(57)【要約】【課題】符号化効率をより向上させることができるようにする。【解決手段】直交変換部１５１は、入力画像の処理対象ブロックの各画素値を、４×４ずつ直交変換する。２×２ブロック生成部１５２は、それらの係数データから直流成分を４つ抽出し、それらを用いて２×２のブロックを生成する。直交変換部１５３は、その２×２ブロックをさらに直交変換する。８×８ブロック生成部１６１は、２×２ブロックを左上の２×２ブロックとする８×８ブロックを生成する。逆直交変換部１６２は、供給された８×８ブロックを逆直交変換する。この逆直交変換された８×８ブロックの各画素値は曲面を形成する。この曲面が予測画像とされる。本発明は、例えば、画像処理装置に適用することができる。【選択図】図８
2011166327.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画面内符号化を行う画像データの処理対象ブロックを対象として画素値を近似する曲面を示す曲面パラメータを前記処理対象ブロックの画素値を用いて生成する曲面パラメータ生成手段と、
前記曲面パラメータ生成手段により生成された前記曲面パラメータで表される前記曲面を、予測画像として生成する曲面生成手段と、
前記処理対象ブロックの画素値から、前記曲面生成手段により前記予測画像として生成された前記曲面の画素値を減算し、差分データを生成する演算手段と、
前記演算手段により生成された前記差分データを符号化する符号化手段と
を備える画像処理装置。
【請求項２】
前記曲面パラメータ生成手段は、前記処理対象ブロックに対して直交変換された係数データの直流成分からなる直流成分ブロックに対して直交変換することにより、前記曲面パラメータを生成し、
前記曲面生成手段は、前記曲面パラメータ生成手段により生成された曲面パラメータを成分とする曲面ブロックに対して逆直交変換することにより、前記曲面を生成する
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項３】
前記曲面生成手段は、画面内予測を行う際の画面内予測ブロックサイズと同じブロックサイズの曲面ブロックを構成して、画面内予測ブロックサイズと同じブロックサイズで前記曲面ブロックに対して逆直交変換する
請求項２に記載の画像処理装置。
【請求項４】
前記曲面サイズブロックは、曲面パラメータと０とを成分とする
請求項３に記載の画像処理装置。
【請求項５】
前記画面内予測ブロックサイズは８×８、
前記直流成分ブロックサイズは２×２、
である請求項４に記載の画像処理装置。
【請求項６】
前記演算手段により生成された前記差分データを直交変換する直交変換手段と、
前記直交変換手段により前記差分データが直交変換されて生成された係数データを量子化する量子化手段と
をさらに備え、
前記符号化手段は、前記量子化手段により量子化された前記係数データを符号化して符号化データを生成する
請求項１に記載の画像処理装置。
【請求項７】
前記符号化手段により生成された符号化データと前記曲面パラメータ生成手段により生成された曲面パラメータとを伝送する伝送手段をさらに備える
請求項６に記載の画像処理装置。
【請求項８】
前記符号化手段は、前記曲面パラメータ生成手段により生成された前記曲面パラメータを符号化し、
前記伝送手段は、前記符号化手段により符号化された曲面パラメータを伝送する
請求項７に記載の画像処理装置。
【請求項９】
画像処理装置の画像処理方法であって、
前記画像処理装置の曲面パラメータ生成手段が、画面内符号化を行う画像データの処理対象ブロックを対象として画素値を近似する曲面を示す曲面パラメータを、符号化される画像データの前記処理対象ブロックの画素値を用いて生成し、
前記画像処理装置の曲面生成手段が、生成された前記曲面パラメータで表される前記曲面を、予測画像として生成し、
前記画像処理装置の演算手段が、前記処理対象ブロックの画素値から、前記予測画像として生成された前記曲面の画素値を減算し、差分データを生成し、
前記画像処理装置の符号化手段が、生成された前記差分データを符号化する
画像処理方法。
【請求項１０】
画像データと、前記画像データを用いてイントラ予測された予測画像との差分データが符号化された符号化データを復号する復号手段と、
前記画像データの処理対象ブロックの画素値を近似した曲面を示す曲面パラメータを用いて、前記曲面からなる前記予測画像を生成する曲面生成手段と、
前記復号手段により復号されて得られた前記差分データに、前記曲面生成手段により生成された前記予測画像を加算する演算手段と
を備える画像処理装置。
【請求項１１】
前記曲面生成手段は、前記処理対象ブロックに対して直交変換された係数データの直流成分からなる直流成分ブロックに対して直交変換することにより生成された前記曲面パラメータを成分とする曲面ブロックに対して逆直交変換することにより、前記曲面を生成する
請求項１０に記載の画像処理装置。
【請求項１２】
前記曲面生成手段は、画面内予測を行う際の画面内予測ブロックサイズと同じブロックサイズの曲面ブロックを構成して、画面内予測ブロックサイズと同じブロックサイズで前記曲面ブロックに対して逆直交変換する
請求項１１に記載の画像処理装置。
【請求項１３】
前記曲面サイズブロックは、曲面パラメータと０とを成分とする
請求項１２に記載の画像処理装置。
【請求項１４】
前記画面内予測ブロックサイズは８×８、
前記直流成分ブロックサイズは２×２、
である請求項１３に記載の画像処理装置。
【請求項１５】
前記差分データを逆量子化する逆量子化手段と、
前記逆量子化手段により逆量子化された前記差分データを逆直交変換する逆直交変換手段と
をさらに備え、
前記演算手段は、前記逆直交変換手段により逆直交変換された前記差分データに、前記予測画像を加算する
請求項１０に記載の画像処理装置。
【請求項１６】
前記符号化データと前記曲面パラメータとを受け取る受け取り手段をさらに備え、
前記曲面生成手段は、前記受け取り手段により受け取られた曲面パラメータを用いて、前記予測画像を生成する
請求項１０に記載の画像処理装置。
【請求項１７】
前記曲面パラメータは符号化されており、
前記復号手段は、符号化された前記曲面パラメータを復号する復号手段をさらに備える
請求項１０に記載の画像処理装置。
【請求項１８】
前記曲面生成手段は、
前記曲面パラメータを用いて８×８ブロックを生成する８×８ブロック生成手段と、
前記８×８ブロック生成手段により生成された前記８×８ブロックを逆直交変換する逆直交変換手段と
を備える請求項１０に記載の画像処理装置。
【請求項１９】
画像処理装置の画像処理方法であって、
前記画像処理装置の復号手段が、画像データと、前記画像データを用いてイントラ予測された予測画像との差分データが符号化された符号化データを復号し、
前記画像処理装置の曲面生成手段が、前記画像データの処理対象ブロックの画素値を近似した曲面を示す曲面パラメータを用いて、前記曲面からなる前記予測画像を生成し、
前記画像処理装置の演算手段が、復号されて得られた前記差分データに、生成された前記予測画像を加算する
画像処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像処理装置および方法に関し、特に、符号化効率をより向上させることができるようにした画像処理装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像情報を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）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】
特に、MPEG２（ISO（International Organization for Standardization）/IEC（International Electrotechnical Commission）13818-2）は、汎用画像符号化方式として定義されており、飛び越し走査画像及び順次走査画像の双方、並びに標準解像度画像及び高精細画像を網羅する標準で、プロフェッショナル用途及びコンシューマ用途の広範なアプリケーションに現在広く用いられている。MPEG２圧縮方式を用いることにより、例えば７２０×４８０画素を持つ標準解像度の飛び越し走査画像であれば４〜８Ｍｂｐｓ、１９２０×１０８８画素を持つ高解像度の飛び越し走査画像であれば１８〜２２Ｍｂｐｓの符号量（ビットレート）を割り当てることで、高い圧縮率と良好な画質の実現が可能である。
【０００４】
MPEG２は主として放送用に適合する高画質符号化を対象としていたが、MPEG１より低い符号量（ビットレート）、つまりより高い圧縮率の符号化方式には対応していなかった。携帯端末の普及により、今後そのような符号化方式のニーズは高まると思われ、これに対応してMPEG４符号化方式の標準化が行われた。画像符号化方式に関しては、１９９８年１２月にISO/IEC14496-2としてその規格が国際標準に承認された。
【０００５】
更に、近年、当初テレビ会議用の画像符号化を目的として、H.26L（ITU-T（ITU Telecommunication Standardization Sector）Q6/16  VCEG（Video Coding Experts Group））という標準の規格化が進んでいる。H.26LはMPEG２やMPEG４といった従来の符号化方式に比べ、その符号化、復号化により多くの演算量が要求されるものの、より高い符号化効率が実現されることが知られている。また、現在、MPEG４の活動の一環として、このH.26Lをベースに、H.26Lではサポートされない機能をも取り入れ、より高い符号化効率を実現する標準化がJoint Model of Enhanced-Compression Video Codingとして行われている。標準化のスケジュールとしては、２００３年３月にはH.264及びMPEG４ Part１０（AVC（Advanced Video Coding））という名の元に国際標準となった。
【０００６】
更に、その拡張として、RGBや4:2:2、4:4:4といった、業務用に必要な符号化ツールや、MPEG２で規定されていた8x8DCT（Discrete Cosine Transform）や量子化マトリクスをも含んだFRExt（Fidelity Range Extension）の標準化が行われ、これにより、H．264/AVCを用いて、映画に含まれるフィルムノイズをも良好に表現することが可能な符号化方式となって、Blu-Ray Disc（商標）等の幅広いアプリケーションに用いられる運びとなった。
【０００７】
しかしながら、昨今、ハイビジョン画像の４倍の、４０００×２０００画素程度の画像を圧縮したい、或いは、インターネットのような、限られた伝送容量の環境において、ハイビジョン画像を配信したいといった、更なる高圧縮率符号化に対するニーズが高まっている。このため、先述の、ITU-T傘下のVCEGにおいて、符号化効率の改善に関する検討が継続され行なわれている。
【０００８】
このH．264/AVC方式が、従来のMPEG2方式などに比して高い符号化効率を実現する要因の１つとして、イントラ予測処理を挙げることができる。
【０００９】
H．264/AVC方式において、輝度信号のイントラ予測モードには、９種類の４×４画素および８×８画素のブロック単位、並びに４種類の１６×１６画素のマクロブロック単位の予測モードがある。また、色差信号のイントラ予測モードには、４種類の８×８画素のブロック単位の予測モードがある。この色差信号のイントラ予測モードは、輝度信号のイントラ予測モードと独立に設定が可能である。
【００１０】
輝度信号の４×４画素および８×８画素のイントラ予測モードについては、４×４画素および８×８画素の輝度信号のブロック毎に１つのイントラ予測モードが定義される。輝度信号の１６×１６画素のイントラ予測モードと色差信号のイントラ予測モードについては、１つのマクロブロックに対して１つの予測モードが定義される。
【００１１】
近年、このH．264/AVC方式におけるイントラ予測の効率をさらに改善する方法が提案されている（例えば、非特許文献１および非特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】“Intra Prediction by Template Matching”, T.K. Tan et al, ICIP2006
【非特許文献２】“Tools for Improving Texture and Motion Compensation”, MPEG Workshop, Oct 2008
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、H．264/AVC方式による圧縮率ではまだ不十分であり、圧縮においてさらなる情報の削減が必要とされていた。
【００１４】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、符号化効率をさらに向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の一側面は、画面内符号化を行う画像データの処理対象ブロックを対象として画素値を近似する曲面を示す曲面パラメータを前記処理対象ブロックの画素値を用いて生成する曲面パラメータ生成手段と、前記曲面パラメータ生成手段により生成された前記曲面パラメータで表される前記曲面を、予測画像として生成する曲面生成手段と、前記処理対象ブロックの画素値から、前記曲面生成手段により前記予測画像として生成された前記曲面の画素値を減算し、差分データを生成する演算手段と、前記演算手段により生成された前記差分データを符号化する符号化手段とを備える画像処理装置である。
前記曲面パラメータ生成手段は、前記処理対象ブロックに対して直交変換された係数データの直流成分からなる直流成分ブロックに対して直交変換することにより、前記曲面パラメータを生成し、前記曲面生成手段は、前記曲面パラメータ生成手段により生成された曲面パラメータを成分とする曲面ブロックに対して逆直交変換することにより、前記曲面を生成することができる。
前記曲面生成手段は、画面内予測を行う際の画面内予測ブロックサイズと同じブロックサイズの曲面ブロックを構成して、画面内予測ブロックサイズと同じブロックサイズで前記曲面ブロックに対して逆直交変換することができる。
前記曲面サイズブロックは、曲面パラメータと０とを成分とすることができる。
前記画面内予測ブロックサイズは８×８、前記直流成分ブロックサイズは２×２、であるようにすることができる。
【００１６】
前記演算手段により生成された前記差分データを直交変換する直交変換手段と、前記直交変換手段により前記差分データが直交変換されて生成された係数データを量子化する量子化手段とをさらに備え、前記符号化手段は、前記量子化手段により量子化された前記係数データを符号化して符号化データを生成することができる。
【００１７】
前記符号化手段により生成された符号化データと前記曲面パラメータ生成手段により生成された曲面パラメータとを伝送する伝送手段をさらに備えることができる。
【００１８】
前記曲面生成手段は、前記曲面パラメータ生成手段により生成された前記曲面パラメータを用いて８×８ブロックを生成する８×８ブロック生成手段と、前記８×８ブロック生成手段により生成された前記８×８ブロックを逆直交変換する逆直交変換手段とを備えることができる。
【００１９】
前記符号化手段は、前記曲面パラメータ生成手段により生成された前記曲面パラメータを符号化し、前記伝送手段は、前記符号化手段により符号化された曲面パラメータを伝送することができる。
【００２０】
本発明の一側面は、また、画像処理装置の画像処理方法であって、前記画像処理装置の曲面パラメータ生成手段が、画面内符号化を行う画像データの処理対象ブロックを対象として画素値を近似する曲面を示す曲面パラメータを、符号化される画像データの前記処理対象ブロックの画素値を用いて生成し、前記画像処理装置の曲面生成手段が、生成された前記曲面パラメータで表される前記曲面を、予測画像として生成し、前記画像処理装置の演算手段が、前記処理対象ブロックの画素値から、前記予測画像として生成された前記曲面の画素値を減算し、差分データを生成し、前記画像処理装置の符号化手段が、生成された前記差分データを符号化する画像処理方法である。
【００２１】
本発明の他の側面は、画像データと、前記画像データを用いてイントラ予測された予測画像との差分データが符号化された符号化データを復号する復号手段と、前記画像データの処理対象ブロックの画素値を近似した曲面を示す曲面パラメータを用いて、前記曲面からなる前記予測画像を生成する曲面生成手段と、前記復号手段により復号されて得られた前記差分データに、前記曲面生成手段により生成された前記予測画像を加算する演算手段とを備える画像処理装置である。
前記曲面生成手段は、前記処理対象ブロックに対して直交変換された係数データの直流成分からなる直流成分ブロックに対して直交変換することにより生成された前記曲面パラメータを成分とする曲面ブロックに対して逆直交変換することにより、前記曲面を生成することができる。
前記曲面生成手段は、画面内予測を行う際の画面内予測ブロックサイズと同じブロックサイズの曲面ブロックを構成して、画面内予測ブロックサイズと同じブロックサイズで前記曲面ブロックに対して逆直交変換することができる。
前記曲面サイズブロックは、曲面パラメータと０とを成分とすることができる。
前記画面内予測ブロックサイズは８×８、前記直流成分ブロックサイズは２×２、であるようにすることができる。
【００２２】
前記差分データを逆量子化する逆量子化手段と、前記逆量子化手段により逆量子化された前記差分データを逆直交変換する逆直交変換手段とをさらに備え、前記演算手段は、前記逆直交変換手段により逆直交変換された前記差分データに、前記予測画像を加算することができる。
前記符号化データと前記曲面パラメータとを受け取る受け取り手段をさらに備え、前記曲面生成手段は、前記受け取り手段により受け取られた曲面パラメータを用いて、前記予測画像を生成することができる。
【００２３】
前記曲面パラメータは符号化されており、前記復号手段は、符号化された前記曲面パラメータを復号する復号手段をさらに備えることができる。
【００２４】
前記曲面生成手段は、前記曲面パラメータを用いて８×８ブロックを生成する８×８ブロック生成手段と、前記８×８ブロック生成手段により生成された前記８×８ブロックを逆直交変換する逆直交変換手段とを備えることができる。
【００２５】
本発明の他の側面は、また、画像処理装置の画像処理方法であって、前記画像処理装置の復号手段が、画像データと、前記画像データを用いてイントラ予測された予測画像との差分データが符号化された符号化データを復号し、前記画像処理装置の曲面生成手段が、前記画像データの処理対象ブロックの画素値を近似した曲面を示す曲面パラメータを用いて、前記曲面からなる前記予測画像を生成し、前記画像処理装置の演算手段が、復号されて得られた前記差分データに、生成された前記予測画像を加算する画像処理方法である。
【００２６】
本発明の一側面においては、画面内符号化を行う画像データの処理対象ブロックを対象として画素値を近似する曲面を示す曲面パラメータが処理対象ブロックの画素値を用いて生成され、生成された曲面パラメータで表される曲面が、予測画像として生成され、処理対象ブロックの画素値から、予測画像として生成された曲面の画素値が減算され、差分データが生成され、生成された差分データが符号化される。
【００２７】
本発明の他の側面においては、画像データと、画像データを用いてイントラ予測された予測画像との差分データが符号化された符号化データが復号され、画像データの処理対象ブロックの画素値を近似した曲面を示す曲面パラメータを用いて、曲面からなる予測画像が生成され、復号されて得られた差分データに、生成された予測画像が加算される。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、画像データの符号化、若しくは、符号化された画像データの復号を行うことができる。特に、符号化効率をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明を適用した画像符号化装置の主な構成例を示すブロック図である。
【図２】マクロブロックの例を示す図である。
【図３】イントラ予測部の主な構成例を示すブロック図である。
【図４】直交変換の様子の例を説明する図である。
【図５】４×４画素のイントラ予測モードの例を示す図である。
【図６】８×８画素のイントラ予測モードの例を示す図である。
【図７】１６×１６画素のイントラ予測モードの例を示す図である。
【図８】曲面予測画像生成部の主な構成例を示すブロック図である。
【図９】近似曲面の例を示す図である。
【図１０】エントロピ符号化部の主な構成例を示すブロック図である。
【図１１】符号化処理の流れの例を説明するフローチャートである。
【図１２】予測処理の流れの例を説明するフローチャートである。
【図１３】イントラ予測処理の流れの例を説明するフローチャートである。
【図１４】予測画像生成処理の流れの例を説明するフローチャートである。
【図１５】本発明を適用した画像復号装置の主な構成例を示すブロック図である。
【図１６】イントラ予測部の主な構成例を示すブロック図である。
【図１７】復号処理の流れの例を説明するフローチャートである。
【図１８】予測処理の流れの例を説明するフローチャートである。
【図１９】イントラ予測処理の流れの例を説明するフローチャートである。
【図２０】マクロブロックの他の例を示す図である。
【図２１】本発明を適用したパーソナルコンピュータの主な構成例を示すブロック図である。
【図２２】本発明を適用したテレビジョン受像機の主な構成例を示すブロック図である。
【図２３】本発明を適用した携帯電話機の主な構成例を示すブロック図である。
【図２４】本発明を適用したハードディスクレコーダの主な構成例を示すブロック図である。
【図２５】本発明を適用したカメラの主な構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、発明を実施するための形態（以下実施の形態とする）について説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（画像符号化装置）
２．第２の実施の形態（画像復号装置）
３．第３の実施の形態（パーソナルコンピュータ）
４．第４の実施の形態（テレビジョン受像機）
５．第５の実施の形態（携帯電話機）
６．第６の実施の形態（ハードディスクレコーダ）
７．第７の実施の形態（カメラ）
【００３１】
＜１．第１の実施の形態＞
［画像符号化装置］
図１は、本発明を適用した画像処理装置としての画像符号化装置の一実施の形態の構成を表している。
【００３２】
図１に示される画像符号化装置１００は、例えば、H．264及びMPEG（Moving Picture Experts Group）４ Part１０（AVC（Advanced Video Coding））（以下H．264/AVCと称する）方式で画像を圧縮符号化する符号化装置である。ただし、画像符号化装置１００は、イントラ復号モードの１つとして、復号された参照画像ではなく、符号化される前の画像データ自身を用いて生成した曲面を用いて予測を行うモードをさらに有している。
【００３３】
図１の例において、画像符号化装置１００は、A/D（Analog / Digital）変換部１０１、画面並べ替えバッファ１０２、演算部１０３、直交変換部１０４、量子化部１０５、可逆符号化部１０６、および蓄積バッファ１０７を有する。また、画像符号化装置１００は、逆量子化部１０８、逆直交変換部１０９、および演算部１１０を有する。さらに、画像符号化装置１００は、デブロックフィルタ１１１、およびフレームメモリ１１２を有する。また、画像符号化装置１００は、選択部１１３、イントラ予測部１１４、動き予測補償部１１５、および選択部１１６を有する。さらに、画像符号化装置１００は、レート制御部１１７を有する。
【００３４】
A/D変換部１０１は、入力された画像データをA/D変換し、画面並べ替えバッファ１０２に出力し、記憶させる。画面並べ替えバッファ１０２は、記憶した表示の順番のフレームの画像を、GOP（Group of Picture）構造に応じて、符号化のためのフレームの順番に並べ替える。画面並べ替えバッファ１０２は、フレームの順番を並び替えた画像を、演算部１０３、イントラ予測部１１４、および動き予測補償部１１５に供給する。
【００３５】
演算部１０３は、画面並べ替えバッファ１０２から読み出された画像から、選択部１１６から供給される予測画像を減算し、その差分情報を直交変換部１０４に出力する。例えば、イントラ符号化が行われる画像の場合、演算部１０３は、画面並べ替えバッファ１０２から読み出された画像にイントラ予測部１１４から供給される予測画像を加算する。また、例えば、インター符号化が行われる画像の場合、演算部１０３は、画面並べ替えバッファ１０２から読み出された画像に動き予測補償部１１５から供給される予測画像を加算する。
【００３６】
直交変換部１０４は、演算部１０３からの差分情報に対して、離散コサイン変換、カルーネン・レーベ変換等の直交変換を施し、その変換係数を量子化部１０５に供給する。量子化部１０５は、直交変換部１０４が出力する変換係数を量子化する。量子化部１０５は、量子化された変換係数を可逆符号化部１０６に供給する。
【００３７】
可逆符号化部１０６は、その量子化された変換係数に対して、可変長符号化、算術符号化等の可逆符号化を施す。
【００３８】
可逆符号化部１０６は、イントラ予測を示す情報や、後述する近似曲面に関するパラメータ（曲面パラメータ）などをイントラ予測部１１４から取得し、インター予測モードを示す情報などを動き予測補償部１１５から取得する。なお、イントラ予測を示す情報は、以下、イントラ予測モード情報とも称する。また、インター予測を示す情報モードを示す情報は、以下、インター予測モード情報とも称する。
【００３９】
可逆符号化部１０６は、量子化された変換係数を符号化するとともに、フィルタ係数、イントラ予測モード情報、インター予測モード情報、量子化パラメータ、および曲面パラメータなどを、符号化データのヘッダ情報の一部とする（多重化する）。可逆符号化部１０６は、符号化して得られた符号化データを蓄積バッファ１０７に供給して蓄積させる。
【００４０】
例えば、可逆符号化部１０６においては、可変長符号化または算術符号化等の可逆符号化処理が行われる。可変長符号化としては、H．264/AVC方式で定められているCAVLC（Context-Adaptive Variable Length Coding）などがあげられる。算術符号化としては、CABAC（Context-Adaptive Binary Arithmetic Coding）などがあげられる。
【００４１】
蓄積バッファ１０７は、可逆符号化部１０６から供給された符号化データを、一時的に保持し、所定のタイミングにおいて、H．264/AVC方式で符号化された符号化画像として、例えば、後段の図示せぬ記録装置や伝送路などに出力する。
【００４２】
また、量子化部１０５において量子化された変換係数は、逆量子化部１０８にも供給される。逆量子化部１０８は、その量子化された変換係数を、量子化部１０５による量子化に対応する方法で逆量子化し、得られた変換係数を、逆直交変換部１０９に供給する。
【００４３】
逆直交変換部１０９は、供給された変換係数を、直交変換部１０４による直交変換処理に対応する方法で逆直交変換する。逆直交変換された出力は、演算部１１０に供給される。
【００４４】
演算部１１０は、逆直交変換部１０９より供給された逆直交変換結果、すなわち、復元された差分情報に、選択部１１６から供給される予測画像を加算し、局部的に復号された画像（復号画像）を得る。例えば、差分情報が、イントラ符号化が行われる画像に対応する場合、演算部１１０は、その差分情報にイントラ予測部１１４から供給される予測画像を加算する。また、たとえば、差分情報が、インター符号化が行われる画像に対応する場合、演算部１１０は、その差分情報に動き予測補償部１１５から供給される予測画像を加算する。
【００４５】
その加算結果は、デブロックフィルタ１１１またはフレームメモリ１１２に供給される。
【００４６】
デブロックフィルタ１１１は、適宜デブロックフィルタ処理を行うことにより復号画像のブロック歪を除去するとともに、例えばウィナーフィルタ（Wiener Filter）を用いて適宜ループフィルタ処理を行うことにより画質改善を行う。デブロックフィルタ１１１は、各画素をクラス分類し、クラスごとに適切なフィルタ処理を施す。デブロックフィルタ１１１は、そのフィルタ処理結果をフレームメモリ１１２に供給する。
【００４７】
フレームメモリ１１２は、所定のタイミングにおいて、蓄積されている参照画像を、選択部１１３を介してイントラ予測部１１４または動き予測補償部１１５に出力する。
【００４８】
例えば、イントラ符号化が行われる画像の場合、フレームメモリ１１２は、参照画像を、選択部１１３を介してイントラ予測部１１４に供給する。また、例えば、インター符号化が行われる画像の場合、フレームメモリ１１２は、参照画像を、選択部１１３を介して動き予測補償部１１５に供給する。
【００４９】
画像符号化装置１００においては、例えば、画面並べ替えバッファ１０２からのＩピクチャ、Ｂピクチャ、およびＰピクチャが、イントラ予測（イントラ処理とも称する）する画像として、イントラ予測部１１４に供給される。また、画面並べ替えバッファ１０２から読み出されたＢピクチャおよびＰピクチャが、インター予測（インター処理とも称する）する画像として、動き予測補償部１１５に供給される。
【００５０】
選択部１１３は、フレームメモリ１１２から供給される参照画像を、イントラ符号化を行う画像の場合、イントラ予測部１１４に供給し、インター符号化を行う画像の場合、動き予測補償部１１５に供給する。
【００５１】
イントラ予測部１１４は、画面内の画素値を用いて予測画像を生成するイントラ予測（画面内予測）を行う。イントラ予測部１１４は、複数のモード（イントラ予測モード）によりイントラ予測を行う。
【００５２】
このイントラ予測モードには、選択部１１３を介してフレームメモリ１１２から供給された参照画像に基づいて予測画像を生成するモードがある。また、このイントラ予測モードには、画面並べ替えバッファ１０２から読み出されたイントラ予測する画像自身（処理対象ブロックの画素値）を用いて予測画像を生成するモードもある。
【００５３】
イントラ予測部１１４は、全てのイントラ予測モードで予測画像を生成し、各予測画像を評価し、最適なモードを選択する。イントラ予測部１１４は、最適なイントラ予測モードを選択すると、その最適なモードで生成された予測画像を、選択部１１６を介して演算部１０３に供給する。
【００５４】
また、上述したように、イントラ予測部１１４は、採用したイントラ予測モードを示すイントラ予測モード情報や、予測画像の曲面パラメータ等の情報を、適宜可逆符号化部１０６に供給する。
【００５５】
動き予測補償部１１５は、インター符号化が行われる画像について、画面並べ替えバッファ１０２から供給される入力画像と、選択部１１３を介してフレームメモリ１１２から供給される参照フレームとなる復号画像とを用いて、動きベクトルを算出する。動き予測補償部１１５は、算出した動きベクトルに応じて動き補償処理を行い、予測画像（インター予測画像情報）を生成する。
【００５６】
動き予測補償部１１５は、候補となる全てのインター予測モードのインター予測処理を行い、予測画像を生成する。動き予測補償部１１５は、生成された予測画像を、選択部１１６を介して演算部１０３に供給する。
【００５７】
動き予測補償部１１５は、採用されたインター予測モードを示すインター予測モード情報や、算出した動きベクトルを示す動きベクトル情報を可逆符号化部１０６に供給する。
【００５８】
選択部１１６は、イントラ符号化を行う画像の場合、イントラ予測部１１４の出力を演算部１０３に供給し、インター符号化を行う画像の場合、動き予測補償部１１５の出力を演算部１０３に供給する。
【００５９】
レート制御部１１７は、蓄積バッファ１０７に蓄積された圧縮画像に基づいて、オーバーフローあるいはアンダーフローが発生しないように、量子化部１０５の量子化動作のレートを制御する。
【００６０】
［マクロブロック］
図２は、H．264/AVC方式における動き予測補償のブロックサイズの例を示す図である。H．264/AVC方式においては、ブロックサイズを可変にして、動き予測補償が行われる。
【００６１】
図２の上段には、左から、１６×１６画素、１６×８画素、８×１６画素、および８×８画素のパーティションに分割された１６×１６画素で構成されるマクロブロックが順に示されている。また、図５の下段には、左から、８×８画素、８×４画素、４×８画素、および４×４画素のサブパーティションに分割された８×８画素のパーティションが順に示されている。
【００６２】
すなわち、H．264/AVC方式においては、１つのマクロブロックを、１６×１６画素、１６×８画素、８×１６画素、あるいは８×８画素のいずれかのパーティションに分割して、それぞれ独立した動きベクトル情報を持つことが可能である。また、８×８画素のパーティションに関しては、８×８画素、８×４画素、４×８画素、あるいは４×４画素のいずれかのサブパーティションに分割し、それぞれ独立した動きベクトル情報を持つことが可能である。
【００６３】
［イントラ予測部］
図３は、図１のイントラ予測部１１４の主な構成例を示すブロック図である。
【００６４】
図３に示されるように、イントラ予測部１１４は、予測画像生成部１３１、曲面予測画像生成部１３２、コスト関数算出部１３３、およびモード判定部１３４を有する。
【００６５】
上述したようにイントラ予測部１１４は、フレームメモリ１１２から取得した参照画像（周辺画素）を用いて予測画像を生成するモードと、処理対象画像自身を用いて予測画像を生成するモードとの両方を有する。予測画像生成部１３１は、そのうち、フレームメモリ１１２から取得した参照画像（周辺画素）を用いるモードで予測画像を生成する。
【００６６】
これに対して、曲面予測画像生成部１３２は、処理対象画像自身を用いるモードで予測画像を生成する。より具体的には、曲面予測画像生成部１３２は、処理対象画像の画素値を曲面で近似し、その近似曲面を予測画像とする。
【００６７】
予測画像生成部１３１若しくは曲面予測画像生成部１３２により生成された予測画像は、コスト関数算出部１３３に供給される。
【００６８】
コスト関数算出部１３３は、予測画像生成部１３１により生成された予測画像に対して、４×４画素、８×８画素、および１６×１６画素の各イントラ予測モードに対するコスト関数値を算出する。また、コスト関数算出部１３３は、曲面予測画像生成部１３２により生成された予測画像に対してコスト関数値を算出する。
【００６９】
ここで、コスト関数値としては、High Complexity モードか、Low Complexity モードのいずれかの手法に基づいて行う。これらのモードは、H．264/AVC方式における参照ソフトウエアであるＪＭ(Joint Model)で定められている。
【００７０】
すなわち、High Complexity モードにおいては、候補となる全ての予測モードに対して、仮に符号化処理までが行われる。そして、次の式（１）で表されるコスト関数値が各予測モードに対して算出され、その最小値を与える予測モードが最適予測モードであるとして選択される。
【００７１】
Cost(Mode)＝Ｄ＋λ・Ｒ      ・・・（１）
【００７２】
式（１）において、Ｄは、原画像と復号画像の差分（歪）、Ｒは、直交変換係数まで含んだ発生符号量、λは、量子化パラメータQPの関数として与えられるラグランジュ乗数である。
【００７３】
一方、Low Complexity モードにおいては、候補となる全ての予測モードに対して、予測画像の生成、および、動きベクトル情報や予測モード情報、フラグ情報などのヘッダビットまでが算出される。そして、次の式（２）で表されるコスト関数値が各予測モードに対して算出され、その最小値を与える予測モードが最適予測モードであるとして選択される。
【００７４】
Cost(Mode)＝Ｄ＋QPtoQuant(QP)・Header_Bit      ・・・（２）
【００７５】
式（２）において、Ｄは、原画像と復号画像の差分（歪）、Header_Bitは、予測モードに対するヘッダビット、QPtoQuantは、量子化パラメータQPの関数として与えられる関数である。
【００７６】
Low Complexity モードにおいては、全ての予測モードに対して、予測画像を生成するのみで、符号化処理および復号処理を行う必要がないため、演算量が少なくて済む。
【００７７】
コスト関数算出部１３３は、以上のように算出したコスト関数値をモード判定部１３４に供給する。モード判定部１３４は、供給されたコスト関数値に基づいて、最適イントラ予測モードを選択する。すなわち、各イントラ予測モードの中から、コスト関数値が最小値であるモードを、最適イントラ予測モードとして選択する。
【００７８】
モード判定部１３４は、最適イントラ予測モードとして選択した予測モードの予測画像を、必要に応じて、選択部１１６を介して演算部１０３や演算部１１０に供給する。また、モード判定部１３４は、必要に応じて、その予測モードの情報を可逆符号化部１０６に供給する。
【００７９】
さらに、モード判定部１３４は、曲面予測画像生成部１３２の予測モードを最適イントラ予測モードとして選択した場合、その曲面パラメータを曲面予測画像生成部１３２から取得し、可逆符号化部１０６に供給する。
【００８０】
［直交変換］
図４は、直交変換の様子の例を説明する図である。
【００８１】
図４の例において、各ブロックに付されている数字−１乃至２５は、その各ブロックのビットストリーム順（復号側における処理順）を表している。なお、輝度信号については、マクロブロックが４×４画素に分割されて、４×４画素のＤＣＴが行われる。そして、イントラ１６×１６予測モードの場合のみ、−１のブロックに示されるように、各ブロックの直流成分を集めて、４×４行列が生成され、これに対して、さらに、直交変換が施される。
【００８２】
一方、色差信号については、マクロブロックが４×４画素に分割され、４×４画素のＤＣＴが行われた後に、１６および１７の各ブロックに示されるように、各ブロックの直流成分を集めて、２×２行列が生成され、これに対して、さらに、直交変換が施される。
【００８３】
なお、このことは、イントラ８×８予測モードに関しては、ハイプロファイルまたはそれ以上のプロファイルで、対象マクロブロックに、８×８直交変換が施される場合についてのみ適用可能である。
【００８４】
［イントラ予測モード］
ここで、予測画像生成部１３１による予測処理について説明する。H.264/AVC方式で定められているAVCの場合、予測画像生成部１３１は、輝度信号に対して、イントラ４×４予測モード、イントラ８×８予測モード、およびイントラ１６×１６予測モードの３通りのモードでイントラ予測を行う。これは、ブロック単位を定めるモードであり、マクロブロック毎に設定される。また、色差信号に対しては、マクロブロック毎に輝度信号とは独立したイントラ予測モードが設定可能である。
【００８５】
さらに、イントラ４×４予測モードの場合、図５に示されるように、４×４画素の対象ブロック毎に、９種類の予測モードから１つの予測モードを設定することができる。イントラ８×８予測モードの場合、図６に示されるように、８×８画素の対象ブロック毎に、９種類の予測モードから１つの予測モードを設定することができる。また、イントラ１６×１６予測モードの場合、図７に示されるように、１６×１６画素の対象マクロブロックに対して、４種類の予測モードから１つの予測モードを設定することができる。
【００８６】
なお、以下、イントラ４×４予測モード、イントラ８×８予測モード、およびイントラ１６×１６予測モードは、それぞれ、４×４画素のイントラ予測モード、８×８画素のイントラ予測モード、および１６×１６画素のイントラ予測モードとも適宜称する。
【００８７】
図７は、４種類の輝度信号の１６×１６画素のイントラ予測モード(Intra_16x16_pred_mode)を示す図である。
【００８８】
イントラ処理される対象マクロブロックをＡとし、P(x,y);x,y=-1,0,…,15を、その対象マクロブロックＡに隣接する画素の画素値とする。
【００８９】
モード０は、Vertical Prediction modeであり、P(x,-1); x,y=-1,0,…,15が “available”である時のみ適用される。この場合、対象マクロブロックＡの各画素の予測画素値Pred(x,y)は、次の式（３）のように生成される。
【００９０】
Pred(x,y) = P(x,-1);x,y=0,…,15  ・・・（３）
【００９１】
モード１はHorizontal Prediction modeであり、P(-1,y); x,y=-1,0,…,15が“available”である時のみ適用される。この場合、対象マクロブロックＡの各画素の予測画素値Pred(x,y)は、次の式（４）のように生成される。
【００９２】
Pred(x,y) = P(-1,y);x,y=0,…,15  ・・・（４）
【００９３】
モード２はDC Prediction modeであり、P(x,-1)およびP(-1,y); x,y=-1,0,…,15が全て “available” である場合、対象マクロブロックＡの各画素の予測画素値Pred(x,y)は、次の式（５）のように生成される。
【００９４】
【数１】
2011166327.tif 000003
【００９５】
また、P(x,-1); x,y=-1,0,…,15が “unavailable” である場合、対象マクロブロックＡの各画素の予測画素値Pred(x,y)は、次の式（６）のように生成される。
【００９６】
【数２】
2011166327.tif 000004
【００９７】
P(-1,y); x,y=-1,0,…,15が “unavailable” である場合、対象マクロブロックＡの各画素の予測画素値Pred(x,y)は、次の式（７）のように生成される。
【００９８】
【数３】
2011166327.tif 000005
【００９９】
P(x,-1)およびP(-1,y); x,y=-1,0,…,15が全て “unavailable” である場合には、予測画素値として１２８を用いる。
【０１００】
モード３はPlane Prediction modeであり、P(x,-1)及びP(-1,y); x,y=-1,0,…,15が全て “available” の場合のみ適用される。この場合、対象マクロブロックＡの各画素の予測画素値Pred(x,y)は、次の式（８）のように生成される。
【０１０１】
【数４】
2011166327.tif 000006
【０１０２】
色差信号のイントラ予測モードは、輝度信号のイントラ予測モードと独立に設定が可能である。色差信号に対するイントラ予測モードは、上述した輝度信号の１６×１６画素のイントラ予測モードに順ずる。
【０１０３】
ただし、輝度信号の１６×１６画素のイントラ予測モードが、１６×１６画素のブロックを対象としているのに対し、色差信号に対するイントラ予測モードは、８×８画素のブロックを対象としている。
【０１０４】
以上のように、輝度信号のイントラ予測モードには、９種類の４×４画素および８×８画素のブロック単位、並びに４種類の１６×１６画素のマクロブロック単位の予測モードがある。このブロック単位のモードは、マクロブロック単位毎に設定される。色差信号のイントラ予測モードには、４種類の８×８画素のブロック単位の予測モードがある。この色差信号のイントラ予測モードは、輝度信号のイントラ予測モードと独立に設定が可能である。
【０１０５】
また、輝度信号の４×４画素のイントラ予測モード（イントラ４×４予測モード）および８×８画素のイントラ予測モード（イントラ８×８予測モード）については、４×４画素および８×８画素の輝度信号のブロック毎に１つのイントラ予測モードが設定される。輝度信号の１６×１６画素のイントラ予測モード（イントラ１６×１６予測モード）と色差信号のイントラ予測モードについては、１つのマクロブロックに対して１つの予測モードが設定される。
【０１０６】
［曲面予測画像生成部］
以上のような１６×１６画素のイントラ予測モードのモード３（Plane Prediction mode）の場合、処理対象ブロックの近隣の少ない画素から処理対象ブロックの平面が予測される。また、この近隣の画素値は、フレームメモリ１１２から供給される参照画像の画素値が用いられる。さらに、復号処理においては、復号画像の画素値が用いられることになる。したがって、このモードの予測精度は高くなく、符号化効率も低くなってしまう恐れがある。
【０１０７】
これに対して曲面予測画像生成部１３２は、入力画像（元の画像）の処理対象ブロック自身の画素値を用いて予測を行う。また、曲面予測画像生成部１３２は、予測として、実際の画素値を曲面で近似する。このようにすることにより、曲面予測画像生成部１３２は、予測精度を向上させ、符号化効率を向上させる。ただし、この場合、復号側で元の画像を入手することができないので、予測された曲面を示すパラメータ（曲面パラメータ）も復号側に伝送される。
【０１０８】
図８は、図３の曲面予測画像生成部１３２の主な構成例を示すブロック図である。
【０１０９】
図８に示されるように、曲面予測画像生成部１３２は、直交変換部１５１、直流成分ブロック生成部１５２、直交変換部１５３、曲面生成部１５４、およびエントロピ符号化部１５５を有する。
【０１１０】
直交変換部１５１は、画面並べ替えバッファ１０２から供給される、入力画像の処理対象ブロックの各画素値を、所定のサイズ毎に直交変換する。すなわち、直交変換部１５１は、処理対象ブロックを所定の数に分けて直交変換する。直交変換部１５１は、直交変換された係数データを直流成分ブロック生成部１５２に供給する。
【０１１１】
直流成分ブロック生成部１５２は、直交変換された各係数データ群から直流成分を抽出し、それらを用いて所定サイズの直流成分ブロックを生成する。つまり、直流成分ブロックは、処理対象ブロック内の直流成分により構成されるブロックである。直流成分ブロック生成部１５２は、生成した、直流成分ブロックを直交変換部１５３に供給する。
【０１１２】
直交変換部１５３は、その直流成分ブロックをさらに直交変換する。直交変換部１５３は、生成した係数データを曲面生成部１５４およびエントロピ符号化部１５５に供給する。
【０１１３】
曲面生成部１５４は、直交変換部１５３により直交変換された直流成分ブロックを用いて処理対象ブロックの各画素値を近似する曲面を生成する。
【０１１４】
曲面生成部１５４は、曲面ブロック生成部１６１と逆直交変換部１６２を有する。曲面ブロック生成部１６１は、直流成分ブロックが直交変換されて得られた係数データのブロック（後述するように曲面パラメータと称する）をを用いて、処理対象ブロックと同サイズのブロック（曲面ブロック）を生成する。この曲面ブロックは、直流成分から、曲面パラメータのブロックのサイズ分の低域成分が、曲面パラメータにより占有される。また、曲面ブロックのそれ以外の部分の係数には、値「０」が設定される。つまり、曲面ブロックは、左上端に曲面パラメータのブロックが配置され、その他の係数の値が「０」となる、処理対象ブロックと同サイズのブロックである。因みに、曲面パラメータのブロックの直流成分が、曲面ブロックの直流成分となっている。曲面ブロック生成部１６１は、生成した曲面ブロックを逆直交変換部１６２に供給する。
【０１１５】
逆直交変換部１６２は、供給された曲面ブロックを逆直交変換する。この逆直交変換された曲面ブロックの各画素値は曲面を形成する。この曲面が近似曲面（つまり予測画像）とされる。逆直交変換部１６２は、逆直交変換された曲面ブロックをコスト関数算出部１３３に供給する。
【０１１６】
エントロピ符号化部１５５は、直交変換部１５３により直交変換された直流成分ブロック（すなわち、曲面パラメータ）をエントロピ符号化する。この符号化により、曲面パラメータのデータ量が低減される。エントロピ符号化部１５５は、生成した符号化データをモード判定部１３４に供給する。
【０１１７】
［近似曲面］
まず、曲面による近似について説明する。図９は、近似曲面の例を示す図である。
【０１１８】
直交変換部１５１は、図９Ａに示されるような例えば８×８の処理対象ブロック１７０を、図９Ｂに示されるように例えば４×４のブロックに４分割し、それぞれを直交変換する。直流成分ブロック生成部１５２は、直交変換された係数データ１７１乃至係数データ１７４のそれぞれから、左上端の係数である直流成分１７１Ａ乃至直流成分１７４Ａを抽出し、それらをまとめて、図９Ｃに示されるような２×２の直流成分ブロック１７５を生成する。
【０１１９】
この直流成分ブロック１７５における各係数の位置関係は図９Ｂのままであり、直流成分１７１Ａが左上、直流成分１７２Ａが右上、直流成分１７３Ａが左下、直流成分１７４Ａが右下となる。
【０１２０】
この直流成分ブロック１７５は、処理対象ブロック１７０の左上、右上、左下、および右下の４つの領域の直流成分を示している。つまり、直流成分ブロック１７５は、処理対象ブロック１７０全体の低周波成分を示している。
【０１２１】
直交変換部１５３は、この直流成分ブロック１７５をさらに直交変換する。図９Ｄに示される２×２のブロック１７６は、直流成分ブロック１７５を直交変換したものである。
【０１２２】
曲面ブロック生成部１６１は、図９Ｅに示されるように、８×８の曲面ブロック１７７を生成する。上述したように、この曲面ブロック１７７の、左上端（低域成分）は、２×２の曲面パラメータのブロックにより構成され、その他の部分は、値「０」の係数で占められる。
【０１２３】
換言するに、図９Ｅに示される曲面ブロック１７７は、直流成分ブロックが直交変換されたブロック１７６のみを含む係数データのブロックである。つまり、曲面ブロック１７７は、処理対象ブロック１７０全体の低周波成分のみを含む係数データである。
【０１２４】
逆直交変換部１６２は、この曲面ブロック１７７を逆直交変換することにより、図９Ｆに示されるような曲面１７８を生成する。この曲面１７８は、処理対象ブロック１７０全体の低周波成分のみを含む曲面であり、処理対象ブロックの予測画像として利用される。
【０１２５】
イントラ予測モードのプレーンモードによる予測は、平面で予測するため、処理対象ブロック全体の画素値の変化の傾向を捉える程度でしか予測できない。
【０１２６】
これに対して、曲面予測画像生成部１３２は、図９に示されるような方法で生成される曲面で予測を行うので、イントラ予測モードのプレーンモードによる予測よりは自由度が大きい。したがって、処理対象ブロック全体の画素値の変化の傾向をより細かく捉えることができる。
【０１２７】
ただし、元々処理対象ブロック全体を近似するための曲面であるので、この曲面１７８で、処理対象ブロックの局部的な変化に対応させることは困難である。したがって、上述したように、処理対象ブロックの各画素値の高周波成分を除去することにより、曲面予測画像生成部１３２は、画素値の局部的な変化による誤差の発生を低減させるように近似曲面（予測画像）を生成することができる。
【０１２８】
以上のように、直流成分ブロック生成部１５２が生成した直流成分ブロック１７５を直交変換した係数データ１７６が、この近似曲面の特徴を定義する。したがって、この係数データ１７６を形成する各値を曲面パラメータと称する。なお、以上においては、処理対象ブロックのサイズを８×８とし、直交変換部１５１がその処理対象ブロックを４×４ずつ直交変換するように説明した。また、直流成分ブロック生成部１５２が、直流成分を集めて２×２の直流成分ブロックを生成し、直交変換部１５３がその２×２の直流成分ブロックを直交変換するように説明した。さらに、曲面ブロック生成部１６１が、処理対象ブロックと同サイズの８×８の曲面ブロックを生成し、逆直交変換部１６２がその８×８の曲面ブロックを逆直交変換するように説明した。しかしながら、各ブロックのサイズは、上述した以外のサイズであっても良い。例えば、処理対象ブロックのサイズを１６×１６とし、直交変換部１５１がその処理対象ブロックを４×４ずつ直交変換し、直流成分ブロック生成部１５２が、直流成分を集めて４×４の直流成分ブロックを生成し、直交変換部１５３がその４×４の直流成分ブロックを直交変換し、曲面ブロック生成部１６１が１６×１６の曲面ブロックを生成し、逆直交変換部１６２がその１６×１６の曲面ブロックを逆直交変換するようにしてもよい。処理対象ブロックおよび曲面ブロックのサイズは、基本的に任意であり、３２×３２であってもよいし、さらに大きくてもよい。また、直交変換部１５１が処理対象ブロックを直交変換するサイズも、実現可能な範囲で任意である。例えば、処理対象ブロックのサイズが３２×３２の場合、直交変換部１５１が直交変換を４×４ずつ行うようにしてもよいし、８×８ずつ行うようにしてもよいし、１６×１６ずつ行うようにしてもよい。もちろん、これら以外のサイズであっても良い。直流成分ブロックや曲面パラメータのブロックのサイズは、処理対象ブロックのサイズや、直交変換のサイズによって変化する。つまり、２×２や４×４以外のサイズも有り得る。
【０１２９】
［エントロピ符号化部］
以上のように求められた曲面パラメータは、画面並べ替えバッファ１０２から取得した原画像の処理対象ブロックの画素値から生成される。つまり、復号画像データからは、この曲面パラメータを生成することができないので、復号側にこの曲面パラメータを提供する必要がある。
【０１３０】
そこで、この曲面パラメータは、データ量を低減し、より容易に復号側に供給することができるように、エントロピ符号化部１５５によりエントロピ符号化される。図１０は、図８のエントロピ符号化部１５５の主な構成例を示すブロック図である。
【０１３１】
エントロピ符号化部１５５は、例えば図１０に示されるように、コンテキスト生成部１９１、バイナリ符号化部１９２、およびCABAC（Context-based Adaptive Binary Arithmetic Coding）１９３を有する。
【０１３２】
コンテキスト生成部１９１は、直交変換部１５３から供給された予測符号化結果や、周辺ブロックの状態に応じて、コンテキストを１つまたは複数生成し、それぞれについて確率モデルを定義する。
【０１３３】
バイナリ符号化部１９２は、コンテキスト生成部１９１から出力されるコンテキスト出力を２値化する。CABAC１９３は、２値化されたコンテキストを算術符号化する。CABAC１９３から出力された符号化データ（符号化された曲面パラメータ）は、モード判定部１３４に供給される。また、CABAC１９３は、符号化結果に基づいて、コンテキスト生成部１９１の確率モデルを更新する。
【０１３４】
［符号化処理］
次に、以上のような画像符号化装置１００により実行される各処理の流れについて説明する。最初に、図１１のフローチャートを参照して、符号化処理の流れの例を説明する。
【０１３５】
ステップＳ１０１において、A/D変換部１０１は入力された画像をA/D変換する。ステップＳ１０２において、画面並べ替えバッファ１０２は、A/D変換部１０１から供給された画像を記憶し、各ピクチャの表示する順番から符号化する順番への並べ替えを行う。
【０１３６】
ステップＳ１０３において、イントラ予測部１１４および動き予測補償部１１５は、それぞれ画像の予測処理を行う。すなわち、ステップＳ１０３において、イントラ予測部１１４は、イントラ予測モードのイントラ予測処理を行う。動き予測補償部１１５は、インター予測モードの動き予測補償処理を行う。
【０１３７】
ステップＳ１０４において、選択部１１６は、イントラ予測部１１４および動き予測補償部１１５から出力された各コスト関数値に基づいて、最適予測モードを決定する。つまり、選択部１１６は、イントラ予測部１１４により生成された予測画像と、動き予測補償部１１５により生成された予測画像のいずれか一方を選択する。
【０１３８】
また、この予測画像の選択情報は、イントラ予測部１１４または動き予測補償部１１５に供給される。最適イントラ予測モードの予測画像が選択された場合、イントラ予測部１１４は、最適イントラ予測モードを示す情報（すなわち、イントラ予測モード情報）を、可逆符号化部１０６に供給する。
【０１３９】
さらに最適イントラ予測モードとして、元の画像を用いて予測を行う曲面予測画像生成部１３２の予測モードが選択された場合、イントラ予測部１１４は、予測した曲面パラメータの符号化データも可逆符号化部１０６に供給する。
【０１４０】
最適インター予測モードの予測画像が選択された場合、動き予測補償部１１５は、最適インター予測モードを示す情報と、必要に応じて、最適インター予測モードに応じた情報を可逆符号化部１０６に出力する。最適インター予測モードに応じた情報としては、動きベクトル情報やフラグ情報、参照フレーム情報などがあげられる。
【０１４１】
ステップＳ１０５において、演算部１０３は、ステップＳ１０２で並び替えられた画像と、ステップＳ１０３の予測処理により得られた予測画像との差分を演算する。予測画像は、インター予測する場合は動き予測補償部１１５から、イントラ予測する場合はイントラ予測部１１４から、それぞれ選択部１１６を介して演算部１０３に供給される。
【０１４２】
差分データは元の画像データに較べてデータ量が低減される。したがって、画像をそのまま符号化する場合に較べて、データ量を圧縮することができる。
【０１４３】
ステップＳ１０６において、直交変換部１０４は演算部１０３から供給された差分情報を直交変換する。具体的には、離散コサイン変換、カルーネン・レーベ変換等の直交変換が行われ、変換係数が出力される。ステップＳ１０７において、量子化部１０５は変換係数を量子化する。
【０１４４】
ステップＳ１０８において、可逆符号化部１０６は量子化部１０５から出力された量子化された変換係数を符号化する。すなわち、差分画像（インターの場合、２次差分画像）に対して、可変長符号化や算術符号化等の可逆符号化が行われる。
【０１４５】
なお、可逆符号化部１０６は、ステップＳ１０４の処理により選択された予測画像の予測モードに関する情報を符号化し、差分画像を符号化して得られる符号化データのヘッダ情報に付加する。
【０１４６】
つまり、可逆符号化部１０６は、イントラ予測部１１４から供給されるイントラ予測モード情報、または、動き予測補償部１１５から供給される最適インター予測モードに応じた情報なども符号化し、ヘッダ情報に付加する。また、可逆符号化部１０６は、イントラ予測部１１４から曲面パラメータの符号化データが供給される場合、その符号化データも、符号化データのヘッダ情報等に付加する。
【０１４７】
ステップＳ１０９において蓄積バッファ１０７は、可逆符号化部１０６から出力される符号化データを蓄積する。蓄積バッファ１０７に蓄積された符号化データは、適宜読み出され、伝送路を介して復号側に伝送される。
【０１４８】
ステップＳ１１０においてレート制御部１１７は、蓄積バッファ１０７に蓄積された圧縮画像に基づいて、オーバーフローあるいはアンダーフローが発生しないように、量子化部１０５の量子化動作のレートを制御する。
【０１４９】
また、ステップＳ１０７の処理により量子化された差分情報は、次のようにして局部的に復号される。すなわち、ステップＳ１１１において、逆量子化部１０８は量子化部１０５により量子化された変換係数を量子化部１０５の特性に対応する特性で逆量子化する。ステップＳ１１２において、逆直交変換部１０９は、逆量子化部１０８により逆量子化された変換係数を直交変換部１０４の特性に対応する特性で逆直交変換する。
【０１５０】
ステップＳ１１３において、演算部１１０は、選択部１１６を介して入力される予測画像を局部的に復号された差分情報に加算し、局部的に復号された画像（演算部１０３への入力に対応する画像）を生成する。ステップＳ１１４においてデブロックフィルタ１１１は、演算部１１０から出力された画像をフィルタリングする。これによりブロック歪みが除去される。ステップＳ１１５においてフレームメモリ１１２は、フィルタリングされた画像を記憶する。なお、フレームメモリ１１２にはデブロックフィルタ１１１によりフィルタ処理されていない画像も演算部１１０から供給され、記憶される。
【０１５１】
［予測処理］
次に、図１２のフローチャートを参照して、図１１のステップＳ１０３において実行される予測処理の流れの例を説明する。
【０１５２】
ステップＳ１３１において、イントラ予測部１１４は処理対象のブロックの画素を、候補となる全てのイントラ予測モードでイントラ予測する。なお、このイントラ予測モードには、フレームメモリ１１２から供給される参照画像を用いて予測を行うモードと、画面並べ替えバッファ１０２から取得した元の画像を用いて予測を行うモードとの両方が含まれる。また、フレームメモリ１１２から供給される参照画像を用いて予測が行われる場合、参照される復号済みの画素としては、デブロックフィルタ１１１によりデブロックフィルタリングされていない画素が用いられる。
【０１５３】
画面並べ替えバッファ１０２から供給される処理対象の画像がインター処理される画像である場合、参照される画像がフレームメモリ１１２から読み出され、選択部１１３を介して動き予測補償部１１５に供給される。これらの画像に基づいて、ステップＳ１３２において、動き予測補償部１１５はインター動き予測処理を行う。すなわち、動き予測補償部１１５は、フレームメモリ１１２から供給される画像を参照して、候補となる全てのインター予測モードの動き予測処理を行う。
【０１５４】
ステップＳ１３３において、動き予測補償部１１５は、ステップＳ１３２において算出されたインター予測モードに対してのコスト関数値の中から、最小値を与える予測モードを、最適インター予測モードとして決定する。そして、動き予測補償部１１５は、インター処理する画像と最適インター予測モードで生成された２次差分情報との差分、および最適インター予測モードのコスト関数値を、選択部１１６に供給する。
【０１５５】
［イントラ予測処理］
図１３は、図１２のステップＳ１３１において実行されるイントラ予測処理の流れの例を説明するフローチャートである。
【０１５６】
イントラ予測処理が開始されると、ステップＳ１５１において、予測画像生成部１３１は、フレームメモリ１１２から供給される参照画像の近隣ブロックの画素を用いて、各モードで予測画像を生成する。
【０１５７】
ステップＳ１５２において、曲面予測画像生成部１３２は、画面並び替えバッファ１０２から供給される元の画像（原画像）を用いて、予測画像を生成する。
【０１５８】
ステップＳ１５３において、コスト関数算出部１３３は、各モードについて、コスト関数値を算出する。
【０１５９】
ステップＳ１５４において、モード判定部１３４は、ステップＳ１５３の処理により算出された各モードのコスト関数値に基づいて、各イントラ予測モードに対して最適モードを決定する。
【０１６０】
ステップＳ１５５において、モード判定部１３４は、ステップＳ１５３の処理により算出された各モードのコスト関数値に基づいて、最適イントラ予測モードを選択する。
【０１６１】
モード判定部１３４は、最適イントラ予測モードとして選択したモードで生成された予測画像を演算部１０３および演算部１１０に供給する。また、モード判定部１３４は、選択した予測モードを示す情報を可逆符号化部１０６に供給する。さらに、モード判定部１３４は、原画像を用いて予測画像を生成するモードを選択した場合、曲面パラメータの符号化データも可逆符号化部１０６に供給する。
【０１６２】
ステップＳ１５５の処理が終わると、イントラ予測部１１４は、処理を図１２に戻し、ステップＳ１３２以降の処理を実行させる。
【０１６３】
［予測画像生成処理］
次に、図１４のフローチャートを参照して、図１３のステップＳ１５２において実行される予測画像生成処理の流れの例を説明する。
【０１６４】
予測画像生成処理が開始されると、曲面予測画像生成部１３２の直交変換部１５１（図８）は、ステップＳ１７１において、画面並べ替えバッファ１０２から供給される８×８の処理対象ブロックを４つの４×４のブロックに分割し、その４×４のブロック毎に直交変換を行う。
【０１６５】
ステップＳ１７２において、直流成分ブロック生成部１５２は、各４×４のブロックの直流成分を抽出し、それらを要素とする２×２の直流成分ブロックを生成する。
【０１６６】
ステップＳ１７３において、直交変換部１５３は、ステップＳ１７２の処理により生成された直流成分ブロックを直交変換し、曲面パラメータのブロックを生成する。
【０１６７】
ステップＳ１７４において、曲面ブロック生成部１６１は、その曲面パラメータのブロックを左上端（より低域な成分）とし、それ以外の値が「０」である８×８の曲面ブロックを生成する。
【０１６８】
ステップＳ１７５において、逆直交変換部１６２は、ステップＳ１７４の処理により生成された曲面ブロックを逆直交変換し、曲面を生成する。
【０１６９】
ステップＳ１７６において、エントロピ符号化部１５５は、ステップＳ１７３の処理により生成された曲面パラメータをエントロピ符号化する。
【０１７０】
ステップＳ１７６の処理が終了すると、曲面予測画像生成部１３２は、予測画像生成処理を終了し、処理を図１３に戻し、ステップＳ１５３以降の処理を実行させる。
【０１７１】
以上のように、曲面予測画像生成部１３２は、元の画像自身を用いて曲面近似を行うので、従来のイントラ予測モードのモード３（Plane Prediction mode）の場合よりも予測精度を向上させることができる。このようなモードをイントラ予測モードとして設けたので、画像符号化装置１００は、符号化効率をより向上させることができる。なお、以上に説明した各ブロックのサイズが一例であることは、図９等を参照して説明したとおりである。また、以上においては、曲面パラメータを伝送する方法として、符号化データのヘッダ情報に曲面パラメータを多重化するように説明したが、曲面パラメータの格納場所は任意である。例えば、SEI（Suplemental Enhancement Information）等のパラメータセット（例えばシーケンスやピクチャのヘッダ等）に格納するようにしてもよい。また、曲面パラメータを、符号化データとは別に（別のファイルとして）、画像符号化装置から画像復号装置に伝送させるようにしてもよい。
【０１７２】
＜２．第２の実施の形態＞
［画像復号装置］
第１の実施の形態において説明した画像符号化装置１００により符号化された符号化データは、所定の伝送路を介して、画像符号化装置１００に対応する画像復号装置に伝送され、復号される。
【０１７３】
以下に、その画像復号装置について説明する。図１５は、本発明を適用した画像復号装置の主な構成例を示すブロック図である。
【０１７４】
図１５に示されるように、画像復号装置２００は、蓄積バッファ２０１、可逆復号部２０２、逆量子化部２０３、逆直交変換部２０４、演算部２０５、デブロックフィルタ２０６、画面並べ替えバッファ２０７、D/A変換部２０８、フレームメモリ２０９、選択部２１０、イントラ予測部２１１、動き予測補償部２１２、および選択部２１３を有する。
【０１７５】
蓄積バッファ２０１は、伝送されてきた符号化データを蓄積する。この符号化データは、画像符号化装置１００により符号化されたものである。可逆復号部２０２は、蓄積バッファ２０１から所定のタイミングで読み出された符号化データを、図１の可逆符号化部１０６の符号化方式に対応する方式で復号する。
【０１７６】
逆量子化部２０３は、可逆復号部２０２により復号されて得られた係数データを、図１の量子化部１０５の量子化方式に対応する方式で逆量子化する。逆量子化部２０３は、逆量子化された係数データを、逆直交変換部２０４に供給する。逆直交変換部２０４は、図１の直交変換部１０４の直交変換方式に対応する方式で、その係数データを逆直交変換し、画像符号化装置１００において直交変換される前の残差データに対応する復号残差データを得る。
【０１７７】
逆直交変換されて得られた復号残差データは、演算部２０５に供給される。また、演算部２０５には、選択部２１３を介して、イントラ予測部２１１若しくは動き予測補償部２１２から予測画像が供給される。
【０１７８】
演算部２０５は、その復号残差データと予測画像とを加算し、画像符号化装置１００の演算部１０３により予測画像が減算される前の画像データに対応する復号画像データを得る。演算部２０５は、その復号画像データをデブロックフィルタ２０６に供給する。
【０１７９】
デブロックフィルタ２０６は、復号された画像のブロック歪を除去した後、フレームメモリ２０９に供給し、蓄積させるとともに、画面並べ替えバッファ２０７にも供給する。
【０１８０】
画面並べ替えバッファ２０７は、画像の並べ替えを行う。すなわち、図１の画面並べ替えバッファ１０２により符号化の順番のために並べ替えられたフレームの順番が、元の表示の順番に並べ替えられる。D/A変換部２０８は、画面並べ替えバッファ２０７から供給された画像をD/A変換し、図示せぬディスプレイに出力し、表示させる。
【０１８１】
選択部２１０は、インター処理される画像と参照される画像をフレームメモリ２０９から読み出し、動き予測補償部２１２に供給する。また、選択部２１０は、イントラ予測に用いられる画像をフレームメモリ２０９から読み出し、イントラ予測部２１１に供給する。
【０１８２】
イントラ予測部２１１には、ヘッダ情報を復号して得られたイントラ予測モードを示す情報や曲面パラメータに関する情報等が可逆復号部２０２から適宜供給される。イントラ予測部２１１は、この情報に基づいて、予測画像を生成し、生成した予測画像を選択部２１３に供給する。
【０１８３】
動き予測補償部２１２は、ヘッダ情報を復号して得られた情報（予測モード情報、動きベクトル情報、参照フレーム情報）を可逆復号部２０２から取得る。インター予測モードを示す情報が供給された場合、動き予測補償部２１２は、可逆復号部２０２からのインター動きベクトル情報に基づいて、予測画像を生成し、生成した予測画像を選択部２１３に供給する。
【０１８４】
選択部２１３は、動き予測補償部２１２またはイントラ予測部２１１により生成された予測画像を選択し、演算部２０５に供給する。
【０１８５】
［イントラ予測部］
図１６は、図１５のイントラ予測部２１１の主な構成例を示すブロック図である。
【０１８６】
図１６に示されるように、イントラ予測部２１１は、イントラ予測モード判定部２２１、予測画像生成部２２２、エントロピ復号部２２３、および曲面生成部２２４を有する。
【０１８７】
イントラ予測モード判定部２２１は、可逆復号部２０２から供給される情報に基づいてイントラ予測モードを判定する。参照画像を用いて予測画像を生成するモードの場合、イントラ予測モード判定部２２１は、予測画像生成部２２２を制御し、予測画像を生成させる。曲面パラメータから予測画像を生成するモードの場合、イントラ予測モード判定部２２１は、イントラ予測モードの情報とともに供給される曲面パラメータを、エントロピ復号部２２３に供給する。
【０１８８】
予測画像生成部２２２は、フレームメモリ２０９から近隣ブロックの参照画像を取得し、その近隣画素の画素値を用いて、画像符号化装置１００の予測画像生成部１３１（図３）と同様の方法で予測画像を生成する。予測画像生成部２２２は、生成した予測画像を演算部２０５に供給する。
【０１８９】
イントラ予測モード判定部２２１を介してエントロピ復号部２２３に供給される曲面パラメータは、エントロピ符号化部１５５（図８）によりエントロピ符号化されている。エントロピ復号部２２３は、そのエントロピ符号化方法に対応する方法で、曲面パラメータをエントロピ復号する。エントロピ復号部２２３は、復号した曲面パラメータを曲面生成部２２４に供給する。
【０１９０】
曲面生成部２２４は、曲面パラメータに基づいて、画像符号化装置１００の曲面生成部１５４（図８）と同様に、近似曲面（予測画像）を生成する。曲面生成部２２４は、曲面ブロック生成部２３１および逆直交変換部２３２を有する。
【０１９１】
曲面ブロック生成部２３１は、曲面ブロック生成部１６１（図８）と同様に、曲面パラメータのブロックをより低域な成分（左上端の係数）とし、その他の係数の値が「０」により構成される、曲面ブロックを生成する。つまり、図９Ｅの曲面ブロック１７７と同様のブロックが生成される。
【０１９２】
逆直交変換部２３２は、曲面ブロック生成部２３１により生成された８×８の曲面ブロックを逆直交変換する。つまり、図９Ｆの曲面１７８と同様の曲面（近似曲面）が生成される。
【０１９３】
逆直交変換部２３２は、生成した近似曲面を予測画像として、演算部２０５に供給する。
【０１９４】
［復号処理］
次に、以上のような画像復号装置２００により実行される各処理の流れについて説明する。最初に、図１７のフローチャートを参照して、復号処理の流れの例を説明する。
【０１９５】
復号処理が開始されると、ステップＳ２０１において、蓄積バッファ２０１は伝送されてきた符号化データを蓄積する。ステップＳ２０２において、可逆復号部２０２は、蓄積バッファ２０１から供給される符号化データを復号する。すなわち、図１の可逆符号化部１０６により符号化されたＩピクチャ、Ｐピクチャ、並びにＢピクチャが復号される。
【０１９６】
このとき、動きベクトル情報、参照フレーム情報、予測モード情報（イントラ予測モード、またはインター予測モード）、フラグ情報、および曲面パラメータ等も復号される。
【０１９７】
すなわち、予測モード情報がイントラ予測モード情報である場合、予測モード情報は、イントラ予測部２１１に供給される。予測モード情報がインター予測モード情報である場合、予測モード情報と対応する動きベクトル情報は、動き予測補償部２１２に供給される。
【０１９８】
また、曲面パラメータが存在する場合は、その曲面パラメータはイントラ予測部２１１に供給される。
【０１９９】
ステップＳ２０３において、逆量子化部２０３は可逆復号部２０２により復号された変換係数を、図１の量子化部１０５の特性に対応する特性で逆量子化する。ステップＳ２０４において逆直交変換部２０４は逆量子化部２０３により逆量子化された変換係数を、図１の直交変換部１０４の特性に対応する特性で逆直交変換する。これにより図１の直交変換部１０４の入力（演算部１０３の出力）に対応する差分情報が復号されたことになる。
【０２００】
ステップＳ２０５において、イントラ予測部２１１、または動き予測補償部２１２は、可逆復号部２０２から供給される予測モード情報に対応して、それぞれ画像の予測処理を行う。
【０２０１】
すなわち、可逆復号部２０２からイントラ予測モード情報が供給された場合、イントラ予測部２１１は、イントラ予測モードのイントラ予測処理を行う。また、可逆復号部２０２から曲面パラメータも供給された場合、イントラ予測部２１１は、その曲面パラメータを用いたイントラ予測処理を行う。
【０２０２】
可逆復号部２０２からインター予測モード情報が供給された場合、動き予測補償部２１２は、インター予測モードの動き予測処理を行う。
【０２０３】
ステップＳ２０６において、選択部２１３は予測画像を選択する。すなわち、選択部２１３には、イントラ予測部２１１により生成された予測画像、若しくは、動き予測補償部２１２により生成された予測画像が供給される。選択部２１３は、そのいずれか一方を選択する。選択された予測画像は、演算部２０５に供給される。
【０２０４】
ステップＳ２０７において、演算部２０５は、ステップＳ２０４の処理により得られた差分情報に、ステップＳ２０６の処理により選択された予測画像を加算する。これにより元の画像データが復号される。
【０２０５】
ステップＳ２０８において、デブロックフィルタ２０６は、演算部２０５から供給された復号画像データをフィルタリングする。これによりブロック歪みが除去される。
【０２０６】
ステップＳ２０９において、フレームメモリ２０９は、フィルタリングされた復号画像データを記憶する。
【０２０７】
ステップＳ２１０において、画面並べ替えバッファ２０７は、復号画像データのフレームの並べ替えを行う。すなわち、復号画像データの、画像符号化装置１００の画面並べ替えバッファ１０２（図１）により符号化のために並べ替えられたフレームの順序が、元の表示の順序に並べ替えられる。
【０２０８】
ステップＳ２１１において、D/A変換部２０８は、画面並べ替えバッファ２０７においてフレームが並べ替えられた復号画像データをD/A変換する。この復号画像データが図示せぬディスプレイに出力され、その画像が表示される。
【０２０９】
［予測処理］
次に図１８のフローチャートを参照して、図１７のステップＳ２０５において実行される予測処理の流れの例を説明する。
【０２１０】
予測処理が開始されると、可逆復号部２０２は、イントラ予測モード情報に基づいて、イントラ符号化されているか否かを判定する。イントラ符号化されていると判定した場合、可逆復号部２０２は、イントラ予測モード情報をイントラ予測部２１１に供給し、処理をステップＳ２３２に進める。なお、曲面パラメータが存在する場合、可逆復号部２０２は、その曲面パラメータもイントラ予測部２１１に供給する。
【０２１１】
ステップＳ２３２において、イントラ予測部２１１は、イントラ予測処理を行う。イントラ予測処理が終了すると、画像復号装置２００は、処理を図１７に戻し、ステップＳ２０６以降の処理を実行させる。
【０２１２】
また、ステップＳ２３１において、インター符号化されていると判定された場合、可逆復号部２０２は、インター予測モード情報を動き予測補償部２１２に供給し、処理をステップＳ２３３に進める。
【０２１３】
ステップＳ２３３において、動き予測補償部２１２は、インター動き予測補償処理を行う。インター動き予測補償処理が終了すると、画像復号装置２００は、処理を図１７に戻し、ステップＳ２０６以降の処理を実行させる。
【０２１４】
［イントラ予測処理］
次に、図１９のフローチャートを参照して、図１８のステップＳ２３２において実行されるイントラ予測処理の流れの例を説明する。
【０２１５】
イントラ予測処理が開始されると、イントラ予測モード判定部２２１は、ステップＳ２５１において、画像符号化装置１００から供給された、元の画像（原画像）から生成された曲面パラメータから予測処理を行う原画像予測処理であるか否かを判定する。可逆復号部２０２から供給されたイントラ予測モード情報に基づいて原画像予測処理であると判定した場合、イントラ予測モード判定部２２１は、処理をステップＳ２５２に進める。
【０２１６】
ステップＳ２５２において、イントラ予測モード判定部２２１は、可逆復号部２０２から曲面パラメータを取得する。
【０２１７】
ステップＳ２５３において、エントロピ復号部２２３は、その曲面パラメータをエントロピ復号する。
【０２１８】
ステップＳ２５４において、曲面ブロック生成部２３１は、エントロピ復号された曲面パラメータブロック（２×２）を左上端（より低域な成分）とし、その他の値を「０」とする８×８の曲面ブロックを生成する。
【０２１９】
ステップＳ２５５において、逆直交変換部２３２は、生成された曲面ブロックを逆直交変換し、曲面を生成する。その曲面は、予測画像として、演算部２０５に供給される。
【０２２０】
ステップＳ２５５の処理が終了すると、イントラ予測部２１１は、処理を図１８に戻し、予測処理を終了させる。画像復号装置２００は、処理を図１７に戻し、ステップＳ２０６以降の処理を実行させる。
【０２２１】
また、ステップＳ２５１において、原画像予測処理で無いと判定した場合、イントラ予測モード判定部２２１は、処理をステップＳ２５６に進める。
【０２２２】
ステップＳ２５６において、予測画像生成部２２２は、フレームメモリ２０９から参照画像を取得し、その参照画像に含まれる近隣画素から処理対象ブロックの予測を行う近隣予測処理を行う。ステップＳ２５６の処理が終了すると、イントラ予測部２１１は、処理を図１８に戻し、予測処理を終了させる。画像復号装置２００は、処理を図１７に戻し、ステップＳ２０６以降の処理を実行させる。
【０２２３】
以上のように、イントラ予測部２１１が、画像符号化装置１００から供給された曲面パラメータを用いて予測画像を生成するので、画像復号装置２００は、画像符号化装置１００が元の画像自身を用いて行ったイントラ予測モードで符号化した符号化データを復号することができる。つまり、画像復号装置２００は、予測精度の高いイントラ予測モードで符号化された符号化データを復号することができる。
【０２２４】
また、エントロピ復号部２２３は、エントロピ符号化された曲面パラメータを復号することができる。つまり、画像復号装置２００は、データ量を低減させた曲面パラメータを用いて復号処理を行うことができる。
【０２２５】
すなわち、画像復号装置２００は、符号化効率をより向上させることができる。
【０２２６】
なお、以上において説明した直交変換や逆直交変換の代わりにアダマール変換等を用いるようにしてもよい。また、以上に説明した各ブロックのサイズは一例である。
【０２２７】
［マクロブロック］
以上においては、１６×１６以下のマクロブロックについて説明したが、マクロブロックのサイズは、１６×１６より大きくてもよい。
【０２２８】
本発明は、例えば図２０に示されるようなあらゆる大きさのマクロブロックに対して適用することができる。例えば、本発明は、通常の１６×１６画素のようなマクロブロックだけでなく、３２×３２画素のような拡張されたマクロブロック（拡張マクロブロック）にも適用することができる。
【０２２９】
図２０において、上段には、左から、３２×３２画素、３２×１６画素、１６×３２画素、および１６×１６画素のブロック（パーティション）に分割された３２×３２画素で構成されるマクロブロックが順に示されている。また、中段には、左から、１６×１６画素、１６×８画素、８×１６画素、および８×８画素のブロックに分割された１６×１６画素で構成されるブロックが順に示されている。さらに、下段には、左から、８×８画素、８×４画素、４×８画素、および４×４画素のブロックに分割された８×８画素のブロックが順に示されている。
【０２３０】
すなわち、３２×３２画素のマクロブロックは、上段に示される３２×３２画素、３２×１６画素、１６×３２画素、および１６×１６画素のブロックでの処理が可能である。
【０２３１】
上段の右側に示される１６×１６画素のブロックは、H．264/AVC方式と同様に、中段に示される１６×１６画素、１６×８画素、８×１６画素、および８×８画素のブロックでの処理が可能である。
【０２３２】
中段の右側に示される８×８画素のブロックは、H．264/AVC方式と同様に、下段に示される８×８画素、８×４画素、４×８画素、および４×４画素のブロックでの処理が可能である。
【０２３３】
これらのブロックは、以下の３階層に分類することができる。すなわち、図２０の上段に示される３２×３２画素、３２×１６画素、および１６×３２画素のブロックを第１階層と称する。上段の右側に示される１６×１６画素のブロック、並びに、中段に示される１６×１６画素、１６×８画素、および８×１６画素のブロックを、第２階層と称する。中段の右側に示される８×８画素のブロック、並びに、下段に示される８×８画素、８×４画素、４×８画素、および４×４画素のブロックを、第３階層と称する。
【０２３４】
このような階層構造を採用することにより、１６×１６画素のブロック以下に関しては、H．264/AVC方式と互換性を保ちながら、そのスーパーセットとして、より大きなブロックを定義することができる。
【０２３５】
＜３．第３の実施の形態＞
［パーソナルコンピュータ］
上述した一連の処理は、ハードウエアにより実行させることもできるし、ソフトウエアにより実行させることもできる。この場合、例えば、図２１に示されるようなパーソナルコンピュータとして構成されるようにしてもよい。
【０２３６】
図２１において、パーソナルコンピュータ５００のCPU５０１は、ROM（Read Only Memory）５０２に記憶されているプログラム、または記憶部５１３からRAM（Random Access Memory）５０３にロードされたプログラムに従って各種の処理を実行する。RAM５０３にはまた、CPU５０１が各種の処理を実行する上において必要なデータなども適宜記憶される。
【０２３７】
CPU５０１、ROM５０２、およびRAM５０３は、バス５０４を介して相互に接続されている。このバス５０４にはまた、入出力インタフェース５１０も接続されている。
【０２３８】
入出力インタフェース５１０には、キーボード、マウスなどよりなる入力部５１１、CRT（Cathode Ray Tube）やLCD（Liquid Crystal Display）などよりなるディスプレイ、並びにスピーカなどよりなる出力部５１２、ハードディスクなどより構成される記憶部５１３、モデムなどより構成される通信部５１４が接続されている。通信部５１４は、インターネットを含むネットワークを介しての通信処理を行う。
【０２３９】
入出力インタフェース５１０にはまた、必要に応じてドライブ５１５が接続され、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、或いは半導体メモリなどのリムーバブルメディア５２１が適宜装着され、それらから読み出されたコンピュータプログラムが、必要に応じて記憶部５１３にインストールされる。
【０２４０】
上述した一連の処理をソフトウエアにより実行させる場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、ネットワークや記録媒体からインストールされる。
【０２４１】
この記録媒体は、例えば、図２１に示されるように、装置本体とは別に、ユーザにプログラムを配信するために配布される、プログラムが記録されている磁気ディスク（フレキシブルディスクを含む）、光ディスク（CD-ROM（Compact Disc - Read Only Memory）,DVD（Digital Versatile Disc）を含む）、光磁気ディスク（MD（Mini Disc）を含む）、もしくは半導体メモリなどよりなるリムーバブルメディア５２１により構成されるだけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに配信される、プログラムが記録されているROM５０２や、記憶部５１３に含まれるハードディスクなどで構成される。
【０２４２】
なお、コンピュータが実行するプログラムは、本明細書で説明する順序に沿って時系列に処理が行われるプログラムであっても良いし、並列に、あるいは呼び出しが行われたとき等の必要なタイミングで処理が行われるプログラムであっても良い。
【０２４３】
また、本明細書において、記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、記載された順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【０２４４】
また、本明細書において、システムとは、複数のデバイス（装置）により構成される装置全体を表すものである。
【０２４５】
また、以上において、１つの装置（または処理部）として説明した構成を分割し、複数の装置（または処理部）として構成するようにしてもよい。逆に、以上において複数の装置（または処理部）として説明した構成をまとめて１つの装置（または処理部）として構成されるようにしてもよい。また、各装置（または各処理部）の構成に上述した以外の構成を付加するようにしてももちろんよい。さらに、システム全体としての構成や動作が実質的に同じであれば、ある装置（または処理部）の構成の一部を他の装置（または他の処理部）の構成に含めるようにしてもよい。つまり、本発明の実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。
【０２４６】
例えば、上述した画像符号化装置１００や画像復号装置２００は、任意の電子機器に適用することができる。以下にその例について説明する。
【０２４７】
＜４．第４の実施の形態＞
［テレビジョン受像機］
図２２は、本発明を適用した画像復号装置２００を用いるテレビジョン受像機の主な構成例を示すブロック図である。
【０２４８】
図２２に示されるテレビジョン受像機１０００は、地上波チューナ１０１３、ビデオデコーダ１０１５、映像信号処理回路１０１８、グラフィック生成回路１０１９、パネル駆動回路１０２０、および表示パネル１０２１を有する。
【０２４９】
地上波チューナ１０１３は、地上アナログ放送の放送波信号を、アンテナを介して受信し、復調し、映像信号を取得し、それをビデオデコーダ１０１５に供給する。ビデオデコーダ１０１５は、地上波チューナ１０１３から供給された映像信号に対してデコード処理を施し、得られたデジタルのコンポーネント信号を映像信号処理回路１０１８に供給する。
【０２５０】
映像信号処理回路１０１８は、ビデオデコーダ１０１５から供給された映像データに対してノイズ除去などの所定の処理を施し、得られた映像データをグラフィック生成回路１０１９に供給する。
【０２５１】
グラフィック生成回路１０１９は、表示パネル１０２１に表示させる番組の映像データや、ネットワークを介して供給されるアプリケーションに基づく処理による画像データなどを生成し、生成した映像データや画像データをパネル駆動回路１０２０に供給する。また、グラフィック生成回路１０１９は、項目の選択などにユーザにより利用される画面を表示するための映像データ（グラフィック）を生成し、それを番組の映像データに重畳したりすることによって得られた映像データをパネル駆動回路１０２０に供給するといった処理も適宜行う。
【０２５２】
パネル駆動回路１０２０は、グラフィック生成回路１０１９から供給されたデータに基づいて表示パネル１０２１を駆動し、番組の映像や上述した各種の画面を表示パネル１０２１に表示させる。
【０２５３】
表示パネル１０２１はLCD（Liquid Crystal Display）などよりなり、パネル駆動回路１０２０による制御に従って番組の映像などを表示させる。
【０２５４】
また、テレビジョン受像機１０００は、音声A/D（Analog/Digital)変換回路１０１４、音声信号処理回路１０２２、エコーキャンセル／音声合成回路１０２３、音声増幅回路１０２４、およびスピーカ１０２５も有する。
【０２５５】
地上波チューナ１０１３は、受信した放送波信号を復調することにより、映像信号だけでなく音声信号も取得する。地上波チューナ１０１３は、取得した音声信号を音声A/D変換回路１０１４に供給する。
【０２５６】
音声A/D変換回路１０１４は、地上波チューナ１０１３から供給された音声信号に対してA/D変換処理を施し、得られたデジタルの音声信号を音声信号処理回路１０２２に供給する。
【０２５７】
音声信号処理回路１０２２は、音声A/D変換回路１０１４から供給された音声データに対してノイズ除去などの所定の処理を施し、得られた音声データをエコーキャンセル／音声合成回路１０２３に供給する。
【０２５８】
エコーキャンセル／音声合成回路１０２３は、音声信号処理回路１０２２から供給された音声データを音声増幅回路１０２４に供給する。
【０２５９】
音声増幅回路１０２４は、エコーキャンセル／音声合成回路１０２３から供給された音声データに対してD/A変換処理、増幅処理を施し、所定の音量に調整した後、音声をスピーカ１０２５から出力させる。
【０２６０】
さらに、テレビジョン受像機１０００は、デジタルチューナ１０１６およびMPEGデコーダ１０１７も有する。
【０２６１】
デジタルチューナ１０１６は、デジタル放送（地上デジタル放送、BS（Broadcasting Satellite）／CS（Communications Satellite）デジタル放送）の放送波信号を、アンテナを介して受信し、復調し、MPEG-TS（Moving Picture Experts Group-Transport Stream）を取得し、それをMPEGデコーダ１０１７に供給する。
【０２６２】
MPEGデコーダ１０１７は、デジタルチューナ１０１６から供給されたMPEG-TSに施されているスクランブルを解除し、再生対象（視聴対象）になっている番組のデータを含むストリームを抽出する。MPEGデコーダ１０１７は、抽出したストリームを構成する音声パケットをデコードし、得られた音声データを音声信号処理回路１０２２に供給するとともに、ストリームを構成する映像パケットをデコードし、得られた映像データを映像信号処理回路１０１８に供給する。また、MPEGデコーダ１０１７は、MPEG-TSから抽出したEPG（Electronic Program Guide)データを図示せぬ経路を介してCPU１０３２に供給する。
【０２６３】
テレビジョン受像機１０００は、このように映像パケットをデコードするMPEGデコーダ１０１７として、上述した画像復号装置２００を用いる。なお、放送局等より送信されるMPEG-TSは、画像符号化装置１００によって符号化されている。
【０２６４】
MPEGデコーダ１０１７は、画像復号装置２００の場合と同様に、画像符号化装置１００より供給される符号化データから抽出した曲面パラメータを用いて予測画像を生成し、その予測画像を用いて残差情報から復号画像データを生成する。したがって、MPEGデコーダ１０１７は、符号化効率をより向上させることができる。
【０２６５】
MPEGデコーダ１０１７から供給された映像データは、ビデオデコーダ１０１５から供給された映像データの場合と同様に、映像信号処理回路１０１８において所定の処理が施され、グラフィック生成回路１０１９において、生成された映像データ等が適宜重畳され、パネル駆動回路１０２０を介して表示パネル１０２１に供給され、その画像が表示される。
【０２６６】
MPEGデコーダ１０１７から供給された音声データは、音声A/D変換回路１０１４から供給された音声データの場合と同様に、音声信号処理回路１０２２において所定の処理が施され、エコーキャンセル／音声合成回路１０２３を介して音声増幅回路１０２４に供給され、D/A変換処理や増幅処理が施される。その結果、所定の音量に調整された音声がスピーカ１０２５から出力される。
【０２６７】
また、テレビジョン受像機１０００は、マイクロホン１０２６、およびA/D変換回路１０２７も有する。
【０２６８】
A/D変換回路１０２７は、音声会話用のものとしてテレビジョン受像機１０００に設けられるマイクロホン１０２６により取り込まれたユーザの音声の信号を受信し、受信した音声信号に対してA/D変換処理を施し、得られたデジタルの音声データをエコーキャンセル／音声合成回路１０２３に供給する。
【０２６９】
エコーキャンセル／音声合成回路１０２３は、テレビジョン受像機１０００のユーザ（ユーザＡ）の音声のデータがA/D変換回路１０２７から供給されている場合、ユーザＡの音声データを対象としてエコーキャンセルを行い、他の音声データと合成するなどして得られた音声のデータを、音声増幅回路１０２４を介してスピーカ１０２５より出力させる。
【０２７０】
さらに、テレビジョン受像機１０００は、音声コーデック１０２８、内部バス１０２９、SDRAM（Synchronous Dynamic Random Access Memory)１０３０、フラッシュメモリ１０３１、CPU１０３２、USB（Universal Serial Bus) I/F１０３３、およびネットワークI/F１０３４も有する。
【０２７１】
A/D変換回路１０２７は、音声会話用のものとしてテレビジョン受像機１０００に設けられるマイクロホン１０２６により取り込まれたユーザの音声の信号を受信し、受信した音声信号に対してA/D変換処理を施し、得られたデジタルの音声データを音声コーデック１０２８に供給する。
【０２７２】
音声コーデック１０２８は、A/D変換回路１０２７から供給された音声データを、ネットワーク経由で送信するための所定のフォーマットのデータに変換し、内部バス１０２９を介してネットワークI/F１０３４に供給する。
【０２７３】
ネットワークI/F１０３４は、ネットワーク端子１０３５に装着されたケーブルを介してネットワークに接続される。ネットワークI/F１０３４は、例えば、そのネットワークに接続される他の装置に対して、音声コーデック１０２８から供給された音声データを送信する。また、ネットワークI/F１０３４は、例えば、ネットワークを介して接続される他の装置から送信される音声データを、ネットワーク端子１０３５を介して受信し、それを、内部バス１０２９を介して音声コーデック１０２８に供給する。
【０２７４】
音声コーデック１０２８は、ネットワークI/F１０３４から供給された音声データを所定のフォーマットのデータに変換し、それをエコーキャンセル／音声合成回路１０２３に供給する。
【０２７５】
エコーキャンセル／音声合成回路１０２３は、音声コーデック１０２８から供給される音声データを対象としてエコーキャンセルを行い、他の音声データと合成するなどして得られた音声のデータを、音声増幅回路１０２４を介してスピーカ１０２５より出力させる。
【０２７６】
SDRAM１０３０は、CPU１０３２が処理を行う上で必要な各種のデータを記憶する。
【０２７７】
フラッシュメモリ１０３１は、CPU１０３２により実行されるプログラムを記憶する。フラッシュメモリ１０３１に記憶されているプログラムは、テレビジョン受像機１０００の起動時などの所定のタイミングでCPU１０３２により読み出される。フラッシュメモリ１０３１には、デジタル放送を介して取得されたEPGデータ、ネットワークを介して所定のサーバから取得されたデータなども記憶される。
【０２７８】
例えば、フラッシュメモリ１０３１には、CPU１０３２の制御によりネットワークを介して所定のサーバから取得されたコンテンツデータを含むMPEG-TSが記憶される。フラッシュメモリ１０３１は、例えばCPU１０３２の制御により、そのMPEG-TSを、内部バス１０２９を介してMPEGデコーダ１０１７に供給する。
【０２７９】
MPEGデコーダ１０１７は、デジタルチューナ１０１６から供給されたMPEG-TSの場合と同様に、そのMPEG-TSを処理する。このようにテレビジョン受像機１０００は、映像や音声等よりなるコンテンツデータを、ネットワークを介して受信し、MPEGデコーダ１０１７を用いてデコードし、その映像を表示させたり、音声を出力させたりすることができる。
【０２８０】
また、テレビジョン受像機１０００は、リモートコントローラ１０５１から送信される赤外線信号を受光する受光部１０３７も有する。
【０２８１】
受光部１０３７は、リモートコントローラ１０５１からの赤外線を受光し、復調して得られたユーザ操作の内容を表す制御コードをCPU１０３２に出力する。
【０２８２】
CPU１０３２は、フラッシュメモリ１０３１に記憶されているプログラムを実行し、受光部１０３７から供給される制御コードなどに応じてテレビジョン受像機１０００の全体の動作を制御する。CPU１０３２とテレビジョン受像機１０００の各部は、図示せぬ経路を介して接続されている。
【０２８３】
USB I/F１０３３は、USB端子１０３６に装着されたUSBケーブルを介して接続される、テレビジョン受像機１０００の外部の機器との間でデータの送受信を行う。ネットワークI/F１０３４は、ネットワーク端子１０３５に装着されたケーブルを介してネットワークに接続し、ネットワークに接続される各種の装置と音声データ以外のデータの送受信も行う。
【０２８４】
テレビジョン受像機１０００は、MPEGデコーダ１０１７として画像復号装置２００を用いることにより、符号化効率をより向上させることができる。その結果として、テレビジョン受像機１０００は、アンテナを介して受信する放送波信号や、ネットワークを介して取得するコンテンツデータの符号化効率をより向上させることができ、リアルタイム処理をより低いコストで実現することができる。
【０２８５】
＜５．第５の実施の形態＞
［携帯電話機］
図２３は、本発明を適用した画像符号化装置１００および画像復号装置２００を用いる携帯電話機の主な構成例を示すブロック図である。
【０２８６】
図２３に示される携帯電話機１１００は、各部を統括的に制御するようになされた主制御部１１５０、電源回路部１１５１、操作入力制御部１１５２、画像エンコーダ１１５３、カメラI/F部１１５４、LCD制御部１１５５、画像デコーダ１１５６、多重分離部１１５７、記録再生部１１６２、変復調回路部１１５８、および音声コーデック１１５９を有する。これらは、バス１１６０を介して互いに接続されている。
【０２８７】
また、携帯電話機１１００は、操作キー１１１９、CCD（Charge Coupled Devices）カメラ１１１６、液晶ディスプレイ１１１８、記憶部１１２３、送受信回路部１１６３、アンテナ１１１４、マイクロホン（マイク）１１２１、およびスピーカ１１１７を有する。
【０２８８】
電源回路部１１５１は、ユーザの操作により終話および電源キーがオン状態にされると、バッテリパックから各部に対して電力を供給することにより携帯電話機１１００を動作可能な状態に起動する。
【０２８９】
携帯電話機１１００は、CPU、ROMおよびRAM等でなる主制御部１１５０の制御に基づいて、音声通話モードやデータ通信モード等の各種モードで、音声信号の送受信、電子メールや画像データの送受信、画像撮影、またはデータ記録等の各種動作を行う。
【０２９０】
例えば、音声通話モードにおいて、携帯電話機１１００は、マイクロホン（マイク）１１２１で集音した音声信号を、音声コーデック１１５９によってデジタル音声データに変換し、これを変復調回路部１１５８でスペクトラム拡散処理し、送受信回路部１１６３でデジタルアナログ変換処理および周波数変換処理する。携帯電話機１１００は、その変換処理により得られた送信用信号を、アンテナ１１１４を介して図示しない基地局へ送信する。基地局へ伝送された送信用信号（音声信号）は、公衆電話回線網を介して通話相手の携帯電話機に供給される。
【０２９１】
また、例えば、音声通話モードにおいて、携帯電話機１１００は、アンテナ１１１４で受信した受信信号を送受信回路部１１６３で増幅し、さらに周波数変換処理およびアナログデジタル変換処理し、変復調回路部１１５８でスペクトラム逆拡散処理し、音声コーデック１１５９によってアナログ音声信号に変換する。携帯電話機１１００は、その変換して得られたアナログ音声信号をスピーカ１１１７から出力する。
【０２９２】
更に、例えば、データ通信モードにおいて電子メールを送信する場合、携帯電話機１１００は、操作キー１１１９の操作によって入力された電子メールのテキストデータを、操作入力制御部１１５２において受け付ける。携帯電話機１１００は、そのテキストデータを主制御部１１５０において処理し、LCD制御部１１５５を介して、画像として液晶ディスプレイ１１１８に表示させる。
【０２９３】
また、携帯電話機１１００は、主制御部１１５０において、操作入力制御部１１５２が受け付けたテキストデータやユーザ指示等に基づいて電子メールデータを生成する。携帯電話機１１００は、その電子メールデータを、変復調回路部１１５８でスペクトラム拡散処理し、送受信回路部１１６３でデジタルアナログ変換処理および周波数変換処理する。携帯電話機１１００は、その変換処理により得られた送信用信号を、アンテナ１１１４を介して図示しない基地局へ送信する。基地局へ伝送された送信用信号（電子メール）は、ネットワークおよびメールサーバ等を介して、所定のあて先に供給される。
【０２９４】
また、例えば、データ通信モードにおいて電子メールを受信する場合、携帯電話機１１００は、基地局から送信された信号を、アンテナ１１１４を介して送受信回路部１１６３で受信し、増幅し、さらに周波数変換処理およびアナログデジタル変換処理する。携帯電話機１１００は、その受信信号を変復調回路部１１５８でスペクトラム逆拡散処理して元の電子メールデータを復元する。携帯電話機１１００は、復元された電子メールデータを、LCD制御部１１５５を介して液晶ディスプレイ１１１８に表示する。
【０２９５】
なお、携帯電話機１１００は、受信した電子メールデータを、記録再生部１１６２を介して、記憶部１１２３に記録する（記憶させる）ことも可能である。
【０２９６】
この記憶部１１２３は、書き換え可能な任意の記憶媒体である。記憶部１１２３は、例えば、RAMや内蔵型フラッシュメモリ等の半導体メモリであってもよいし、ハードディスクであってもよいし、磁気ディスク、光磁気ディスク、光ディスク、USBメモリ、またはメモリカード等のリムーバブルメディアであってもよい。もちろん、これら以外のものであってもよい。
【０２９７】
さらに、例えば、データ通信モードにおいて画像データを送信する場合、携帯電話機１１００は、撮像によりCCDカメラ１１１６で画像データを生成する。CCDカメラ１１１６は、レンズや絞り等の光学デバイスと光電変換素子としてのCCDを有し、被写体を撮像し、受光した光の強度を電気信号に変換し、被写体の画像の画像データを生成する。CCDカメラ１１１６は、その画像データを、カメラI/F部１１５４を介して、画像エンコーダ１１５３で符号化し、符号化画像データに変換する。
【０２９８】
携帯電話機１１００は、このような処理を行う画像エンコーダ１１５３として、上述した画像符号化装置１００を用いる。画像エンコーダ１０５３は、画像符号化装置１００の場合と同様に、元の画像の処理対象ブロック自身の画素値を用いて曲面近似を行い、予測画像を生成する。このような予測画像を用いて画像データを符号化することにより、画像エンコーダ１０５３は、符号化効率をより向上させることができる。
【０２９９】
なお、携帯電話機１１００は、このとき同時に、CCDカメラ１１１６で撮像中にマイクロホン（マイク）１１２１で集音した音声を、音声コーデック１１５９においてアナログデジタル変換し、さらに符号化する。
【０３００】
携帯電話機１１００は、多重分離部１１５７において、画像エンコーダ１１５３から供給された符号化画像データと、音声コーデック１１５９から供給されたデジタル音声データとを、所定の方式で多重化する。携帯電話機１１００は、その結果得られる多重化データを、変復調回路部１１５８でスペクトラム拡散処理し、送受信回路部１１６３でデジタルアナログ変換処理および周波数変換処理する。携帯電話機１１００は、その変換処理により得られた送信用信号を、アンテナ１１１４を介して図示しない基地局へ送信する。基地局へ伝送された送信用信号（画像データ）は、ネットワーク等を介して、通信相手に供給される。
【０３０１】
なお、画像データを送信しない場合、携帯電話機１１００は、CCDカメラ１１１６で生成した画像データを、画像エンコーダ１１５３を介さずに、LCD制御部１１５５を介して液晶ディスプレイ１１１８に表示させることもできる。
【０３０２】
また、例えば、データ通信モードにおいて、簡易ホームページ等にリンクされた動画像ファイルのデータを受信する場合、携帯電話機１１００は、基地局から送信された信号を、アンテナ１１１４を介して送受信回路部１１６３で受信し、増幅し、さらに周波数変換処理およびアナログデジタル変換処理する。携帯電話機１１００は、その受信信号を変復調回路部１１５８でスペクトラム逆拡散処理して元の多重化データを復元する。携帯電話機１１００は、多重分離部１１５７において、その多重化データを分離して、符号化画像データと音声データとに分ける。
【０３０３】
携帯電話機１１００は、画像デコーダ１１５６において符号化画像データをデコードすることにより、再生動画像データを生成し、これを、LCD制御部１１５５を介して液晶ディスプレイ１１１８に表示させる。これにより、例えば、簡易ホームページにリンクされた動画像ファイルに含まれる動画データが液晶ディスプレイ１１１８に表示される。
【０３０４】
携帯電話機１１００は、このような処理を行う画像デコーダ１１５６として、上述した画像復号装置２００を用いる。つまり、画像デコーダ１１５６は、画像復号装置２００の場合と同様に、画像符号化装置１００より供給される符号化データから抽出した曲面パラメータを用いて予測画像を生成し、その予測画像を用いて残差情報から復号画像データを生成する。したがって、画像デコーダ１１５６は、符号化効率をより向上させることができる。
【０３０５】
このとき、携帯電話機１１００は、同時に、音声コーデック１１５９において、デジタルの音声データをアナログ音声信号に変換し、これをスピーカ１１１７より出力させる。これにより、例えば、簡易ホームページにリンクされた動画像ファイルに含まれる音声データが再生される。
【０３０６】
なお、電子メールの場合と同様に、携帯電話機１１００は、受信した簡易ホームページ等にリンクされたデータを、記録再生部１１６２を介して、記憶部１１２３に記録する（記憶させる）ことも可能である。
【０３０７】
また、携帯電話機１１００は、主制御部１１５０において、撮像されてCCDカメラ１１１６で得られた２次元コードを解析し、２次元コードに記録された情報を取得することができる。
【０３０８】
さらに、携帯電話機１１００は、赤外線通信部１１８１で赤外線により外部の機器と通信することができる。
【０３０９】
携帯電話機１１００は、画像エンコーダ１１５３として画像符号化装置１００を用いることにより、例えばCCDカメラ１１１６において生成された画像データを符号化して伝送する際の、符号化効率をより向上させることができ、リアルタイム処理をより低いコストで実現することができる。
【０３１０】
また、携帯電話機１１００は、画像デコーダ１１５６として画像復号装置２００を用いることにより、例えば、簡易ホームページ等にリンクされた動画像ファイルのデータ（符号化データ）の符号化効率をより向上させることができ、リアルタイム処理をより低いコストで実現することができる。
【０３１１】
なお、以上において、携帯電話機１１００が、CCDカメラ１１１６を用いるように説明したが、このCCDカメラ１１１６の代わりに、CMOS（Complementary Metal Oxide Semiconductor）を用いたイメージセンサ（CMOSイメージセンサ）を用いるようにしてもよい。この場合も、携帯電話機１１００は、CCDカメラ１１１６を用いる場合と同様に、被写体を撮像し、被写体の画像の画像データを生成することができる。
【０３１２】
また、以上においては携帯電話機１１００として説明したが、例えば、PDA（Personal Digital Assistants）、スマートフォン、UMPC（Ultra Mobile Personal Computer）、ネットブック、ノート型パーソナルコンピュータ等、この携帯電話機１１００と同様の撮像機能や通信機能を有する装置であれば、どのような装置であっても携帯電話機１１００の場合と同様に、画像符号化装置１００および画像復号装置２００を適用することができる。
【０３１３】
＜６．第６の実施の形態＞
［ハードディスクレコーダ］
図２４は、本発明を適用した画像符号化装置１００および画像復号装置２００を用いるハードディスクレコーダの主な構成例を示すブロック図である。
【０３１４】
図２４に示されるハードディスクレコーダ（HDDレコーダ）１２００は、チューナにより受信された、衛星や地上のアンテナ等より送信される放送波信号（テレビジョン信号）に含まれる放送番組のオーディオデータとビデオデータを、内蔵するハードディスクに保存し、その保存したデータをユーザの指示に応じたタイミングでユーザに提供する装置である。
【０３１５】
ハードディスクレコーダ１２００は、例えば、放送波信号よりオーディオデータとビデオデータを抽出し、それらを適宜復号し、内蔵するハードディスクに記憶させることができる。また、ハードディスクレコーダ１２００は、例えば、ネットワークを介して他の装置からオーディオデータやビデオデータを取得し、それらを適宜復号し、内蔵するハードディスクに記憶させることもできる。
【０３１６】
さらに、ハードディスクレコーダ１２００は、例えば、内蔵するハードディスクに記録されているオーディオデータやビデオデータを復号してモニタ１２６０に供給し、モニタ１２６０の画面にその画像を表示させ、モニタ１２６０のスピーカよりその音声を出力させることができる。また、ハードディスクレコーダ１２００は、例えば、チューナを介して取得された放送波信号より抽出されたオーディオデータとビデオデータ、または、ネットワークを介して他の装置から取得したオーディオデータやビデオデータを復号してモニタ１２６０に供給し、モニタ１２６０の画面にその画像を表示させ、モニタ１２６０のスピーカよりその音声を出力させることもできる。
【０３１７】
もちろん、この他の動作も可能である。
【０３１８】
図２４に示されるように、ハードディスクレコーダ１２００は、受信部１２２１、復調部１２２２、デマルチプレクサ１２２３、オーディオデコーダ１２２４、ビデオデコーダ１２２５、およびレコーダ制御部１２２６を有する。ハードディスクレコーダ１２００は、さらに、EPGデータメモリ１２２７、プログラムメモリ１２２８、ワークメモリ１２２９、ディスプレイコンバータ１２３０、OSD（On Screen Display）制御部１２３１、ディスプレイ制御部１２３２、記録再生部１２３３、D/Aコンバータ１２３４、および通信部１２３５を有する。
【０３１９】
また、ディスプレイコンバータ１２３０は、ビデオエンコーダ１２４１を有する。記録再生部１２３３は、エンコーダ１２５１およびデコーダ１２５２を有する。
【０３２０】
受信部１２２１は、リモートコントローラ（図示せず）からの赤外線信号を受信し、電気信号に変換してレコーダ制御部１２２６に出力する。レコーダ制御部１２２６は、例えば、マイクロプロセッサなどにより構成され、プログラムメモリ１２２８に記憶されているプログラムに従って、各種の処理を実行する。レコーダ制御部１２２６は、このとき、ワークメモリ１２２９を必要に応じて使用する。
【０３２１】
通信部１２３５は、ネットワークに接続され、ネットワークを介して他の装置との通信処理を行う。例えば、通信部１２３５は、レコーダ制御部１２２６により制御され、チューナ（図示せず）と通信し、主にチューナに対して選局制御信号を出力する。
【０３２２】
復調部１２２２は、チューナより供給された信号を、復調し、デマルチプレクサ１２２３に出力する。デマルチプレクサ１２２３は、復調部１２２２より供給されたデータを、オーディオデータ、ビデオデータ、およびEPGデータに分離し、それぞれ、オーディオデコーダ１２２４、ビデオデコーダ１２２５、またはレコーダ制御部１２２６に出力する。
【０３２３】
オーディオデコーダ１２２４は、入力されたオーディオデータをデコードし、記録再生部１２３３に出力する。ビデオデコーダ１２２５は、入力されたビデオデータをデコードし、ディスプレイコンバータ１２３０に出力する。レコーダ制御部１２２６は、入力されたEPGデータをEPGデータメモリ１２２７に供給し、記憶させる。
【０３２４】
ディスプレイコンバータ１２３０は、ビデオデコーダ１２２５またはレコーダ制御部１２２６より供給されたビデオデータを、ビデオエンコーダ１２４１により、例えばNTSC（National Television Standards Committee）方式のビデオデータにエンコードし、記録再生部１２３３に出力する。また、ディスプレイコンバータ１２３０は、ビデオデコーダ１２２５またはレコーダ制御部１２２６より供給されるビデオデータの画面のサイズを、モニタ１２６０のサイズに対応するサイズに変換し、ビデオエンコーダ１２４１によってNTSC方式のビデオデータに変換し、アナログ信号に変換し、ディスプレイ制御部１２３２に出力する。
【０３２５】
ディスプレイ制御部１２３２は、レコーダ制御部１２２６の制御のもと、OSD（On Screen Display）制御部１２３１が出力したOSD信号を、ディスプレイコンバータ１２３０より入力されたビデオ信号に重畳し、モニタ１２６０のディスプレイに出力し、表示させる。
【０３２６】
モニタ１２６０にはまた、オーディオデコーダ１２２４が出力したオーディオデータが、D/Aコンバータ１２３４によりアナログ信号に変換されて供給されている。モニタ１２６０は、このオーディオ信号を内蔵するスピーカから出力する。
【０３２７】
記録再生部１２３３は、ビデオデータやオーディオデータ等を記録する記憶媒体としてハードディスクを有する。
【０３２８】
記録再生部１２３３は、例えば、オーディオデコーダ１２２４より供給されるオーディオデータを、エンコーダ１２５１によりエンコードする。また、記録再生部１２３３は、ディスプレイコンバータ１２３０のビデオエンコーダ１２４１より供給されるビデオデータを、エンコーダ１２５１によりエンコードする。記録再生部１２３３は、そのオーディオデータの符号化データとビデオデータの符号化データとをマルチプレクサにより合成する。記録再生部１２３３は、その合成データをチャネルコーディングして増幅し、そのデータを、記録ヘッドを介してハードディスクに書き込む。
【０３２９】
記録再生部１２３３は、再生ヘッドを介してハードディスクに記録されているデータを再生し、増幅し、デマルチプレクサによりオーディオデータとビデオデータに分離する。記録再生部１２３３は、デコーダ１２５２によりオーディオデータおよびビデオデータをデコードする。記録再生部１２３３は、復号したオーディオデータをD/A変換し、モニタ１２６０のスピーカに出力する。また、記録再生部１２３３は、復号したビデオデータをD/A変換し、モニタ１２６０のディスプレイに出力する。
【０３３０】
レコーダ制御部１２２６は、受信部１２２１を介して受信されるリモートコントローラからの赤外線信号により示されるユーザ指示に基づいて、EPGデータメモリ１２２７から最新のEPGデータを読み出し、それをOSD制御部１２３１に供給する。OSD制御部１２３１は、入力されたEPGデータに対応する画像データを発生し、ディスプレイ制御部１２３２に出力する。ディスプレイ制御部１２３２は、OSD制御部１２３１より入力されたビデオデータをモニタ１２６０のディスプレイに出力し、表示させる。これにより、モニタ１２６０のディスプレイには、EPG（電子番組ガイド）が表示される。
【０３３１】
また、ハードディスクレコーダ１２００は、インターネット等のネットワークを介して他の装置から供給されるビデオデータ、オーディオデータ、またはEPGデータ等の各種データを取得することができる。
【０３３２】
通信部１２３５は、レコーダ制御部１２２６に制御され、ネットワークを介して他の装置から送信されるビデオデータ、オーディオデータ、およびEPGデータ等の符号化データを取得し、それをレコーダ制御部１２２６に供給する。レコーダ制御部１２２６は、例えば、取得したビデオデータやオーディオデータの符号化データを記録再生部１２３３に供給し、ハードディスクに記憶させる。このとき、レコーダ制御部１２２６および記録再生部１２３３が、必要に応じて再エンコード等の処理を行うようにしてもよい。
【０３３３】
また、レコーダ制御部１２２６は、取得したビデオデータやオーディオデータの符号化データを復号し、得られるビデオデータをディスプレイコンバータ１２３０に供給する。ディスプレイコンバータ１２３０は、ビデオデコーダ１２２５から供給されるビデオデータと同様に、レコーダ制御部１２２６から供給されるビデオデータを処理し、ディスプレイ制御部１２３２を介してモニタ１２６０に供給し、その画像を表示させる。
【０３３４】
また、この画像表示に合わせて、レコーダ制御部１２２６が、復号したオーディオデータを、D/Aコンバータ１２３４を介してモニタ１２６０に供給し、その音声をスピーカから出力させるようにしてもよい。
【０３３５】
さらに、レコーダ制御部１２２６は、取得したEPGデータの符号化データを復号し、復号したEPGデータをEPGデータメモリ１２２７に供給する。
【０３３６】
以上のようなハードディスクレコーダ１２００は、ビデオデコーダ１２２５、デコーダ１２５２、およびレコーダ制御部１２２６に内蔵されるデコーダとして画像復号装置２００を用いる。つまり、ビデオデコーダ１２２５、デコーダ１２５２、およびレコーダ制御部１２２６に内蔵されるデコーダは、画像復号装置２００の場合と同様に、画像符号化装置１００より供給される符号化データから抽出した曲面パラメータを用いて予測画像を生成し、その予測画像を用いて残差情報から復号画像データを生成する。したがって、ビデオデコーダ１２２５、デコーダ１２５２、およびレコーダ制御部１２２６に内蔵されるデコーダは、符号化効率をより向上させることができる。
【０３３７】
したがって、ハードディスクレコーダ１２００は、例えば、チューナや通信部１２３５が受信するビデオデータ（符号化データ）や、記録再生部１２３３が再生するビデオデータ（符号化データ）の符号化効率をより向上させることができ、リアルタイム処理をより低いコストで実現することができる。
【０３３８】
また、ハードディスクレコーダ１２００は、エンコーダ１２５１として画像符号化装置１００を用いる。したがって、エンコーダ１２５１は、画像符号化装置１００の場合と同様に、元の画像の処理対象ブロック自身の画素値を用いて曲面近似を行い、予測画像を生成する。したがって、エンコーダ１２５１は、符号化効率をより向上させることができる。
【０３３９】
したがって、ハードディスクレコーダ１２００は、例えば、ハードディスクに記録する符号化データの符号化効率をより向上させることができ、リアルタイム処理をより低いコストで実現することができる。
【０３４０】
なお、以上においては、ビデオデータやオーディオデータをハードディスクに記録するハードディスクレコーダ１２００について説明したが、もちろん、記録媒体はどのようなものであってもよい。例えばフラッシュメモリ、光ディスク、またはビデオテープ等、ハードディスク以外の記録媒体を適用するレコーダであっても、上述したハードディスクレコーダ１２００の場合と同様に、画像符号化装置１００および画像復号装置２００を適用することができる。
【０３４１】
＜７．第７の実施の形態＞
［カメラ］
図２５は、本発明を適用した画像符号化装置１００および画像復号装置２００を用いるカメラの主な構成例を示すブロック図である。
【０３４２】
図２５に示されるカメラ１３００は、被写体を撮像し、被写体の画像をLCD１３１６に表示させたり、それを画像データとして、記録メディア１３３３に記録したりする。
【０３４３】
レンズブロック１３１１は、光（すなわち、被写体の映像）を、CCD/CMOS１３１２に入射させる。CCD/CMOS１３１２は、CCDまたはCMOSを用いたイメージセンサであり、受光した光の強度を電気信号に変換し、カメラ信号処理部１３１３に供給する。
【０３４４】
カメラ信号処理部１３１３は、CCD/CMOS１３１２から供給された電気信号を、Ｙ，Ｃｒ，Ｃｂの色差信号に変換し、画像信号処理部１３１４に供給する。画像信号処理部１３１４は、コントローラ１３２１の制御の下、カメラ信号処理部１３１３から供給された画像信号に対して所定の画像処理を施したり、その画像信号をエンコーダ１３４１で符号化したりする。画像信号処理部１３１４は、画像信号を符号化して生成した符号化データを、デコーダ１３１５に供給する。さらに、画像信号処理部１３１４は、オンスクリーンディスプレイ（OSD）１３２０において生成された表示用データを取得し、それをデコーダ１３１５に供給する。
【０３４５】
以上の処理において、カメラ信号処理部１３１３は、バス１３１７を介して接続されるDRAM（Dynamic Random Access Memory）１３１８を適宜利用し、必要に応じて画像データや、その画像データが符号化された符号化データ等をそのDRAM１３１８に保持させる。
【０３４６】
デコーダ１３１５は、画像信号処理部１３１４から供給された符号化データを復号し、得られた画像データ（復号画像データ）をLCD１３１６に供給する。また、デコーダ１３１５は、画像信号処理部１３１４から供給された表示用データをLCD１３１６に供給する。LCD１３１６は、デコーダ１３１５から供給された復号画像データの画像と表示用データの画像を適宜合成し、その合成画像を表示する。
【０３４７】
オンスクリーンディスプレイ１３２０は、コントローラ１３２１の制御の下、記号、文字、または図形からなるメニュー画面やアイコンなどの表示用データを、バス１３１７を介して画像信号処理部１３１４に出力する。
【０３４８】
コントローラ１３２１は、ユーザが操作部１３２２を用いて指令した内容を示す信号に基づいて、各種処理を実行するとともに、バス１３１７を介して、画像信号処理部１３１４、DRAM１３１８、外部インタフェース１３１９、オンスクリーンディスプレイ１３２０、およびメディアドライブ１３２３等を制御する。FLASH ROM１３２４には、コントローラ１３２１が各種処理を実行する上で必要なプログラムやデータ等が格納される。
【０３４９】
例えば、コントローラ１３２１は、画像信号処理部１３１４やデコーダ１３１５に代わって、DRAM１３１８に記憶されている画像データを符号化したり、DRAM１３１８に記憶されている符号化データを復号したりすることができる。このとき、コントローラ１３２１は、画像信号処理部１３１４やデコーダ１３１５の符号化・復号方式と同様の方式によって符号化・復号処理を行うようにしてもよいし、画像信号処理部１３１４やデコーダ１３１５が対応していない方式により符号化・復号処理を行うようにしてもよい。
【０３５０】
また、例えば、操作部１３２２から画像印刷の開始が指示された場合、コントローラ１３２１は、DRAM１３１８から画像データを読み出し、それを、バス１３１７を介して外部インタフェース１３１９に接続されるプリンタ１３３４に供給して印刷させる。
【０３５１】
さらに、例えば、操作部１３２２から画像記録が指示された場合、コントローラ１３２１は、DRAM１３１８から符号化データを読み出し、それを、バス１３１７を介してメディアドライブ１３２３に装着される記録メディア１３３３に供給して記憶させる。
【０３５２】
記録メディア１３３３は、例えば、磁気ディスク、光磁気ディスク、光ディスク、または半導体メモリ等の、読み書き可能な任意のリムーバブルメディアである。記録メディア１３３３は、もちろん、リムーバブルメディアとしての種類も任意であり、テープデバイスであってもよいし、ディスクであってもよいし、メモリカードであってもよい。もちろん、非接触ICカード等であっても良い。
【０３５３】
また、メディアドライブ１３２３と記録メディア１３３３を一体化し、例えば、内蔵型ハードディスクドライブやSSD（Solid State Drive）等のように、非可搬性の記憶媒体により構成されるようにしてもよい。
【０３５４】
外部インタフェース１３１９は、例えば、USB入出力端子などで構成され、画像の印刷を行う場合に、プリンタ１３３４と接続される。また、外部インタフェース１３１９には、必要に応じてドライブ１３３１が接続され、磁気ディスク、光ディスク、あるいは光磁気ディスクなどのリムーバブルメディア１３３２が適宜装着され、それらから読み出されたコンピュータプログラムが、必要に応じて、FLASH ROM１３２４にインストールされる。
【０３５５】
さらに、外部インタフェース１３１９は、LANやインターネット等の所定のネットワークに接続されるネットワークインタフェースを有する。コントローラ１３２１は、例えば、操作部１３２２からの指示に従って、DRAM１３１８から符号化データを読み出し、それを外部インタフェース１３１９から、ネットワークを介して接続される他の装置に供給させることができる。また、コントローラ１３２１は、ネットワークを介して他の装置から供給される符号化データや画像データを、外部インタフェース１３１９を介して取得し、それをDRAM１３１８に保持させたり、画像信号処理部１３１４に供給したりすることができる。
【０３５６】
以上のようなカメラ１３００は、デコーダ１３１５として画像復号装置２００を用いる。つまり、デコーダ１３１５は、画像復号装置２００の場合と同様に、画像符号化装置１００より供給される符号化データから抽出した曲面パラメータを用いて予測画像を生成し、その予測画像を用いて残差情報から復号画像データを生成する。したがって、デコーダ１３１５は、符号化効率をより向上させることができる。
【０３５７】
したがって、カメラ１３００は、例えば、CCD/CMOS１３１２において生成される画像データや、DRAM１３１８または記録メディア１３３３から読み出すビデオデータの符号化データや、ネットワークを介して取得するビデオデータの符号化データの符号化効率をより向上させることができ、リアルタイム処理をより低いコストで実現することができる。
【０３５８】
また、カメラ１３００は、エンコーダ１３４１として画像符号化装置１００を用いる。エンコーダ１３４１は、画像符号化装置１００の場合と同様に、元の画像の処理対象ブロック自身の画素値を用いて曲面近似を行い、予測画像を生成する。したがって、エンコーダ１３４１は、符号化効率をより向上させることができる。
【０３５９】
したがって、カメラ１３００は、例えば、DRAM１３１８や記録メディア１３３３に記録する符号化データや、他の装置に提供する符号化データの符号化効率をより向上させることができ、リアルタイム処理をより低いコストで実現することができる。
【０３６０】
なお、コントローラ１３２１が行う復号処理に画像復号装置２００の復号方法を適用するようにしてもよい。同様に、コントローラ１３２１が行う符号化処理に画像符号化装置１００の符号化方法を適用するようにしてもよい。
【０３６１】
また、カメラ１３００が撮像する画像データは動画像であってもよいし、静止画像であってもよい。
【０３６２】
もちろん、画像符号化装置１００および画像復号装置２００は、上述した装置以外の装置やシステムにも適用可能である。
【符号の説明】
【０３６３】
１００  画像符号化装置，  １１４  イントラ予測部，  １３２  曲面予測画像生成部，  １５１  直交変換部，  １５２  直流成分ブロック生成部，  １５３  直交変換部，  １５４  曲面生成部，  １５５  エントロピ符号化部，  １６１  曲面ブロック生成部，  １６２  逆直交変換部，  ２００  画像復号装置，  ２１１  イントラ予測部，  ２２１  イントラ予測モード判定部，  ２２３  エントロピ復号部，  ２２４  曲面生成部，  ２３１  曲面ブロック生成部，  ２３２  逆直交変換部
【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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【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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