積値が最小となるブロックデータを特定し、当該特定したブロックデータの位置に対応した動きベクトルＭＶを生成する。
【００３９】
〔選択回路４４〕
選択回路４４は、動き予測・補償回路４３から入力した指標データＣＯＳＴｍと、イントラ予測回路４１から入力した指標データＣＯＳＴｉとのうち小さい方を特定し、当該特定した指標データに対応して入力した予測画像データＰＩｍあるいはＰＩｉを演算回路２４および加算回路３３に出力する。
また、選択回路４４は、指標データＣＯＳＴｍが小さい場合に、動き予測・補償モードを選択したことを示す選択信号Ｓ４４を動き予測・補償回路４３に出力する。
一方、選択回路４４は、指標データＣＯＳＴｉが小さい場合に、イントラ予測モードを選択したことを示す選択信号Ｓ４４を動き予測・補償回路４３に出力する。
なお、本実施形態において、イントラ予測回路４１および動き予測・補償回路４３がそれぞれ生成した全ての指標データＣＯＳＴｉ，ＣＯＳＴｍを選択回路４４に出力し、選択回路４４において最小の指標データを特定してもよい。
【００４０】
以下、図２に示す符号化装置２の全体動作を説明する。
入力となる画像信号は、まず、Ａ／Ｄ変換回路２２においてデジタル信号に変換される。
次に、出力となる画像圧縮情報のＧＯＰ構造に応じ、画面並べ替え回路２３においてフレーム画像データの並べ替えが行われ、それによって得られた原画像データＳ２３が演算回路２４、ＭＶａ生成回路３８、動き予測・補償回路４３およびイントラ予測回路４１に出力される。
次に、演算回路２４が、画面並べ替え回路２３からの原画像データＳ２３と選択回路４４からの予測画像データＰＩとの差分を検出し、その差分を示す画像データＳ２４を直交変換回路２５に出力する。
【００４１】
次に、直交変換回路２５が、画像データＳ２４に離散コサイン変換やカルーネン・レーベ変換等の直交変換を施して画像データ（ＤＣＴ係数）Ｓ２５を生成し、これを量子化回路２６に出力する。
次に、量子化回路２６が、画像データＳ２５を量子化し、画像データ（量子化されたＤＣＴ係数）Ｓ２６を可逆符号化回路２７および逆量子化回路２９に出力する。
次に、可逆符号化回路２７が、画像データＳ２６に可変長符号化あるいは算術符号化等の可逆符号化を施して画像データＳ２８を生成し、これをバッファ２８に蓄積する。
また、レート制御回路３２が、バッファ２８から読み出した画像データＳ２８を基に、量子化回路２６における量子化レートを制御する。
【００４２】
また、逆量子化回路２９が、量子化回路２６から入力した画像データＳ２６を逆量子化して逆直交変換回路３０に出力する。
そして、逆直交変換回路３０が、直交変換回路２５の逆変換処理を行って生成した画像データを加算回路３３に出力する。
加算回路３３において、逆直交変換回路３０からの画像データと選択回路４４からの予測画像データＰＩとが加算されて再構成画像データが生成あれ、デブロックフィルタ３４に出力される。
そして、デブロックフィルタ３４において、再構成画像データのブロック歪みを除去した画像データが生成され、これが参照画像データとして、フレームメモリ３１に書き込まれる。
【００４３】
そして、イントラ予測回路４１において、上述したイントラ予測処理が行われ、その結果である予測画像データＰＩｉと、指標データＣＯＳＴｉとが選択回路４４に出力される。
また、間引き回路３５において、フレームメモリ３１から読み出した１画素精度の参照画像データＲＥＦを、１／４画素精度に間引いて参照画像データＲＥＦａを生成し、これをフレームメモリ３６に書き込む。
そして、ＰＭＶ生成回路３７、ＭＶａ生成回路３８および動き予測・補償回路４３において、図９を用いて説明した動作が行われる。
次に、動き予測・補償回路４３において、動き予測・補償処理が行われ、その結果である予測画像データＰＩｍと、指標データＣＯＳＴｍとが選択回路４４に出力される。
次に、選択回路４４において、動き予測・補償回路４３から入力した指標データＣＯＳＴｍと、イントラ予測回路４１から入力した指標データＣＯＳＴｉとのうち小さい方を特定し、当該特定した指標データに対応して入力した予測画像データＰＩｍあるいはＰＩｉを演算回路２４および加算回路３３に出力する。
【００４４】
以上説明したように、符号化装置２では、ＭＶａ生成回路３８において、図６に示すように、ＰＭＶ生成回路３７で生成した予測動きベクトルＰＭＶを基に第１の探索範囲ＳＲａを決定するため、第１の探索範囲ＳＲａの範囲を比較的狭くしても動きベクトルＭＶａを正確に探索できる。これにより、ＭＶａ生成回路３８の演算量を削減できる。
また、符号化装置２では、動き予測・補償回路４３において、図８に示すように、処理対象のブロックデータＭＣＢの動きベクトルＭＶを探索するために用いる、フレームメモリ３１に記憶された１画素精度の参照画像データＲＥＦ内の第２の探索範囲ＳＲを、ＭＶａ生成回路３８から入力した動きベクトルＭＶａを基に決定する。そのため、第２の探索範囲ＳＲを、第１の探索範囲に比べて狭くしても、動きベクトルＭＶを正確に探索でき、動き予測・補償回路４３の演算量を削減できる。
【００４５】
＜第２実施形態＞
本実施形態の符号化装置では、図２に示すＭＶａ生成回路３８は、図１０に示すように、参照画像データＲＥＦａを構成する画素データの画素位置を、所定のサイズの単位領域Ｕを単位として格子状に選択し，当該選択した単位領域Ｕ内の複数の画素データで各々構成される参照画像データであるグループ１とグループ２とを規定する。
ここで、グループ１が第１の発明の第３の参照画像データに対応し、グループ２が第１の発明の第４の参照画像データに対応している。
ＭＶａ生成回路３８は、グループ１内の前述した予測動きベクトルＰＭＶによって指し示される位置を中心とした（図７に示すステップＳＴ３を経ないで得られた）探索範囲ＳＲａ１（第３の探索範囲）と、グループ２内の前述した予測動きベクトルＰＭＶによって指し示される位置を絶対座標（０，０）を含むように補正して得られた（図７に示すステップＳＴ３を経て得られた）探索範囲ＳＲａ２（第４の探索範囲）との各々について、動きベクトルＭＶａを生成する。
ここで、ＭＶａ生成回路３８は、探索範囲ＳＲａ２を探索範囲ＳＲａ１に比べて広く決定する。
ＭＶａ生成回路３８は、探索範囲ＳＲａ１を基に動きベクトルＭＶａと、探索範囲ＳＲａ２を基に動きベクトルＭＶａとを比較してその差分が所定値以内の場合には、ブロックデータ間の差分がより小さい動きベクトルＭＶａを選択する。
一方、ＭＶａ生成回路３８は、探索範囲ＳＲａ１を基に動きベクトルＭＶａと、探索範囲ＳＲａ２を基に動きベクトルＭＶａとを比較してその差分が所定値を越える場合には、探索範囲ＳＲａ２を基に得た動きベクトルＭＶａを選択する。
本実施形態によれば、第１実施形態に比べて、ＭＶａ生成回路３８の演算量を動きベクトルＭＶａの精度を低下させることなく削減できる。
【００４６】
本発明は上述した実施形態には限定されない。
例えば、図３に示すブロックデータのサイズは特に限定されない。
また、階層的に動きベクトルの探索をするものであれば、ＡＶＣ方式以外の符号化方式にも同様に適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、符号化システムに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態の通信システムの構成図である。
【図２】図２は、図１に示す符号化装置の機能ブロック図である。
【図３】図３は、本発明の第１実施形態で用いられる動き予測・補償のブロックデータのサイズを説明するための図である。
【図４】図４は、図１に示すＰＭＶ生成回路における予測動きベクトルの生成処理を説明するための図である。
【図５】図５は、図１に示すＰＭＶ生成回路における予測動きベクトルの生成処理を説明するための図である。
【図６】図６は、図１に示すＭＶａ生成回路における動きベクトルＭＶａの生成処理を説明するための図である。
【図７】図７は、図１に示すＭＶａ生成回路における動きベクトルＭＶａの生成処理を説明するためのフローチャートである。
【図８】図８は、図１に示す動き予測・補償回路における動きベクトルＭＶａの生成処理を説明するための図である。
【図９】図９は、図１に示すＰＭＶ生成回路、ＭＶａ生成回路および動き予測・補償回路の処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図１０】図１０は、本発明の第２実施形態を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４９】
１…通信システム、２…符号化装置、３…復号装置、２２…Ａ／Ｄ変換回路、２３…画面並べ替え回路、２４…演算回路、２５…直交変換回路、２６…量子化回路、２７…可逆符号化回路、２８…バッファ、２９…逆量子化回路、３０…逆直交変換回路、３１…フレームメモリ、３２…レート制御回路、３３…加算回路、３４…デブロックフィルタ、３５…間引き回路、３６…フレームメモリ、３７…ＰＭＶ生成回路、３８…ＭＶａ生成回路、４１…イントラ予測回路、４３…動き予測・補償回路、４４…選択回路
【図１】
2006025033.tif 000003
【図２】
2006025033.tif 000004
【図３】
2006025033.tif 000005
【図４】
2006025033.tif 000006
【図５】
2006025033.tif 000007
【図６】
2006025033.tif 000008
【図７】
2006025033.tif 000009
【図８】
2006025033.tif 000010
【図９】
2006025033.tif 000011
【図１０】
2006025033.tif 000012