(57)【要約】【課題】予測ブロック内の絵柄が特定の非直線な模様や文字などであっても、予測精度を高めて、高い符号化効率を実現することができるようにする。【解決手段】イントラブロックコピー予測部６，３５が、予測ブロックＰｉｎに対するイントラブロックコピー予測処理を実施する際、予測ブロックＰｉｎが属している最大符号化ブロックの中で、未符号化領域内の各画素の画素値を所定の方法で仮定してから（所定の手法で定まる画素値の画素を未符号化領域内に埋めてから）、予測ブロックＰｉｎと近似している参照ブロックを探索する。【選択図】図１
2015144324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予測処理単位のブロックである予測ブロック毎に、ピクチャ内で既に符号化が行われて局所復号が済んでいる領域の中から参照ブロックを選択して、前記参照ブロックを当該予測ブロックの予測画像に決定するイントラブロックコピー予測手段を備え、
前記イントラブロックコピー予測手段は、前記参照ブロック内の局所復号が済んでいない領域内の各画素の画素値を仮定することを特徴とする画像符号化装置。
【請求項２】
前記イントラブロックコピー予測手段は、前記参照ブロック内の未だ局所復号が済んでいない領域内の各画素の画素値として、予め設定された固定値を仮定することを特徴とする請求項１記載の画像符号化装置。
【請求項３】
前記イントラブロックコピー予測手段は、前記参照ブロック内の未だ局所復号が済んでいない領域内の各画素の画素値として、符号化ブロックに隣接している複数の画素の画素値の中で最も多い画素値を仮定することを特徴とする請求項１記載の画像符号化装置。
【請求項４】
前記イントラブロックコピー予測手段により仮定された画素値を示すインデックスを符号化し、前記インデックスの符号化データを含む符号化ビットストリームを生成する可変長符号化手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の画像符号化装置。
【請求項５】
予測処理単位のブロックである予測ブロック毎に、ピクチャ内で既に復号が済んでいる領域の中から参照ブロックを選択して、前記参照ブロックを当該予測ブロックの予測画像に決定するイントラブロックコピー予測手段を備え、
前記イントラブロックコピー予測手段は、前記参照ブロック内の未だ復号が済んでいない領域内の各画素の画素値を仮定することを特徴とする画像復号装置。
【請求項６】
前記イントラブロックコピー予測手段は、前記参照ブロック内の未だ復号が済んでいない領域内の各画素の画素値として、予め設定された固定値を仮定することを特徴とする請求項５記載の画像復号装置。
【請求項７】
前記イントラブロックコピー予測手段は、前記参照ブロック内の未だ復号が済んでいない領域内の各画素の画素値として、符号化ブロックに隣接している複数の画素の画素値の中で最も多い画素値を仮定することを特徴とする請求項５記載の画像復号装置。
【請求項８】
符号化ビットストリームに含まれているインデックスを復号する可変長復号手段を備え、
前記イントラブロックコピー予測手段は、前記参照ブロック内の未だ復号が済んでいない領域内の各画素の画素値として、前記可変長復号手段により復号されたインデックスが示す画素値を仮定することを特徴とする請求項５記載の画像復号装置。
【請求項９】
イントラブロックコピー予測手段が、予測処理単位のブロックである予測ブロック毎に、ピクチャ内で既に符号化が行われて局所復号が済んでいる領域の中から参照ブロックを選択して、前記参照ブロックを当該予測ブロックの予測画像に決定するイントラブロックコピー予測処理ステップを備え、
前記イントラブロックコピー予測処理ステップでは、前記参照ブロック内の未だ局所復号が済んでいない領域内の各画素の画素値を仮定することを特徴とする画像符号化方法。
【請求項１０】
イントラブロックコピー予測手段が、予測処理単位のブロックである予測ブロック毎に、ピクチャ内で既に復号が済んでいる領域の中から参照ブロックを選択して、前記参照ブロックを当該予測ブロックの予測画像に決定するイントラブロックコピー予測処理ステップを備え、
前記イントラブロックコピー予測処理ステップでは、前記参照ブロック内の未だ復号が済んでいない領域内の各画素の画素値を仮定することを特徴とする画像復号方法。
【請求項１１】
前記イントラブロックコピー予測手段は、前記参照ブロック内の未だ局所復号が済んでいない領域内の各画素の画素値として、符号化ブロックに隣接している複数の画素の画素値の中で連続する数が最も多い画素値を仮定することを特徴とする請求項１記載の画像符号化装置。
【請求項１２】
前記イントラブロックコピー予測手段は、前記参照ブロック内の未だ復号が済んでいない領域内の各画素の画素値として、符号化ブロックに隣接している複数の画素の画素値の中で連続する数が最も多い画素値を仮定することを特徴とする請求項５記載の画像復号装置。
【請求項１３】
前記イントラブロックコピー予測手段は、前記符号化ブロックに隣接している複数の画素として、前記符号化ブロックの左に隣接している複数の画素を用いることを特徴とする請求項３または請求項１１記載の画像符号化装置。
【請求項１４】
前記イントラブロックコピー予測手段は、前記符号化ブロックに隣接している複数の画素として、前記符号化ブロックの上に隣接している複数の画素を用いることを特徴とする請求項３または請求項１１記載の画像符号化装置。
【請求項１５】
前記イントラブロックコピー予測手段は、前記符号化ブロックに隣接している複数の画素として、未符号化領域の垂直方向の画素数と水平方向の画素数の大小関係によって、前記符号化ブロックの左に隣接している複数の画素を用いるか、前記符号化ブロックの上に隣接している複数の画素を用いるかを決定することを特徴とする請求項３または請求項１１記載の画像符号化装置。
【請求項１６】
前記イントラブロックコピー予測手段は、前記符号化ブロックに隣接している複数の画素として、前記符号化ブロックの左に隣接している複数の画素を用いることを特徴とする請求項７または請求項１２記載の画像復号装置。
【請求項１７】
前記イントラブロックコピー予測手段は、前記符号化ブロックに隣接している複数の画素として、前記符号化ブロックの上に隣接している複数の画素を用いることを特徴とする請求項７または請求項１２記載の画像復号装置。
【請求項１８】
前記イントラブロックコピー予測手段は、前記符号化ブロックに隣接している複数の画素として、未符号化領域の垂直方向の画素数と水平方向の画素数の大小関係によって、前記符号化ブロックの左に隣接している複数の画素を用いるか、前記符号化ブロックの上に隣接している複数の画素を用いるかを決定することを特徴とする請求項７または請求項１２記載の画像復号装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、画像を高効率で符号化を行う画像符号化装置及び画像符号化方法と、高効率で符号化されている画像を復号する画像復号装置及び画像復号方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、以下の非特許文献１に記載されている画像符号化装置では、入力されたカラー画像を所定の大きさの最大符号化ブロックに分割し、さらに、最大符号化ブロックをより細かい符号化ブロックに階層分割する。
また、その符号化ブロックをさらに細かい予測ブロック（予測処理単位のブロック）に分割し、その予測ブロックに対する画面内予測や動き補償予測を実施することで予測画像（予測誤差）を生成する。
また、その予測画像を符号化ブロック内で階層的に変換ブロックに分割し、それぞれの変換ブロックの変換係数をエントロピー符号化することで高い圧縮率を達成している。
【０００３】
非特許文献１では、画面内の符号化済み画素を用いる予測としてイントラ予測を用いている。
このイントラ予測には、予測ブロックに隣接している画素を参照画素として、一定の方向にコピーする方向性予測、予測ブロック内の画素の予測値を参照画素の平均値とする平均値（ＤＣ）予測や、参照画素から予測ブロック内を内挿する平面（Ｐｌａｎａｒ）予測がある。
画像信号は一般に空間的相関が高いため、隣接する画素を用いた様々なバリエーションの予測を適切に切り替えることで高い予測効率を実現することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】B. Bross，W.-J. Han，J.-R. Ohm，G. J. Sullivan，Y.-K. Wang and T. Wiegand，“High Efficiency Video Coding（HEVC）text specification draft 10（for FDIS & Consent）”，doc. JCTVC-L1003，Joint Collaborative Team on Video Coding（JCT-VC）of ITU-T SG16 WP3 and ISO/IEC JTC1/SC29/WG11，12th Meeting，2013
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の画像符号化装置は以上のように構成されているので、予測ブロックに対するイントラ予測を適正に選択することができれば、予測精度を高めて、高い符号化効率を実現することができる。しかし、予測ブロック内の絵柄が、例えば、特定の非直線な模様や文字である場合など、予測ブロック内の絵柄によっては、予め用意されているどのイントラ予測を選択しても、精度良く予測できない場合がある。このような場合には、予測精度が低下して、高い符号化効率を実現することができない課題があった。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、予測ブロック内の絵柄が特定の非直線な模様や文字などであっても、予測精度を高めて、高い符号化効率を実現することができる画像符号化装置及び画像符号化方法を得ることを目的とする。
また、この発明は、上記のような画像符号化装置及び画像符号化方法により生成された符号化ビットストリームを正しく復号することができる画像復号装置及び画像復号方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る画像符号化装置は、予測処理単位のブロックである予測ブロック毎に、そのピクチャ内で既に符号化が行われて局所復号が済んでいる領域の中から、当該予測ブロックと近似しているブロックである参照ブロックを探索して、その参照ブロックを当該予測ブロックの予測画像に決定するイントラブロックコピー予測手段を備え、そのイントラブロックコピー予測手段が、当該予測ブロックが属している最大サイズの符号化ブロックの中で、未だ局所復号が済んでいない領域内の各画素の画素値を仮定してから、当該予測ブロックと近似している参照ブロックを探索するようにしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、予測処理単位のブロックである予測ブロック毎に、そのピクチャ内で既に符号化が行われて局所復号が済んでいる領域の中から、当該予測ブロックと近似しているブロックである参照ブロックを探索して、その参照ブロックを当該予測ブロックの予測画像に決定するイントラブロックコピー予測手段を備え、そのイントラブロックコピー予測手段が、当該予測ブロックが属している最大サイズの符号化ブロックの中で、未だ局所復号が済んでいない領域内の各画素の画素値を仮定してから、当該予測ブロックと近似している参照ブロックを探索するように構成したので、予測ブロック内の絵柄が特定の非直線な模様や文字などであっても、予測精度を高めて、高い符号化効率を実現することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１による画像符号化装置を示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１による画像符号化装置の処理内容（画像符号化方法）を示すフローチャートである。
【図３】この発明の実施の形態１による画像復号装置を示す構成図である。
【図４】この発明の実施の形態１による画像復号装置の処理内容（画像復号方法）を示すフローチャートである。
【図５】最大符号化ブロックが階層的に複数の符号化ブロックに分割される例を示す説明図である。
【図６】（ａ）は分割後の符号化ブロック及び予測ブロックの分布を示し、（ｂ）は階層分割によって符号化モードｍ（Ｂｎ）が割り当てられる状況を示す説明図である。
【図７】符号化ブロックＢｎ内の各予測ブロックＰｉｎが選択可能なイントラ予測モードの一例を示す説明図である。
【図８】ｌｉｎ＝ｍｉｎ＝４の場合の予測画像生成ブロック内の画素の予測値を生成する際に用いる画素の一例を示す説明図である。
【図９】予測画像生成ブロック内の左上画素を原点とする相対座標を示す説明図である。
【図１０】量子化マトリクスの一例を示す説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態１による画像符号化装置のループフィルタ部で複数のループフィルタ処理を用いる場合の構成例を示す説明図である。
【図１２】この発明の実施の形態１による画像復号装置のループフィルタ部で複数のループフィルタ処理を用いる場合の構成例を示す説明図である。
【図１３】符号化ビットストリームの一例を示す説明図である。
【図１４】画素適応オフセット処理のクラス分類手法のインデックスを示す説明図である。
【図１５】１６×１６画素のサイズの直交変換における変換係数の符号化順を示す説明図である。
【図１６】１６×１６画素のサイズの直交変換における変換係数の分布の一例を示す説明図である。
【図１７】平均値予測時のフィルタ処理におけるフィルタの切り替え領域を示す説明図である。
【図１８】平均値予測時のフィルタ処理の参照画素配置を示す説明図である。
【図１９】４×４画素と８×８画素のサイズの直交変換における変換係数の符号化順の一例を示す説明図である。
【図２０】ＹＵＶ４：２：０フォーマットの信号における輝度信号及び色差信号の圧縮処理を実施する際の変換ブロックサイズを示す説明図である。
【図２１】ＹＵＶ４：２：２フォーマットの信号における輝度信号及び色差信号の圧縮処理を実施する際の変換ブロックサイズを示す説明図である。
【図２２】ＹＵＶ４：４：４フォーマットの信号における輝度信号及び色差信号の圧縮処理を実施する際の変換ブロックサイズを示す説明図である。
【図２３】色差信号のイントラ予測パラメータと色差イントラ予測モードの対応例を示す説明図である。
【図２４】ＬＭモードを用いない場合の色差信号のイントラ予測パラメータと色差イントラ予測モードの対応例を示す説明図である。
【図２５】ＹＵＶ４：２：０フォーマットの信号において輝度信号と色差信号で同一の方向性予測を用いた場合を示す説明図である。
【図２６】ＹＵＶ４：２：２フォーマットの信号において輝度信号と色差信号で同一の方向性予測を用いた場合を示す説明図である。
【図２７】ＹＵＶ４：４：４フォーマットとＹＵＶ４：２：２フォーマットの関係を示す説明図である。
【図２８】ＹＵＶ４：４：４フォーマットの信号において輝度信号と色差信号で同一の方向性予測を用いることと等価となるＹＵＶ４：２：２フォーマットでの方向性予測の例を示す説明図である。
【図２９】ＹＵＶ４：２：２フォーマットの信号での方向性予測の予測方向ベクトルを示す説明図である。
【図３０】方向性予測と角度の関係を示す説明図である。
【図３１】ＹＵＶ４：２：２フォーマットの信号において輝度信号のイントラ予測モードインデックスと色差信号のイントラ予測モードインデックスの関係を示す説明図である。
【図３２】イントラ予測モードインデックスとｔａｎθの関係を示す説明図である。
【図３３】イントラブロックコピーの一例を示す説明図である。
【図３４】イントラブロックコピーにおいて未符号化領域の画素に特定の画素値を埋めた場合の効果を示す説明図である。
【図３５】イントラブロックコピーにおける画素埋め処理の一例を示す説明図である。
【図３６】イントラブロックコピーにおける画素埋め処理に用いるＭｏｖｅ−Ｔｏ−Ｆｒｏｎｔ法の説明図である。
【図３７】イントラブロックコピーにおける画素埋め処理として実施する水平方向又は垂直方向のフィルタ処理の参照画素の一例を示す説明図である。
【図３８】イントラブロックコピーにおける参照ブロックの一例を示す説明図である。
【図３９】イントラブロックコピーにおける画素埋め処理として実施するＬ字型のフィルタ処理の説明図である。
【図４０】イントラブロックコピーにおける画素埋め処理として実施する水平方向フィルタ処理に対して参照画素を拡張した場合の一例を示す説明図である。
【図４１】イントラブロックコピーにおける画素埋め処理として実施する垂直方向フィルタ処理に対して参照画素を拡張した場合の一例を示す説明図である。
【図４２】イントラブロックコピーにおける画素埋め処理として実施するＬ字型のフィルタ処理に対して参照画素を拡張した場合の説明図である。
【図４３】イントラブロックコピー予測処理において、ブロックシフトベクトルが指し示す参照ブロックが、予測対象符号化ブロック内の未符号化領域を含む例を示す説明図である。
【図４４】イントラブロックコピー予測処理において、未符号化領域の画素を埋める画素値を求める処理の処理手順の例を示すフローチャートである。
【図４５】図４４のフローチャートにおける「Ｌｍａｘ判定及びＳｍａｘ更新」処理の処理手順の例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による画像符号化装置を示す構成図である。
この実施の形態１の画像符号化装置が処理対象とする映像信号は、輝度信号と２つの色差信号からなるＹＵＶ信号や、ディジタル撮像素子から出力されるＲＧＢ信号等の任意の色空間のカラー映像信号のほか、モノクロ画像信号や赤外線画像信号など、映像フレームが水平・垂直２次元のディジタルサンプル（画素）列から構成される任意の映像信号である。
各画素の階調は８ビットでもよいし、１０ビット、１２ビットなどの階調であってもよい。
また、入力信号は映像信号ではなく静止画像信号でもよいことは、静止画像信号を１フレームのみで構成される映像信号と解釈できることから当然である。
【００１１】
以下の説明においては、便宜上、特に断らない限り、入力される映像信号が、２つの色差成分Ｕ，Ｖが輝度成分Ｙに対して、縦横ともに２分の１にサブサンプルされたＹＵＶ４：２：０フォーマット、２つの色差成分Ｕ，Ｖが輝度成分Ｙに対して、横方向に２分の１にサブサンプルされたＹＵＶ４：２：２フォーマット、あるいは、２つの色差成分Ｕ，Ｖが輝度成分Ｙと同じサンプル数であるＹＵＶ４：４：４フォーマットの信号であるものとする。また、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の三原色の信号からなるＲＧＢ４：４：４フォーマットの信号については、それぞれの信号をＹＵＶ４：４：４フォーマットの信号とみなしてＹＵＶ４：４：４フォーマットと同一の符号化を行う。ただし、ＲＧＢ４：４：４フォーマットの各信号（ＲＧＢ）のＹＵＶ４：４：４フォーマットの各信号（ＹＵＶ）への対応付けについては限定しない（任意に設定できる）。
この対応付けはインデックス情報として上位ヘッダで符号化して画像復号装置側で認識できるようにしてもよい。このようにすることで、画像復号装置によって復号した復号画像の色を正しく表示することができる。また、ＹＵＶ４：４：４フォーマット信号やＲＧＢ４：４：４フォーマット信号の場合、各信号をモノクローム画像信号とみなしてそれぞれ独立にモノクローム（ＹＵＶ４：０：０）符号化してビットストリームを生成するようにしてもよい。
このようにすることで各信号並列に符号化処理を実施することができる。その際、各モノクローム信号がどの色信号であるかを示す情報をインデックス情報として上位ヘッダで符号化して画像復号装置側で認識できるようにしてもよい。このようにすることで、画像復号装置によって復号した復号画像の色を正しく表示することができる。
なお、映像の各フレームに対応する処理データ単位を「ピクチャ」と称し、この実施の形態１では、「ピクチャ」は順次走査（プログレッシブスキャン）された映像フレームの信号として説明を行う。ただし、映像信号がインタレース信号である場合、「ピクチャ」は映像フレームを構成する単位であるフィールド画像信号であってもよい。
また、以下の説明において「輝度値」と表現している個所については、輝度信号の場合の画素値を示しているだけでなく、色差信号やその他の色信号（赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の信号等）の場合においても、当該信号の画素値を示すものである。即ち、信号の種類によらず輝度値は当該信号の画素値を意味する。
【００１２】
図１において、符号化制御部１は符号化処理が実施される際の処理単位となる符号化ブロックの最大サイズを決定するとともに、最大サイズの符号化ブロックが階層的に分割される際の上限の階層数を決定することで、各々の符号化ブロックのサイズを決定する処理を実施する。
また、符号化制御部１は選択可能な１以上の符号化モード（予測処理単位を示す予測ブロックのサイズなどが異なる１以上のイントラ符号化モード、予測処理単位を示す予測ブロックのサイズなどが異なる１以上のイントラブロックコピー符号化モード、予測ブロックのサイズなどが異なる１以上のインター符号化モード）の中から、ブロック分割部３から出力される符号化ブロックに適用する符号化モードを選択する処理を実施する。
選択手法の例としては、選択可能な１以上の符号化モードの中から、ブロック分割部３から出力される符号化ブロックに対する符号化効率が最も高い符号化モードを選択する手法がある。
【００１３】
また、符号化制御部１は符号化効率が最も高い符号化モードがイントラ符号化モードである場合、そのイントラ符号化モードで符号化ブロックに対するイントラ予測処理を実施する際に用いるイントラ予測パラメータを上記イントラ符号化モードが示す予測処理単位である予測ブロック毎に決定し、符号化効率が最も高い符号化モードがイントラブロックコピー符号化モードである場合、そのイントラブロックコピー符号化モードで符号化ブロックに対するイントラブロックコピー予測処理を実施する際に用いるイントラブロックコピー予測パラメータを上記イントラブロックコピー符号化モードが示す予測処理単位である予測ブロック毎に決定し、符号化効率が最も高い符号化モードがインター符号化モードである場合、そのインター符号化モードで符号化ブロックに対するインター予測処理を実施する際に用いるインター予測パラメータを上記インター符号化モードが示す予測処理単位である予測ブロック毎に決定する処理を実施する。
さらに、符号化制御部１は変換・量子化部９及び逆量子化・逆変換部１０に与える予測差分符号化パラメータを決定する処理を実施する。予測差分符号化パラメータには、符号化ブロックにおける直交変換処理単位となる変換ブロックの分割情報を示す変換ブロック分割情報や、変換係数の量子化を行う際の量子化ステップサイズを規定する量子化パラメータなどが含まれる。
【００１４】
ここで、図２０はＹＵＶ４：２：０フォーマットの信号における輝度信号及び色差信号の圧縮処理（変換処理、量子化処理）を実施する際の変換ブロックサイズを示す説明図である。
変換ブロックサイズは、図２０に示すように、符号化ブロックを四分木状に階層分割することによって決定される。
例えば、変換ブロックを分割する場合と変換ブロックを分割しない場合での符号量や、符号化誤差を加味した評価尺度などに基づいて、評価値が最小になるように変換ブロックを分割するか否かを決定することで、符号量と符号化誤差のトレードオフの観点から最適な変換ブロックの分割形状を決定することができる。
【００１５】
輝度信号については、例えば、図２０に示すように、符号化ブロックが１つ又は複数の正方形の変換ブロックに階層的に分割されるように構成する。
色差信号については、図２０に示すように、入力信号フォーマットがＹＵＶ４：２：０信号である場合、輝度信号と同様に、符号化ブロックが１つ又は複数の正方形の変換ブロックに階層的に分割されるように構成する。
この場合、色差信号の変換ブロックサイズは、対応する輝度信号の変換ブロックの縦横ともに半分のサイズとなる。
【００１６】
入力信号フォーマットがＹＵＶ４：２：２信号である場合、図２１に示すように、輝度信号と同様の四分木状の階層分割を行う。また、分割したブロックの形状が、垂直方向の画素数が水平方向の画素数の２倍になる長方形となるため、さらに、分割したブロックを上下に二分することで、ＹＵＶ４：２：０信号での色差信号と同じブロックサイズ（輝度信号の変換ブロックの縦横ともに半分のサイズ）の変換ブロック２つで構成するようにする。
【００１７】
また、入力信号フォーマットがＹＵＶ４：４：４信号である場合、図２２に示すように、色差信号の変換ブロックは、常に輝度信号の変換ブロックと同様の分割を行い、同じサイズの変換ブロックとなるように構成する。
輝度信号の変換ブロックの分割情報は、例えば、階層毎に分割するか否かを示す変換ブロック分割フラグとして可変長符号化部１５に出力する。
【００１８】
スライス分割部２は入力画像として映像信号を入力すると、その入力画像を符号化制御部１により決定されたスライス分割情報にしたがって１以上の“スライス”という部分画像に分割する処理を実施する。スライスの分割単位は、上述した符号化ブロック単位まで細かくすることができる。
【００１９】
ブロック分割部３はスライス分割部２により分割されたスライスを入力する毎に、そのスライスを符号化制御部１により決定された最大サイズの符号化ブロックである最大符号化ブロックに分割するとともに、符号化制御部１により決定された上限の階層数に至るまで、その最大符号化ブロックを階層的に各符号化ブロックへ分割する処理を実施する。
即ち、ブロック分割部３はスライスを符号化制御部１により決定された分割に応じて各符号化ブロックに分割して、その符号化ブロックを出力する処理を実施する。また、各符号化ブロックは予測処理単位となる１つないし複数の予測ブロックに分割される。
【００２０】
切換スイッチ４は符号化制御部１により決定された符号化モードがイントラ符号化モードであれば、ブロック分割部３から出力された符号化ブロックをイントラ予測部５に出力し、符号化制御部１により決定された符号化モードがイントラブロックコピー符号化モードであれば、ブロック分割部３から出力された符号化ブロックをイントラブロックコピー予測部６に出力し、符号化制御部１により決定された符号化モードがインター符号化モードであれば、ブロック分割部３から出力された符号化ブロックを動き補償予測部７に出力する処理を実施する。
【００２１】
イントラ予測部５は切換スイッチ４から出力された符号化ブロックに対応する符号化モードとして、符号化制御部１によりイントラ符号化モードが選択された場合、イントラ用メモリ１２に格納されている局所復号画像を参照しながら、符号化制御部１により決定されたイントラ予測パラメータを用いたイントラ予測処理（フレーム内予測処理）を実施してイントラ予測画像を生成する処理を実施する。
【００２２】
即ち、イントラ予測部５は、輝度信号については、輝度信号のイントラ予測パラメータを用いたイントラ予測処理（フレーム内予測処理）を実施して、輝度信号の予測画像を生成する。
一方、色差信号については、色差信号のイントラ予測パラメータが、輝度信号に対するイントラ予測モードと同じ予測モードを用いる旨を示している場合（イントラ予測パラメータが輝度色差共通イントラ予測モード（ＤＭモード）を示している場合）、輝度信号と同じフレーム内予測を実施して、色差信号の予測画像を生成する。
図２５はＹＵＶ４：２：０フォーマットの信号において輝度信号と色差信号で同一の方向性予測を用いた場合を示し、図２６はＹＵＶ４：２：２フォーマットの信号において輝度信号と色差信号で同一の方向性予測を用いた場合を示している。
【００２３】
また、色差信号のイントラ予測パラメータが、垂直方向予測モード又は水平方向予測モードを示している場合、色差信号に対する方向性予測を実施して、色差信号の予測画像を生成する。
また、色差信号のイントラ予測パラメータが、輝度相関利用色差信号予測モード（ＬＭモード）を示している場合、予測画像の生成対象ブロックの上及び左に隣接している複数の画素の輝度信号及び色差信号を用いて、輝度信号と色差信号の相関を示す相関パラメータを算出し、その相関パラメータと予測処理対象の色差信号のブロックに対応する輝度信号を用いて、色差信号の予測画像を生成する。
【００２４】
入力信号フォーマットがＹＵＶ４：２：２信号である場合、図２７に示すように、輝度信号が正方ブロックであれば、色差信号は輝度信号と比較して水平方向の画素数が１／２となる長方形のブロックとなる。したがって、図２８に示すように、ＹＵＶ４：４：４信号をＹＵＶ４：２：２信号に変換した際に、輝度信号と色差信号で同一方向の予測となるようにするためには、ＹＵＶ４：２：２信号上では、垂直方向予測と水平方向予測以外の方向性予測の場合には、色差信号の予測方向が輝度信号の予測方向と異なることとなる。
具体的には、図２９に示すように、輝度信号の予測方向ベクトルをｖＬ＝（ｄｘＬ，ｄｙＬ）とした場合、色差信号の予測方向ベクトルは、ｖＣ＝（ｄｘＬ／２，ｄｙＬ）となる。即ち、図３０に示すように、予測方向の角度をθとした場合、輝度信号の予測方向の角度をθＬ、色差信号の予測方向の角度をθＣとして、ｔａｎθＣ＝２ｔａｎθＬの関係となる予測方向で予測する必要がある。
【００２５】
したがって、輝度信号と色差信号で同一方向の予測を行う上記ＤＭモードを正しく実施できるようにするために、入力信号フォーマットがＹＵＶ４：２：２信号である場合、輝度信号に使用したイントラ予測モードのインデックスを色差信号の予測に用いるイントラ予測モードのインデックスに変換し、変換後のインデックスに対応するイントラ予測モードによる色差信号の予測処理を実施する。具体的には、インデックスの変換テーブルを用意し、その変換テーブルを参照することで、インデックスを変換するように構成してもよいし、予め変換式を用意して、その変換式に従ってインデックスを変換するように構成してもよい。
このように構成することで、方向性予測処理自体を変更することなく、インデックスの変換のみで、ＹＵＶ４：２：２信号のフォーマットに応じた色差信号の適切な予測を実施することができる。
【００２６】
イントラブロックコピー予測部６は切換スイッチ４から出力された符号化ブロックに対応する符号化モードとして、符号化制御部１によりイントラブロックコピー符号化モードが選択された場合、その符号化ブロック内の予測ブロック（予測処理単位のブロック）が属している最大サイズの符号化ブロック（最大符号化ブロック）の中で、未だ局所復号が済んでいない領域内の各画素の画素値を所定の方法で仮定する処理を実施する。
また、イントラブロックコピー予測部６は符号化ブロック内の予測ブロック毎に、同一のピクチャ内で既に符号化が行われて局所復号が済んでいる領域の中から、当該予測ブロックと最も近似しているブロックである参照ブロックを探索して、その参照ブロックを当該予測ブロックの予測画像に決定する処理を実施する。なお、イントラブロックコピー予測部６はイントラブロックコピー予測手段を構成している。
【００２７】
動き補償予測部７は切換スイッチ４から出力された符号化ブロックに対応する符号化モードとして、符号化制御部１によりインター符号化モードが選択された場合、符号化ブロックと動き補償予測フレームメモリ１４に格納されている１フレーム以上の局所復号画像を比較して動きベクトルを探索し、その動きベクトルと符号化制御部１により決定された参照するフレーム番号などのインター予測パラメータを用いて、その符号化ブロックに対するインター予測処理（動き補償予測処理）を実施してインター予測画像を生成する処理を実施する。
【００２８】
減算部８はブロック分割部３より出力された符号化ブロックから、イントラ予測部５により生成されたイントラ予測画像、イントラブロックコピー予測部６により生成されたイントラブロックコピー予測画像、又は、動き補償予測部７により生成されたインター予測画像を減算して、その減算結果である差分画像を示す予測差分信号を変換・量子化部９に出力する処理を実施する。
変換・量子化部９は符号化制御部１により決定された予測差分符号化パラメータに含まれる変換ブロック分割情報を参照して、減算部８から出力された予測差分信号に対する直交変換処理（例えば、ＤＣＴ（離散コサイン変換）やＤＳＴ（離散サイン変換）、予め特定の学習系列に対して基底設計がなされているＫＬ変換等の直交変換処理）を変換ブロック単位に実施して変換係数を算出するとともに、その予測差分符号化パラメータに含まれる量子化パラメータを参照して、その変換ブロック単位の変換係数を量子化し、量子化後の変換係数である圧縮データを逆量子化・逆変換部１０及び可変長符号化部１５に出力する処理を実施する。
【００２９】
変換・量子化部９は変換係数を量子化する際、上記量子化パラメータから算出される量子化ステップサイズを変換係数毎にスケーリングする量子化マトリクスを用いて、変換係数の量子化処理を実施するようにしてもよい。
ここで、図１０は４×４ＤＣＴの量子化マトリクスの一例を示す説明図である。
図中の数字は、各変換係数の量子化ステップサイズのスケーリング値を示している。
例えば、符号化ビットレートを抑制するために、図１０に示すように、高域の変換係数程、量子化ステップサイズを大きな値にスケーリングすることで、複雑な画像領域等で発生する高域の変換係数を抑制して符号量を抑えつつ、主観品質に大きく影響する低域の係数の情報を落とさずに符号化することができる。
このように、変換係数毎の量子化ステップサイズを制御したい場合には量子化マトリクスを用いればよい。
【００３０】
また、量子化マトリクスは、各直交変換サイズで色信号や符号化モード（イントラ符号化かインター符号化か）毎に独立したマトリクスを使用することができ、初期値として、画像符号化装置及び画像復号装置で予め共通に用意されている量子化マトリクスや既に符号化された量子化マトリクスの中から選択するか、新しい量子化マトリクスを用いるかをそれぞれ選択することができる。
したがって、変換・量子化部９は、各直交変換サイズに対して色信号や符号化モード毎に、新しい量子化マトリクスを用いるか否かを示すフラグ情報を符号化すべき量子化マトリクスパラメータに設定する。
【００３１】
さらに、新しい量子化マトリクスを用いる場合には、図１０に示すような量子化マトリクスの各スケーリング値を符号化すべき量子化マトリクスパラメータに設定する。
一方、新しい量子化マトリクスを用いない場合には、初期値として、画像符号化装置及び画像復号装置で、予め共通に用意されている量子化マトリクス、又は、既に符号化された量子化マトリクスの中から、使用するマトリクスを特定するインデックスを符号化すべき量子化マトリクスパラメータに設定する。ただし、参照可能な既に符号化された量子化マトリクスが存在しない場合、画像符号化装置及び画像復号装置で予め共通に用意されている量子化マトリクスのみ選択可能となる。
【００３２】
逆量子化・逆変換部１０は符号化制御部１により決定された予測差分符号化パラメータに含まれる量子化パラメータ及び変換ブロック分割情報を参照して、変換ブロック単位に変換・量子化部９から出力された圧縮データを逆量子化するとともに、逆量子化後の圧縮データである変換係数に対する逆直交変換処理を実施して、減算部８から出力された予測差分信号に相当する局所復号予測差分信号を算出する処理を実施する。なお、変換・量子化部９が量子化マトリクスを用いて、量子化処理を実施している場合には、逆量子化処理時においても、その量子化マトリクスを参照して、対応する逆量子化処理を実施する。
加算部１１は逆量子化・逆変換部１０により算出された局所復号予測差分信号と、イントラ予測部５により生成されたイントラ予測画像、イントラブロックコピー予測部６により生成されたイントラブロックコピー予測画像、又は、動き補償予測部７により生成されたインター予測画像とを加算して、ブロック分割部３から出力された符号化ブロックに相当する局所復号画像を算出する処理を実施する。
【００３３】
イントラ用メモリ１２は加算部１１により算出された局所復号画像を格納する記録媒体である。
ループフィルタ部１３は加算部１１により算出された局所復号画像に対して、所定のフィルタ処理を実施して、フィルタ処理後の局所復号画像を出力する処理を実施する。
具体的には、変換ブロックの境界や予測ブロックの境界に発生する歪みを低減するフィルタ（デブロッキングフィルタ）処理、画素単位に適応的にオフセットを加算する（画素適応オフセット）処理、ウィーナフィルタ等の線形フィルタを適応的に切り替えてフィルタ処理する適応フィルタ処理などを行う。
【００３４】
ただし、ループフィルタ部１３は、上記のデブロッキングフィルタ処理、画素適応オフセット処理及び適応フィルタ処理のそれぞれについて、処理を行うか否かを決定し、各処理の有効フラグをヘッダ情報として可変長符号化部１５に出力する。なお、上記のフィルタ処理を複数使用する際は、各フィルタ処理を順番に実施する。図１１は複数のフィルタ処理を用いる場合のループフィルタ部１３の構成例を示している。
一般に使用するフィルタ処理の種類が多いほど、画像品質は向上するが、一方で処理負荷は高くなる。即ち、画像品質と処理負荷はトレードオフの関係にある。また、各フィルタ処理の画像品質改善効果はフィルタ処理対象画像の特性によって異なる。したがって、画像符号化装置が許容する処理負荷や符号化処理対象画像の特性にしたがって使用するフィルタ処理を決めればよい。例えば、図１１の構成よりも処理負荷を削減したい場合、デブロッキングフィルタ処理と画素適応オフセット処理のみで構成するといったことが考えられる。
【００３５】
ここで、デブロッキングフィルタ処理では、ブロック境界にかけるフィルタ強度の選択に用いる各種パラメータを初期値から変更することができる。変更する場合には、そのパラメータをヘッダ情報として可変長符号化部１５に出力する。
画素適応オフセット処理では、最初に、画像を複数のブロックに分割し、そのブロック単位に、オフセット処理を行わない場合もクラス分類手法の一つとして定義して、予め用意されている複数のクラス分類手法の中から、１つのクラス分類手法を選択する。
次に、選択したクラス分類手法によって、ブロック内の各画素をクラス分類し、クラス毎に符号化歪みを補償するオフセット値を算出する。
最後に、局所復号画像の画素値に対して、そのオフセット値を加算する処理を行うことで局所復号画像の画像品質を改善する。
したがって、画素適応オフセット処理では、ブロック分割情報、各ブロックのクラス分類手法を示すインデックス、ブロック単位の各クラスのオフセット値を特定するオフセット情報をヘッダ情報として可変長符号化部１５に出力する。
なお、画素適応オフセット処理において、例えば、最大符号化ブロックといった固定サイズのブロック単位に常に分割して、そのブロック毎にクラス分類手法を選択して、クラス毎の適応オフセット処理を行ってもよい。この場合、上記ブロック分割情報が不要となり、ブロック分割情報に要する符号量分だけ符号量が削減され、符号化効率を高めることができる。
【００３６】
適応フィルタ処理では、局所復号画像を所定の手法でクラス分類し、各クラスに属する領域（局所復号画像）毎に、重畳されている歪みを補償するフィルタを設計し、そのフィルタを用いて、当該局所復号画像のフィルタ処理を実施する。
そして、クラス毎に設計したフィルタをヘッダ情報として可変長符号化部１５に出力する。
クラス分類手法としては、画像を空間的に等間隔に区切る簡易な手法や、ブロック単位に画像の局所的な特性（分散など）に応じて分類する手法がある。
また、適応フィルタ処理で使用するクラス数は、予め画像符号化装置及び画像復号装置に共通の値として設定してもよいし、符号化すべきパラメータとしてもよい。
前者と比較して後者の方が、使用するクラス数を自由に設定することができるため、画像品質改善効果が上がるが、一方でクラス数を符号化するために、その分の符号量が増加する。
【００３７】
なお、画素適応オフセット処理及び適応フィルタ処理を行う場合には、図１１に示すように、映像信号をループフィルタ部１３で参照する必要があるため、映像信号がループフィルタ部１３に入力されるように、図１の画像符号化装置を変更する必要がある。
【００３８】
動き補償予測フレームメモリ１４はループフィルタ部１３のフィルタ処理後の局所復号画像を格納する記録媒体である。
可変長符号化部１５は変換・量子化部９から出力された圧縮データと、符号化制御部１の出力信号（最大符号化ブロック内のブロック分割情報、符号化モード、予測差分符号化パラメータ、イントラ予測パラメータ、イントラブロックコピー予測パラメータ、インター予測パラメータ）と、動き補償予測部７から出力された動きベクトル（符号化モードがインター符号化モードである場合）とを可変長符号化して符号化データを生成する処理を実施する。
また、可変長符号化部１５は、図１３に例示するように、符号化ビットストリームのヘッダ情報として、シーケンスレベルヘッダ、ピクチャレベルヘッダを符号化し、ピクチャデータと共に符号化ビットストリームを生成する処理を実施する。なお、可変長符号化部１５は可変長符号化手段を構成している。
【００３９】
ただし、ピクチャデータは１以上のスライスデータから構成され、各スライスデータはスライスレベルヘッダと当該スライス内にある上記符号化データをまとめたものである。ピクチャデータはスライスデータの他に補足情報を示すヘッダ情報を含む場合もある。
シーケンスレベルヘッダは、画像サイズ、色信号フォーマット、輝度信号や色差信号の信号値のビット深度、シーケンス単位でのループフィルタ部１３における各フィルタ処理（適応フィルタ処理、画素適応オフセット処理、デブロッキングフィルタ処理）の有効フラグ情報、量子化マトリクスの有効フラグ情報など、一般的にシーケンス単位に共通となるヘッダ情報をまとめたものである。
ピクチャレベルヘッダは、参照するシーケンスレベルヘッダのインデックスや動き補償時の参照ピクチャ数、エントロピー符号化の確率テーブル初期化フラグ、量子化マトリクスパラメータなど、ピクチャ単位で設定するヘッダ情報をまとめたものである。
【００４０】
スライスレベルヘッダは、当該スライスがピクチャのどの位置にあるかを示す位置情報、どのピクチャレベルヘッダを参照するかを示すインデックス、スライスの符号化タイプ（オールイントラ符号化、インター符号化など）、ループフィルタ部１３における各フィルタ処理（適応フィルタ処理、画素適応オフセット処理、デブロッキングフィルタ処理）を行うか否かを示すフラグ情報などのスライス単位のパラメータをまとめたものである。
【００４１】
各ヘッダ情報とピクチャデータはＮＡＬユニットによって識別される。具体的には、シーケンスパラメータセット（上記シーケンスレベルヘッダに相当）、ピクチャパラメータヘッダ（上記ピクチャレベルヘッダに相当）、スライスデータはそれぞれ固有のＮＡＬユニットタイプとして定義され、ＮＡＬユニットタイプの識別情報（インデックス）と共に符号化される。補足情報についても、存在する場合には固有のＮＡＬユニットとして定義される。また、上記ピクチャデータはアクセスユニットとして定義され、一つのピクチャの符号化データを含むデータアクセスの単位を示している。
【００４２】
図１の例では、画像符号化装置の構成要素である符号化制御部１、スライス分割部２、ブロック分割部３、切換スイッチ４、イントラ予測部５、イントラブロックコピー予測部６、動き補償予測部７、減算部８、変換・量子化部９、逆量子化・逆変換部１０、加算部１１、イントラ用メモリ１２、ループフィルタ部１３、動き補償予測フレームメモリ１４及び可変長符号化部１５のそれぞれが専用のハードウェアで構成（イントラ用メモリ１２及び動き補償予測フレームメモリ１４以外の構成要素は、例えば、ＣＰＵを実装している半導体集積回路や、ワンチップマイコンなどで構成）されているものを想定しているが、画像符号化装置がコンピュータで構成されていてもよい。
画像符号化装置をコンピュータで構成する場合、イントラ用メモリ１２及び動き補償予測フレームメモリ１４をコンピュータのメモリ上に構成するとともに、符号化制御部１、スライス分割部２、ブロック分割部３、切換スイッチ４、イントラ予測部５、イントラブロックコピー予測部６、動き補償予測部７、減算部８、変換・量子化部９、逆量子化・逆変換部１０、加算部１１、ループフィルタ部１３及び可変長符号化部１５の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのＣＰＵが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
図２はこの発明の実施の形態１による画像符号化装置の処理内容（画像符号化方法）を示すフローチャートである。
【００４３】
図３はこの発明の実施の形態１による画像復号装置を示す構成図である。
図３において、可変長復号部３１は図１の画像符号化装置により生成された符号化ビットストリームを入力すると、そのビットストリームからシーケンスレベルヘッダ、ピクチャレベルヘッダ、スライスレベルヘッダなどの各ヘッダ情報とピクチャデータを復号する処理を実施する。
ただし、ピクチャデータは１以上のスライスデータから構成されており、各スライスデータはスライスレベルヘッダと当該スライス内にある符号化データがまとめられているものである。ピクチャデータはスライスデータの他に補足情報を示すヘッダ情報を含む場合もある。このとき、ＹＵＶ４：４：４フォーマット信号やＲＧＢ４：４：４フォーマット信号の各信号をモノクローム画像信号とみなしてそれぞれ独立にモノクローム（ＹＵＶ４：０：０）符号化していることを示す情報がヘッダ情報に含まれる場合、各色信号の符号化ビットストリームに対してそれぞれ独立に復号処理を実施することができる。
【００４４】
各ヘッダ情報とピクチャデータはＮＡＬユニットによって識別される。具体的には、シーケンスパラメータセット（上記シーケンスレベルヘッダに相当）、ピクチャパラメータヘッダ（上記ピクチャレベルヘッダに相当）、スライスデータはそれぞれ固有のＮＡＬユニットタイプとして定義され、ＮＡＬユニットタイプの識別情報（インデックス）を復号することで識別される。補足情報についても、存在する場合には固有のＮＡＬユニットとして識別される。また、ピクチャデータはスライスデータを示すＮＡＬユニット等をまとめたアクセスユニットとして識別される。
【００４５】
上記ヘッダ情報に含まれる量子化マトリクスの有効フラグ情報が“有効”を示す場合、可変長復号部３１は量子化マトリクスパラメータを可変長復号し、量子化マトリクスを特定する。具体的には、各直交変換サイズの色信号や符号化モード毎に、量子化マトリクスパラメータが初期値として、画像符号化装置及び画像復号装置で予め共通に用意されている量子化マトリクス、又は、既に復号された量子化マトリクスである（新しい量子化マトリクスでない）ことを示す場合は、上記マトリクスの内のどの量子化マトリクスであるかを特定するインデックス情報を参照して量子化マトリクスを特定し、量子化マトリクスパラメータが新しい量子化マトリクスを用いることを示す場合は、量子化マトリクスパラメータに含まれる量子化マトリクスを使用する量子化マトリクスとして特定する。
【００４６】
また、可変長復号部３１は、スライスレベルヘッダを参照して、スライス分割状態を特定するとともに、各スライスのスライスデータを復号して、最大符号化ブロックの符号化データを特定すると共に、スライスデータに含まれるブロック分割情報を復号して、最大符号化ブロックを階層的に分割して復号処理を行う単位である符号化ブロックを特定し、各々の符号化ブロックに係る圧縮データ、符号化モード、イントラ予測パラメータ（符号化モードがイントラ符号化モードである場合）、イントラブロックコピー予測パラメータ（符号化モードがイントラブロックコピー符号化モードである場合）、インター予測パラメータ（符号化モードがインター符号化モードである場合）、動きベクトル（符号化モードがインター符号化モードである場合）及び予測差分符号化パラメータを可変長復号する処理を実施する。なお、可変長復号部３１は可変長復号手段を構成している。
【００４７】
逆量子化・逆変換部３２は可変長復号部３１により可変長復号された予測差分符号化パラメータに含まれる量子化パラメータ及び変換ブロック分割情報を参照して、可変長復号部３１により可変長復号された圧縮データを変換ブロック単位に逆量子化するとともに、逆量子化後の圧縮データである変換係数に対する逆直交変換処理を実施して、図１の逆量子化・逆変換部１０から出力された局所復号予測差分信号と同一の復号予測差分信号を算出する処理を実施する。
【００４８】
ここで、上記変換ブロック分割情報から、符号化ブロックにおける変換ブロックの分割状態を特定する。例えば、ＹＵＶ４：２：０フォーマットの信号の場合、変換ブロックサイズは、図２０に示すように、符号化ブロックを四分木状に階層分割することによって決定される。
【００４９】
輝度信号については、例えば、図２０に示すように、符号化ブロックが１つ又は複数の正方形の変換ブロックに階層的に分割されるように構成する。
色差信号については、図２０に示すように、入力信号フォーマットがＹＵＶ４：２：０信号である場合、輝度信号と同様に、符号化ブロックが１つ又は複数の正方形の変換ブロックに階層的に分割されるように構成する。この場合、色差信号の変換ブロックサイズは、対応する輝度信号の変換ブロックの縦横ともに半分のサイズとなる。
【００５０】
入力信号フォーマットがＹＵＶ４：２：２信号である場合、図２１に示すように、輝度信号と同様の四分木状の階層分割を行う。また、分割したブロックの形状が、垂直方向の画素数が水平方向の画素数の２倍になる長方形となるため、さらに、分割したブロックを上下に二分することで、ＹＵＶ４：２：０信号での色差信号と同じブロックサイズ（輝度信号の変換ブロックの縦横ともに半分のサイズ）の変換ブロック２つで構成するようにする。
入力信号フォーマットがＹＵＶ４：４：４信号である場合、図２２に示すように、色差信号の変換ブロックは、常に輝度信号の変換ブロックと同様の分割を行い、同じサイズの変換ブロックとなるように構成する。
【００５１】
また、可変長復号部３１により可変長復号された各ヘッダ情報が、当該スライスで量子化マトリクスを用いて、逆量子化処理を実施することを示している場合、量子化マトリクスを用いて逆量子化処理を行う。
具体的には、各ヘッダ情報から特定される量子化マトリクスを用いて逆量子化処理を行う。
【００５２】
切換スイッチ３３は可変長復号部３１により可変長復号された符号化モードがイントラ符号化モードであれば、可変長復号部３１により可変長復号されたイントラ予測パラメータをイントラ予測部３４に出力し、可変長復号部３１により可変長復号された符号化モードがイントラブロックコピー符号化モードであれば、可変長復号部３１により可変長復号されたイントラブロックコピー予測パラメータをイントラブロックコピー予測部３５に出力し、可変長復号部３１により可変長復号された符号化モードがインター符号化モードであれば、可変長復号部３１により可変長復号されたインター予測パラメータ及び動きベクトルを動き補償予測部３６に出力する処理を実施する。
【００５３】
イントラ予測部３４は可変長復号部３１により可変長復号されたブロック分割情報から特定される符号化ブロックに係る符号化モードがイントラ符号化モードである場合、イントラ用メモリ３８に格納されている復号画像を参照しながら、切換スイッチ３３から出力されたイントラ予測パラメータを用いたイントラ予測処理（フレーム内予測処理）を実施してイントラ予測画像を生成する処理を実施する。
【００５４】
即ち、イントラ予測部３４は、輝度信号については、輝度信号に対する上記イントラ予測パラメータを用いたイントラ予測処理（フレーム内予測処理）を実施して、輝度信号の予測画像を生成する。
一方、色差信号については、色差信号のイントラ予測パラメータが、輝度信号に対するイントラ予測モードと同じ予測モードを用いる旨を示している場合（イントラ予測パラメータが輝度色差共通イントラ予測モード（ＤＭモード）を示している場合）、輝度信号と同じフレーム内予測を実施して、色差信号の予測画像を生成する。
【００５５】
また、色差信号のイントラ予測パラメータが、垂直方向予測モード又は水平方向予測モードを示している場合、色差信号に対する方向性予測を実施して、色差信号の予測画像を生成する。
また、色差信号のイントラ予測パラメータが、輝度相関利用色差信号予測モード（ＬＭモード）を示している場合、予測画像の生成対象ブロックの上及び左に隣接している複数の画素の輝度信号及び色差信号を用いて、輝度信号と色差信号の相関を示す相関パラメータを算出し、その相関パラメータと予測処理対象の色差信号のブロックに対応する輝度信号を用いて、色差信号の予測画像を生成する。
【００５６】
入力信号フォーマットがＹＵＶ４：２：２信号である場合、図２７に示すように、輝度信号が正方ブロックであれば、色差信号は輝度信号と比較して水平方向の画素数が１／２となる長方形のブロックとなる。したがって、図２８に示すように、ＹＵＶ４：４：４信号をＹＵＶ４：２：２信号に変換した際に、輝度信号と色差信号で同一方向の予測となるようにするためには、ＹＵＶ４：２：２信号上では、垂直方向予測と水平方向予測以外の方向性予測の場合には、色差信号の予測方向が輝度信号の予測方向と異なることとなる。
具体的には、図２９に示すように、輝度信号の予測方向ベクトルをｖＬ＝（ｄｘＬ，ｄｙＬ）とした場合、色差信号の予測方向ベクトルは、ｖＣ＝（ｄｘＬ／２，ｄｙＬ）となる。即ち、図３０に示すように、予測方向の角度をθとした場合、輝度信号の予測方向の角度をθＬ、色差信号の予測方向の角度をθＣとして、ｔａｎθＣ＝２ｔａｎθＬの関係となる予測方向で予測する必要がある。
【００５７】
したがって、輝度信号と色差信号で同一方向の予測を行う上記ＤＭモードを正しく実施できるようにするために、入力信号フォーマットがＹＵＶ４：２：２信号である場合、輝度信号に使用したイントラ予測モードのインデックスを色差信号の予測に用いるイントラ予測モードのインデックスに変換し、変換後のインデックスに対応するイントラ予測モードによる色差信号の予測処理を実施する。具体的には、インデックスの変換テーブルを用意し、その変換テーブルを参照することで、インデックスを変換するように構成してもよいし、予め変換式を用意して、その変換式に従ってインデックスを変換するように構成してもよい。
このように構成することで、方向性予測処理自体を変更することなく、インデックスの変換のみで、ＹＵＶ４：２：２信号のフォーマットに応じた色差信号の適切な予測を実施することができる。
【００５８】
イントラブロックコピー予測部３５は可変長復号部３１により可変長復号されたブロック分割情報から特定される符号化ブロックに係る符号化モードがイントラブロックコピー符号化モードである場合、その符号化ブロック内の予測ブロックが属している最大符号化ブロックの中で、未だ復号が済んでいない領域内の各画素の画素値を所定の方法で仮定する処理を実施する。
また、イントラブロックコピー予測部３５は符号化ブロック内の予測ブロック毎に、同一のピクチャ内で既に復号が済んでいる領域の中から、当該予測ブロックと最も近似しているブロックである参照ブロックを探索して、その参照ブロックを当該予測ブロックの予測画像に決定する処理を実施する。なお、イントラブロックコピー予測部３５はイントラブロックコピー予測手段を構成している。
【００５９】
動き補償予測部３６は可変長復号部３１により可変長復号されたブロック分割情報から特定される符号化ブロックに係る符号化モードがインター符号化モードである場合、動き補償予測フレームメモリ４０に格納されている復号画像を参照しながら、切換スイッチ３３から出力された動きベクトルとインター予測パラメータを用いたインター予測処理（動き補償予測処理）を実施してインター予測画像を生成する処理を実施する。
【００６０】
加算部３７は逆量子化・逆変換部３２により算出された復号予測差分信号と、イントラ予測部３４により生成されたイントラ予測画像、イントラブロックコピー予測部３５により生成されたイントラブロックコピー予測画像、又は、動き補償予測部３６により生成されたインター予測画像とを加算して、図１の加算部１１から出力された局所復号画像と同一の復号画像を算出する処理を実施する。
【００６１】
イントラ用メモリ３８は加算部３７により算出された復号画像をイントラ予測処理及びイントラブロックコピー予測処理で用いる参照画像として格納する記録媒体である。
ループフィルタ部３９は加算部３７により算出された復号画像に対して、所定のフィルタ処理を実施して、フィルタ処理後の復号画像を出力する処理を実施する。
具体的には、変換ブロックの境界や予測ブロックの境界に発生する歪みを低減するフィルタ（デブロッキングフィルタ）処理、画素単位に適応的にオフセットを加算する（画素適応オフセット）処理、ウィーナフィルタ等の線形フィルタを適応的に切り替えてフィルタ処理する適応フィルタ処理などを行う。
ただし、ループフィルタ部３９は、上記のデブロッキングフィルタ処理、画素適応オフセット処理、適応フィルタ処理のそれぞれについて、可変長復号部３１により可変長復号された各ヘッダ情報を参照して、当該スライスで行うか否かを特定する。
このとき、２つ以上のフィルタ処理を行う場合において、例えば、画像符号化装置のループフィルタ部１３が図１１のように構成されていれば、図１２に示すようにループフィルタ部３９が構成される。当然、画像符号化装置のループフィルタ部１３がデブロッキングフィルタ処理と画素適応オフセット処理から構成されていれば、ループフィルタ部３９もデブロッキングフィルタ処理と画素適応オフセット処理で構成される。
【００６２】
ここで、デブロッキングフィルタ処理では、可変長復号部３１により可変長復号されたヘッダ情報を参照し、ブロック境界にかけるフィルタ強度の選択に用いる各種パラメータを初期値から変更する情報が存在する場合、その変更情報に基づいて、デブロッキングフィルタ処理を実施する。変更情報がない場合は、予め定められた手法に従って行う。
【００６３】
画素適応オフセット処理では、可変長復号部３１により可変長復号された画素適応オフセット処理のブロック分割情報に基づいて復号画像を分割し、そのブロック単位に、可変長復号部３１により可変長復号されたブロック単位のクラス分類手法を示すインデックスを参照して、そのインデックスが“オフセット処理を行わない”ことを示すインデックスでない場合、ブロック単位にブロック内の各画素を上記インデックスが示すクラス分類手法に従ってクラス分類する。
なお、クラス分類手法の候補として、ループフィルタ部１３の画素適応オフセット処理のクラス分類手法の候補と同一のものが予め用意されている。
そして、ブロック単位の各クラスのオフセット値を特定するオフセット情報を参照して、復号画像の画素値にオフセットを加算する処理を行う。
【００６４】
ただし、画像符号化装置のループフィルタ部１３の画素適応オフセット処理において、ブロック分割情報は符号化せずに、常に画像を固定サイズのブロック単位（例えば、最大符号化ブロック単位）に分割し、そのブロック毎にクラス分類手法を選択して、クラス毎の適応オフセット処理を行うように構成されている場合、ループフィルタ部３９においても、ループフィルタ部１３と同一の固定サイズのブロック単位に画素適応オフセット処理を実施する。
【００６５】
適応フィルタ処理では、可変長復号部３１により可変長復号されたクラス毎のフィルタを用いて、図１の画像符号化装置と同一の手法でクラス分類した後に、そのクラス分類情報に基づいてフィルタ処理を行う。
動き補償予測フレームメモリ４０はループフィルタ部３９のフィルタ処理後の復号画像をインター予測処理（動き補償予測処理）で用いる参照画像として格納する記録媒体である。
【００６６】
図３の例では、画像復号装置の構成要素である可変長復号部３１、逆量子化・逆変換部３２、切換スイッチ３３、イントラ予測部３４、イントラブロックコピー予測部３５、動き補償予測部３６、加算部３７、イントラ用メモリ３８、ループフィルタ部３９及び動き補償予測フレームメモリ４０のそれぞれが専用のハードウェアで構成（イントラ用メモリ３８及び動き補償予測フレームメモリ４０以外の構成要素は、例えば、ＣＰＵを実装している半導体集積回路や、ワンチップマイコンなどで構成）されているものを想定しているが、画像復号装置がコンピュータで構成されていてもよい。
画像復号装置をコンピュータで構成する場合、イントラ用メモリ３８及び動き補償予測フレームメモリ４０をコンピュータのメモリ上に構成するとともに、可変長復号部３１、逆量子化・逆変換部３２、切換スイッチ３３、イントラ予測部３４、イントラブロックコピー予測部３５、動き補償予測部３６、加算部３７及びループフィルタ部３９の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、当該コンピュータのＣＰＵが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
図４はこの発明の実施の形態１による画像復号装置の処理内容（画像復号方法）を示すフローチャートである。
【００６７】
次に動作について説明する。
この実施の形態１では、映像の各フレーム画像を入力画像として、符号化済みの近傍画素からのイントラ予測又は近接フレーム間での動き補償予測を実施して、得られた予測差分信号に対して直交変換・量子化による圧縮処理を施し、その後、可変長符号化を行って符号化ビットストリームを生成する画像符号化装置と、その画像符号化装置から出力される符号化ビットストリームを復号する画像復号装置について説明する。
【００６８】
図１の画像符号化装置は、映像信号の空間・時間方向の局所的な変化に適応して、映像信号を多様なサイズのブロックに分割して、フレーム内・フレーム間適応符号化を行うことを特徴としている。
一般的に、映像信号は、空間・時間的に信号の複雑さが局所的に変化する特性を有している。空間的に見ると、ある映像フレーム上では、例えば、空や壁などのような比較的広い画像領域中で均一な信号特性を有する絵柄もあれば、人物や細かいテクスチャを含む絵画など、小さい画像領域内で複雑なテクスチャパターンを有する絵柄も混在することがある。
時間的に見ても、空や壁は局所的に時間方向の絵柄の変化は小さいが、動く人物や物体は、その輪郭が時間的に剛体・非剛体の運動をするため、時間的な変化が大きい。
【００６９】
符号化処理は、時間・空間的な予測によって、信号電力やエントロピーの小さい予測差分信号を生成して、全体の符号量を削減する処理を行うが、予測に用いるパラメータをできるだけ大きな画像信号領域に均一に適用できれば、当該パラメータの符号量を小さくすることができる。
一方、時間的・空間的に変化の大きい画像信号パターンに対して、同一の予測パラメータを大きな画像領域に適用すると、予測の誤りが増えてしまうため、予測差分信号の符号量が増加してしまう。
したがって、時間的・空間的に変化が大きい領域では、同一の予測パラメータを適用して予測処理を行うブロックサイズを小さくして、予測に用いるパラメータのデータ量を増やし、予測差分信号の電力・エントロピーを低減する方が望ましい。
【００７０】
この実施の形態１では、このような映像信号の一般的な性質に適応した符号化を行うため、最初に所定の最大ブロックサイズから予測処理等を開始し、階層的に映像信号の領域を分割し、分割した領域毎に予測処理や、その予測差分の符号化処理を適応化させる構成をとるようにしている。
【００７１】
最初に、図１の画像符号化装置の処理内容を説明する。
まず、符号化制御部１は、符号化対象となるピクチャ（カレントピクチャ）のスライス分割状態を決めると共に、ピクチャの符号化に用いる最大符号化ブロックのサイズと、最大符号化ブロックを階層分割する階層数の上限を決定する（図２のステップＳＴ１）。
最大符号化ブロックのサイズの決め方としては、例えば、入力画像の映像信号の解像度に応じて、全てのピクチャに対して同一のサイズを定めてもよいし、入力画像の映像信号の局所的な動きの複雑さの違いをパラメータとして定量化して、動きの激しいピクチャには、小さいサイズを定める一方、動きが少ないピクチャには、大きいサイズを定めるようにしてもよい。
【００７２】
分割階層数の上限の決め方としては、例えば、入力画像の映像信号の解像度に応じて、全てのピクチャに対して同一の階層数を定める方法や、入力画像の映像信号の動きが激しい場合には、階層数を深くして、より細かい動きが検出できるように設定し、動きが少ない場合には、階層数を抑えるように設定する方法などがある。
なお、上記最大符号化ブロックのサイズと、最大符号化ブロックを階層分割する階層数の上限は、シーケンスレベルヘッダなどで符号化する。その場合、分割階層数の上限の代わりに、符号化ブロックの最小ブロックサイズを符号化するようにしてもよい。即ち、最大符号化ブロックを分割階層数の上限まで分割したときのブロックのサイズが、符号化ブロックの最小ブロックサイズであるため、画像復号装置側において、最大符号化ブロックのサイズと符号化ブロックの最小ブロックサイズから分割階層数の上限を特定することができる。
【００７３】
また、符号化制御部１は、利用可能な１以上の符号化モードの中から、階層的に分割される各々の符号化ブロックに対応する符号化モードを選択する（ステップＳＴ２）。
即ち、符号化制御部１は、最大符号化ブロックサイズの画像領域毎に、先に定めた分割階層数の上限に至るまで、階層的に符号化ブロックサイズを有する符号化ブロックに分割して、各々の符号化ブロックに対する符号化モードを決定する。
符号化モードには、１つないし複数のイントラ符号化モード（総称して「ＩＮＴＲＡ」と称する）と、１つないし複数のイントラブロックコピー符号化モード（総称して「ＩＣＯＰＹ」と称する）と、１つないし複数のインター符号化モード（総称して、「ＩＮＴＥＲ」と称する）とがあり、符号化制御部１は、当該ピクチャで利用可能な全ての符号化モード、又は、そのサブセットの中から、各々の符号化ブロックに対応する符号化モードを選択する。
【００７４】
ただし、後述するブロック分割部３により階層的に分割される各々の符号化ブロックは、さらに予測処理を行う単位である１つないし複数の予測ブロックに分割され、予測ブロックの分割状態も符号化モードの中に情報として含まれる。即ち、符号化モードは、どのような予測ブロック分割を持つイントラ符号化モード、イントラブロックコピー符号化モード又はインター符号化モードかを識別するインデックスである。
符号化制御部１による符号化モードの選択方法は、公知の技術であるため詳細な説明を省略するが、例えば、利用可能な任意の符号化モードを用いて、符号化ブロックに対する符号化処理を実施して符号化効率を検証し、利用可能な複数の符号化モードの中で、最も符号化効率がよい符号化モードを選択する方法などがある。
【００７５】
また、符号化制御部１は、各々の符号化ブロック毎に、差分画像が圧縮される際に用いられる量子化パラメータ及び変換ブロック分割状態を決定するとともに、予測処理が実施される際に用いられる予測パラメータ（イントラ予測パラメータ、イントラブロックコピー予測パラメータ又はインター予測パラメータ）を決定する。
ただし、符号化ブロックがさらに予測処理を行う予測ブロック単位に分割される場合は、予測ブロック毎に予測パラメータ（イントラ予測パラメータ、イントラブロックコピー予測パラメータ又はインター予測パラメータ）を選択する。
【００７６】
ここで、図２０は４：２：０フォーマットの信号における輝度信号及び色差信号の圧縮処理（変換処理、量子化処理）を実施する際の変換ブロックサイズを示す説明図である。
変換ブロックサイズは、図２０に示すように、符号化ブロックを四分木状に階層分割することによって決定される。
例えば、変換ブロックを分割する場合と変換ブロックを分割しない場合での符号量や、符号化誤差を加味した評価尺度などに基づいて、評価値が最小になるように変換ブロックを分割するか否かを決定することで、符号量と符号化誤差のトレードオフの観点から最適な変換ブロックの分割形状を決定することができる。
【００７７】
輝度信号については、例えば、図２０に示すように、符号化ブロックが１つ又は複数の正方形の変換ブロックに階層的に分割されるように構成する。
色差信号については、図２０に示すように、入力信号フォーマットがＹＵＶ４：２：０信号である場合、輝度信号と同様に、符号化ブロックが１つ又は複数の正方形の変換ブロックに階層的に分割されるように構成する。この場合、色差信号の変換ブロックサイズは、対応する輝度信号の変換ブロックの縦横ともに半分のサイズとなる。
【００７８】
入力信号フォーマットがＹＵＶ４：２：２信号である場合、図２１に示すように、輝度信号と同様の四分木状の階層分割を行う。また、分割したブロックの形状が、垂直方向の画素数が水平方向の画素数の２倍になる長方形となるため、さらに、分割したブロックを上下に二分することで、ＹＵＶ４：２：０信号での色差信号と同じブロックサイズ（輝度信号の変換ブロックの縦横ともに半分のサイズ）の変換ブロック２つで構成するようにする。
また、入力信号フォーマットがＹＵＶ４：４：４信号である場合、図２２に示すように、色差信号の変換ブロックは、常に輝度信号の変換ブロックと同様の分割を行い、同じサイズの変換ブロックとなるように構成する。
【００７９】
符号化制御部１は、符号化ブロックにおける変換ブロックの分割情報を示す変換ブロック分割情報や、変換係数の量子化を行う際の量子化ステップサイズを規定する量子化パラメータなどを含む予測差分符号化パラメータを変換・量子化部９、逆量子化・逆変換部１０及び可変長符号化部１５に出力する。
また、符号化制御部１は、イントラ予測パラメータを必要に応じてイントラ予測部５に出力する。
また、符号化制御部１は、イントラブロックコピー予測パラメータを必要に応じてイントラブロックコピー予測部６に出力する。
また、符号化制御部１は、インター予測パラメータを必要に応じて動き補償予測部７に出力する。
【００８０】
スライス分割部２は、入力画像として映像信号を入力すると、その入力画像を符号化制御部１により決定されたスライス分割情報にしたがって１以上の部分画像であるスライスに分割する。
ブロック分割部３は、スライス分割部２から各スライスを入力する毎に、そのスライスを符号化制御部１により決定された最大符号化ブロックサイズに分割し、さらに、分割した最大符号化ブロックを符号化制御部１により決定された符号化ブロックへ階層的に分割して、その符号化ブロックを出力する。
【００８１】
ここで、図５は最大符号化ブロックが階層的に複数の符号化ブロックに分割される例を示す説明図である。
図５において、最大符号化ブロックは、「第０階層」と記されている輝度成分が（Ｌ０，Ｍ０）のサイズを有する符号化ブロックである。
最大符号化ブロックを出発点として、４分木構造で別途定める所定の深さまで、階層的に分割を行うことによって符号化ブロックを得るようにしている。
深さｎにおいては、符号化ブロックはサイズ（Ｌｎ，Ｍｎ）の画像領域である。
ただし、ＬｎとＭｎは、同じであってもよいし、異なっていてもよいが、図５では、Ｌｎ＝Ｍｎのケースを示している。
【００８２】
以降、符号化制御部１により決定される符号化ブロックサイズは、符号化ブロックの輝度成分におけるサイズ（Ｌｎ，Ｍｎ）と定義する。
４分木分割を行うため、常に、（Ｌｎ＋１，Ｍｎ＋１）＝（Ｌｎ／２，Ｍｎ／２）が成立する。
なお、ＲＧＢ信号など、全ての色成分が同一サンプル数を有するカラー映像信号（４：４：４フォーマット）では、全ての色成分のサイズが（Ｌｎ，Ｍｎ）になるが、４：２：０フォーマットを扱う場合、対応する色差成分の符号化ブロックサイズは（Ｌｎ／２，Ｍｎ／２）になる。
【００８３】
以降、第ｎ階層の符号化ブロックをＢｎで表し、符号化ブロックＢｎで選択可能な符号化モードをｍ（Ｂｎ）で表すものとする。
複数の色成分からなるカラー映像信号の場合、符号化モードｍ（Ｂｎ）は、色成分毎に、それぞれ個別のモードを用いるように構成されてもよいし、全ての色成分に対し共通のモードを用いるように構成されてもよい。以降、特に断らない限り、ＹＵＶ信号、４：２：０フォーマットの符号化ブロックの輝度成分に対する符号化モードを指すものとして説明を行う。
【００８４】
符号化ブロックＢｎは、図５に示すように、ブロック分割部３によって、予測処理単位を表す１つないし複数の予測ブロックに分割される。
以降、符号化ブロックＢｎに属する予測ブロックをＰｉｎ（ｉは、第ｎ階層における予測ブロック番号）と表記する。図５にはＰ００とＰ１０の例を示している。
符号化ブロックＢｎ内の予測ブロックの分割が、どのようになされているかは、符号化モードｍ（Ｂｎ）の中に情報として含まれる。
予測ブロックＰｉｎは、全て符号化モードｍ（Ｂｎ）に従って予測処理が行われるが、予測ブロックＰｉｎ毎に、個別の予測パラメータ（イントラ予測パラメータ、イントラブロックコピー予測パラメータ又はインター予測パラメータ）を選択することができる。
【００８５】
符号化制御部１は、最大符号化ブロックに対して、例えば、図６に示すようなブロック分割状態を生成して、符号化ブロックを特定する。
図６（ａ）の点線で囲まれた矩形が各符号化ブロックを表し、各符号化ブロック内にある斜線で塗られたブロックが各予測ブロックの分割状態を表している。
図６（ｂ）は、図６（ａ）の例について、階層分割によって符号化モードｍ（Ｂｎ）が割り当てられる状況を４分木グラフで示したものである。図６（ｂ）の□で囲まれているノードは、符号化モードｍ（Ｂｎ）が割り当てられたノード（符号化ブロック）である。
この４分木グラフの情報は符号化モードｍ（Ｂｎ）と共に符号化制御部１から可変長符号化部１５に出力されて、ビットストリームに多重化される。
【００８６】
切換スイッチ４は、符号化制御部１により決定された符号化モードｍ（Ｂｎ）がイントラ符号化モードである場合（ｍ（Ｂｎ）∈ＩＮＴＲＡの場合）、ブロック分割部３から出力された符号化ブロックＢｎをイントラ予測部５に出力し、符号化制御部１により決定された符号化モードｍ（Ｂｎ）がイントラブロックコピー符号化モードである場合（ｍ（Ｂｎ）∈ＩＣＯＰＹの場合）、ブロック分割部３から出力された符号化ブロックＢｎをイントラブロックコピー予測部６に出力し、符号化制御部１により決定された符号化モードｍ（Ｂｎ）がインター符号化モードである場合（ｍ（Ｂｎ）∈ＩＮＴＥＲの場合）、ブロック分割部３から出力された符号化ブロックＢｎを動き補償予測部７に出力する。
【００８７】
イントラ予測部５は、符号化制御部１により決定された符号化モードｍ（Ｂｎ）がイントラ符号化モードであり（ｍ（Ｂｎ）∈ＩＮＴＲＡの場合）、切換スイッチ４から符号化ブロックＢｎを受けると（ステップＳＴ３）、イントラ用メモリ１２に格納されている局所復号画像を参照しながら、符号化制御部１により決定されたイントラ予測パラメータを用いて、その符号化ブロックＢｎ内の各予測ブロックＰｉｎに対するイントラ予測処理を実施して、イントラ予測画像ＰＩＮＴＲＡｉｎを生成する（ステップＳＴ４）。
【００８８】
ただし、詳細は後述するが、イントラ予測画像を生成する処理を行う際に、予測ブロックに隣接する符号化済みの画素を用いることから、イントラ予測画像を生成する処理は、予測処理に用いる予測ブロックに隣接する画素が既に符号化済みとなるように常に変換ブロック単位に行われなくてはならない。
したがって、符号化モードがイントラ符号化モードである符号化ブロックでは、選択可能な変換ブロックのブロックサイズは、予測ブロックのサイズ以下に制限され、さらに、変換ブロックが予測ブロックより小さい場合（予測ブロック内に複数の変換ブロックが存在する場合）には、変換ブロック単位に、当該予測ブロックで定められたイントラ予測パラメータを用いたイントラ予測処理を実施してイントラ予測画像を生成する処理を実施する。
なお、画像復号装置がイントラ予測画像ＰＩＮＴＲＡｉｎと全く同じイントラ予測画像を生成する必要があるため、イントラ予測画像ＰＩＮＴＲＡｉｎの生成に用いられたイントラ予測パラメータは、符号化制御部１から可変長符号化部１５に出力されて、ビットストリームに多重化される。
イントラ予測部５の処理内容の詳細は後述する。
【００８９】
イントラブロックコピー予測部６は、符号化制御部１により決定された符号化モードｍ（Ｂｎ）がイントラブロックコピー符号化モードであり（ｍ（Ｂｎ）∈ＩＣＯＰＹの場合）、切換スイッチ４から符号化ブロックＢｎを受けると（ステップＳＴ３）、その符号化ブロックＢｎ内の各予測ブロックＰｉｎとイントラ用メモリ１２に格納されている局所復号画像を比較してブロックシフトベクトルを探索する。
即ち、イントラブロックコピー予測部６は、イントラ用メモリ１２に格納されている局所復号画像の中で、予測ブロックＰｉｎと最も近似している領域のブロック（参照ブロック）を特定して、その参照ブロックを指し示すブロックシフトベクトルを探索する。
イントラブロックコピー予測部６は、参照ブロックを指し示すブロックシフトベクトルを探索すると、そのブロックシフトベクトルが指し示す参照ブロックを予測ブロックＰｉｎの予測画像として、イントラブロックコピー予測画像ＰＩＣＯＰＹｉｎを生成する（ステップＳＴ５）。
【００９０】
ただし、図３３に示すように、予測ブロックＰｉｎと最も近似している領域が未符号化領域（未だ符号化が行われておらず、局所復号が済んでいない領域であり、図３３では斜線の領域及び予測ブロックＰｉｎが該当する）を跨ぐ位置に存在しているような場合には、予測ブロックＰｉｎと同じサイズの参照ブロックが、局所復号が済んでいない画素を含んでしまうため、通常のイントラブロックコピー予測処理では、当該参照ブロックを指し示すブロックシフトベクトルを選択することができない。
そこで、この実施の形態１では、予測ブロックＰｉｎと最も近似している参照ブロックが未符号化領域の一部を含んでしまう場合でも、その参照ブロックを指し示すブロックシフトベクトルを探索することができるようにするために、図３４に示すように、事前に、予測ブロックが属している符号化対象の最大符号化ブロック（当該最大符号化ブロック）の中で、未符号化領域内の各画素の画素値を所定の方法で仮定する処理を実施する（所定の手法で定まる輝度値の画素を未符号化領域内に埋める処理を実施する）。
【００９１】
具体的には、以下の（１）から（３）のいずれかの手法によって、未符号化領域内の各画素の画素値を仮定する。なお、下記では画素値の取り得る範囲を８ビット精度である０〜２５５として説明するが、１０ビットや１２ビット等、８ビット精度でない場合も同様の手法で処理を行う。即ち、１０ビット精度であれば、画素値の取り得る範囲を０〜１０２３、１２ビット精度であれば、画素値の取り得る範囲を０〜４０９５として扱う。さらに、画素値の取り得る値が符号付きである場合も同様の処理を行う（例えば、８ビット精度で取り得る値が−１２３〜１２２である場合）。
また、以下の手法は、各色信号（輝度信号（Ｙ）、色差信号（Ｕ、Ｖ）あるいはその他の色信号（赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）の信号等））それぞれで実施して未符号化領域内の各画素を埋める画素値を決定する。
【００９２】
（１）図３５に示すように、予測ブロックが属している最大符号化ブロック（当該最大符号化ブロック）の左に隣接している複数の画素（図中、縦方向に並んでいる一列の画素）の画素値（輝度値）の中で最も画素数の多い輝度値を特定し、その輝度値の画素を未符号化領域内に埋める。
図３５の例では、“０”の輝度値を有する画素と、“６４”の輝度値を有する画素とが、当該最大符号化ブロックの左に隣接しており、“６４”の輝度値を有する画素の数が、“０”の輝度値を有する画素の数より多いので、“６４”の輝度値を有する画素を未符号化領域内に埋める。
一般的に、最も画素数の多い輝度値は背景色となる可能性が高いため、画素埋めを行った未符号化領域と、符号化済み領域の背景との間に、不自然な輝度変化が発生せず、予測効率の低下を抑えることができる。
【００９３】
上記例では、当該最大符号化ブロックの左に隣接している複数の画素の画素値の中で、画素数の最も多い画素値で未符号化領域を埋めるようにしているが、当該最大符号化ブロックの上に隣接している複数の画素の画素値の中で、画素数の最も多い画素値で未符号化領域を埋めるようにしてもよい。この場合、垂直方向に相関の高い画像において未符号化領域を埋める画素値を高精度に算出することができる。さらに、当該最大符号化ブロックの左及び上に隣接している複数の画素の画素値の中で、画素数の最も多い画素値で未符号化領域を埋めるようにしてもよい。このようにすることで、演算量は増加するものの参照する画素数の増加により、予測精度の改善を期待することができる。このとき、当該最大符号化ブロックの左上の画素も合わせて参照するようにしてもよい。
あるいは、図３８に示すブロックシフトベクトルが指す参照ブロック内の未符号化領域の形状によって、当該最大符号化ブロックの左に隣接している複数の画素を用いるか、上に隣接している複数の画素を用いるかを適応的に切り替えてもよい。
【００９４】
具体的には、垂直方向の未符号化部分が短くなるｄｈ＜ｄｗのときは当該最大符号化ブロックの上に隣接している複数の画素から未符号化領域を埋める画素値を求め、その他（ｄｈ≧ｄｗ）のときは当該最大符号化ブロックの左に隣接している複数の画素から未符号化領域を埋める画素値を求めるようにする。このようにすることで、常に当該最大符号化ブロックに隣接する符号化済み画素と、当該最大符号化ブロックの右端又は下端の画素との距離（ｄｈ、ｄｗ）が短い方の符号化済み隣接画素を選択することができるため、画像の空間的相関を精度良く利用することができる。
また、参照する隣接画素の一部の画素が存在しない場合、予め定めた手法によって参照する画素を生成する。例えば、予め定めた固定値で代替する方法や、存在する別の位置の隣接画素の画素値で代替する方法等がある。さらに、参照する隣接画素が一つも存在しない場合については、予め定めた固定値で未符号化領域の画素を埋めるようにする。なお、予め定める固定値としては、取り得る画素値の中間値等が挙げられる。
【００９５】
（２）予め設定された輝度値（固定値）の画素を未符号化領域内に埋める。
イントラブロックコピー予測処理は、一般的に、テキスト画像やＣＡＤ画像などのグラフィックス描画された文字や線分等に効果が高い予測処理であるが、例えば、テキスト画像は、一般的に白地の背景が多いため、例えば、白色の画素（輝度値が０〜２５５を取り得る場合、“２５５”の輝度値を有する画素）をテキスト画像の未符号化領域内に埋めると、イントラブロックコピー予測処理が効果的となり、多くの画像で性能改善効果を期待することができる。その他、取り得る画素値の中間値（輝度値が０〜２５５を取り得る場合、“１２８”の輝度値を有する画素）とする等、設定する輝度値は上記以外でも良い。
予め設定された輝度値（固定値）の画素を未符号化領域内に埋める手法は、コンテンツによっては予測精度が低下してしまう可能性があるが、処理負荷が非常に小さいメリットがある。
【００９６】
上記の手法を拡張する手法として、最大符号化ブロック単位に最適な輝度値を選択し、その輝度値を符号化する方法が考えられる。
このとき、選択可能な輝度値の候補としては、存在している全ての輝度値でもよいし、選択可能な輝度値の代表値を決めて、その代表値だけを選択できるようにしてもよい。
代表値を定める場合には、可変長符号化部１５が代表値自体を符号化するのではなく、その代表値を示すインデックスを符号化するようにすれば、符号化ビットストリームの符号量を抑制することができる。
具体的には、代表値が、例えば、０、６４、１２８、１９２、２５６である場合、その順番にインデックスを０、１、２、３、４と定義し、選択した代表値を示すインデックスを可変長符号化する。
このような代表値を定める例として、白（最大値）、グレー（中間値）、黒（最小値）等の固定的な値を代表値として定めて、これらの代表値の中から任意の代表値を選択する方法や、図３６に示すようなＭｏｖｅ−Ｔｏ−Ｆｒｏｎｔ法を用いて、適応的に代表値を変える方法がある。
【００９７】
Ｍｏｖｅ−Ｔｏ−Ｆｒｏｎｔ法は、インデックスを出現頻度に応じて並べ替える手法である。
本例の場合、初期テーブルとして、輝度値を例えば白（最大値）から黒（最小値）の順番に並べたのち、図３６のように、例えば、“２５５”の輝度値が選択されれば、“２５５”の輝度値を示す“６”のインデックスを符号化する一方、“２５５”の輝度値がテーブルの一番上にくるように並び替える（“２５５”の輝度値を示すインデックスが“１”になるようにテーブルを並び替える）ものである。
各最大符号化ブロックにおいて、テーブル上位の１つ以上の輝度値（例えば、上位８つ）を代表値として、これらの代表値から任意の代表値を選択するようにする。
【００９８】
（３）フィルタ処理によって未符号化領域内の画素を生成する。
具体的には、図３７に示すような画素を参照するフィルタ処理を実施する（実線の円は参照画素を示し、点線の円はフィルタ処理対象画素を示している）。
Ｓ（ｘ，ｙ）を座標（ｘ，ｙ）における符号化済み画素の輝度値（復号された輝度値）又はフィルタ生成画素値（未符号化領域の場合）とすると、フィルタ処理対象画素の座標を（ｘ，ｙ）とした場合、下記の式でフィルタ処理が実行される。
水平方向フィルタ：
2015144324.tif 000003
垂直方向フィルタ：
2015144324.tif 000004
ここで、ｃｎ（ｎ＝０、１、・・・、２Ｎｈ＋１），ｃ’ｍ（ｍ＝０、１、・・・、２Ｎｖ＋１）はフィルタ係数、Ｎｈ，Ｎｖはフィルタの参照画素数を決める定数である。
即ち、水平方向フィルタはフィルタ処理対象画素の左に位置する隣接画素群によるフィルタ処理を示し、垂直方向フィルタはフィルタ処理対象画素の上に位置する隣接画素群によるフィルタ処理を示している。
【００９９】
このとき、ｃ０＋ｃ１＋・・・＋ｃ２Ｎｈ＝１、ｃ’０＋ｃ’１＋・・・＋ｃ’２Ｎｖ＝１となるとき、平滑化フィルタであることを示す。また、ｃ２Ｎｈ＋１、ｃ’２Ｎｖ＋１はオフセット値を表している。上記フィルタの例としては下記が挙げられる。
水平方向フィルタ：
Ｎｈ＝１、ｃ０＝１／４、ｃ１＝１／２、ｃ２＝１／４、ｃ３＝０
（ｃ３はオフセット値、本例ではオフセットなしとしている）
垂直方向フィルタ：
Ｎｖ＝１、ｃ’０＝１／４、ｃ’１＝１／２、ｃ’２＝１／４、ｃ’３＝０
（ｃ’３はオフセット値、本例ではオフセットなしとしている）
【０１００】
Ｎｈ，Ｎｖやフィルタ係数は予め画像符号化装置及び画像復号装置の共通の値として定義する。本例ではフィルタ処理対象画素に近い画素のフィルタ係数ほど大きい値としている。これは、一般にフィルタ処理対象画素に近い画素程、フィルタ処理対象画素との相関が高いためである。このようにすることで、未符号化領域内の画素として精度の高い画素を生成することができる。
【０１０１】
なお、フィルタ処理の手順としては、水平方向フィルタ処理の場合は未符号化領域の左端の列から右端の列に向かって一列ずつフィルタ処理を行い、垂直方向フィルタ処理の場合は未符号化領域の上端の行から下端の行に向かって一行ずつフィルタ処理を行う。その際、参照不可能な画素がフィルタの参照画素として含まれる場合、参照可能な画素のうち、最も近い画素のフィルタ係数に参照不可能な画素のフィルタ係数を加算する（ただし、最も近い画素が複数ある場合は、フィルタ処理対象画素の座標（ｘ，ｙ）に最も近い画素を対象とする）。例えば、水平方向フィルタ処理において、座標（ｘ−１，ｙ＋１）以下の画素が参照できない場合、下記の式となる。
2015144324.tif 000005
したがって、上記の例（Ｎｈ＝１、ｃ０＝１／４、ｃ１＝１／２、ｃ２＝１／４、ｃ３＝０の例）の場合、
ｃ０＝１／４、ｃ１＝３／４、ｃ２＝０、ｃ３＝０
となる。なお、このような参照不可能な画素が生じるフィルタ処理については、別途フィルタ係数やＮｈ，Ｎｖを定義するようにしてもよい。例えば、上記の水平方向フィルタの例では、Ｎｈ＝１のままとして、
ｃ０＝１／２、ｃ１＝１／２、ｃ２＝０、ｃ３＝０
としてもよい。この場合、フィルタ演算が２画素の単純平均となり、処理が簡易になるメリットがある。
【０１０２】
上記で説明したフィルタ例以外のフィルタの例として、
水平方向フィルタ：
Ｎｈ＝０、ｃ０＝１、ｃ１＝０
（ｃ１はオフセット値、本例ではオフセットなしとしている）
垂直方向フィルタ：
Ｎｖ＝０、ｃ’０＝１、ｃ’１＝０
（ｃ’１はオフセット値、本例ではオフセットなしとしている）
も挙げられる。
この例の場合、水平方向フィルタは対象画素の左の画素の画素値、垂直方向フィルタは対象画素の上の画素の画素値をコピーすることとなる。即ち、水平方向フィルタは水平方向に、垂直方向フィルタは垂直方向に当該最大符号化ブロックに隣接する画素の画素値が一様にコピーされることと等価であり、フィルタ処理に要する演算量を削減できると共に、当該最大符号化ブロック内の画素全てを同時に生成することができる（当該最大符号化ブロック内の画素全てを並列に処理して生成することができる）。
【０１０３】
水平方向フィルタと垂直方向フィルタのどちらを用いるのかについては、予め画像符号化装置と画像復号装置共通で決めておくようにする。例えば、テキスト画像では水平方向に文字が並ぶことが多いため、常に水平方向フィルタを用いるものとして画像符号化装置及び画像復号装置を構成する。
あるいは、図３８に示すブロックシフトベクトルが指す参照ブロック内の未符号化領域の形状によって、水平方向フィルタと垂直方向フィルタのどちらを用いるかを適応的に切り替えてもよい。具体的には、垂直方向の未符号化部分が短くなるｄｈ＜ｄｗのときは垂直方向フィルタを用い、その他（ｄｈ≧ｄｗ）のときは水平方向フィルタを用いるようにする。このようにすることで、常にフィルタ対象画素と符号化済み画素との距離（ｄｈ、ｄｗ）が短くなるフィルタを選択できるため、画像の空間的相関を精度良く利用することができる。
【０１０４】
（３）のその他の例として、図３９に示す参照画素配置のフィルタ処理を行うように画像符号化装置を構成してもよい（実線の円は参照画素を示し、点線の円はフィルタ処理対象画素を示している）。フィルタ処理対象画素の座標を（ｘ，ｙ）とした場合、下記の式でフィルタ処理が実行される。
2015144324.tif 000006
ここで、ｃ”ｌ（ｌ＝０、１、・・・、３）はフィルタ係数を示している。また、ｃ”０＋ｃ”１＋ｃ”２＝１となるとき、平滑化フィルタであることを示している。また、ｃ”３はオフセット値を表している。上記フィルタの例としては下記が挙げられる。
ｃ”０＝１／４、ｃ”１＝３／８、ｃ”２＝３／８、ｃ”３＝０
（ｃ”３はオフセット値、本例ではオフセットなしとしている）
本例ではフィルタ処理対象画素に近い画素程フィルタ係数が大きくなっており、これは一般にフィルタ処理対象画素に近い画素程、フィルタ処理対象画素との相関が高いためである。なお、フィルタ処理の手順としては、未符号化領域の左上の画素からフィルタ処理を実施し、隣接する未符号化領域の画素を順にフィルタ処理していくことで、常に参照画素Ｓ（ｘ−１，ｙ−１）、Ｓ（ｘ，ｙ−１）、Ｓ（ｘ−１，ｙ）が存在するようにフィルタ処理を行うことができる。
【０１０５】
なお、上記で説明した下記例について、
水平方向フィルタ：
Ｎｈ＝１、ｃ０＝１／４、ｃ１＝１／２、ｃ２＝１／４、ｃ３＝０
垂直方向フィルタ：
Ｎｖ＝１、ｃ’０＝１／４、ｃ’１＝１／２、ｃ’２＝１／４、ｃ’３＝０
図３９のフィルタ：
ｃ”０＝１／４、ｃ”１＝３／８、ｃ”２＝３／８、ｃ”３＝０
これらのフィルタは、有意なフィルタ係数の分母が全て２のべき乗であるため、計算機による整数演算として実現する場合、下記の式に置き換えることができる。
水平方向フィルタ：
2015144324.tif 000007
垂直方向フィルタ：
2015144324.tif 000008
図３９のフィルタ：
2015144324.tif 000009
ここで、“＞＞”は右ビットシフト演算を示している。これらの計算式は全て整数精度のため、元の式と比べて小数精度の誤差は生じるものの、整数演算とビットシフトのみで実行できるため、高速な計算を実現することができる。
【０１０６】
上記では、フィルタ処理対象画素の座標（ｘ，ｙ）から水平方向又は垂直方向のいずれかが±１となる座標の範囲内の画素を参照してフィルタ処理を行う手法について説明したが、図４０、図４１、図４２に示すようにフィルタ処理対象画素の座標（ｘ，ｙ）から水平方向・垂直方向共に±２以上となる画素も用いたフィルタ処理としてもよい。図４０、図４１及び図４２において、実線の円が参照画素を示し、点線の円がフィルタ処理対象画素を示している。また、Ｎｈ，Ｎｖと同様に、Ｍｈ，Ｍｖ，Ｎｌ，Ｍｌは各フィルタの参照画素数を決める定数を示している。
この場合も上記で説明したフィルタと同様に、フィルタ処理を各参照画素に対するフィルタ係数とオフセット値から定式化することができる。このようにフィルタの参照画素を増やすことで、演算量は増加するものの、未符号化領域画素の高精度な生成を実現することができる。
【０１０７】
また、上記の例では、未符号化領域内の画素を埋め込む単位が最大符号化ブロックであるものを示したが、これに限るものではなく、例えば、符号化ブロック単位や予測ブロック単位で更新するようにしてもよい。このようにすることで、処理量が増加してしまうが、精度が良い画素埋め処理を実現することができる。
【０１０８】
例えば、上記（１）〜（３）の手法では最大符号化ブロック単位で未符号化領域の画素を埋める処理について説明したが、符号化ブロック単位で本処理を行うようにしてもよい。
即ち、最大符号化ブロックの未符号化領域のうち、予測対象の符号化ブロック（当該符号化ブロック）内のみ、上記（１）〜（３）の手法で画素を埋めるようにする。具体的には、下記の通りとする。
（１）の手法の場合：
予測対象の符号化ブロック（当該符号化ブロック）の左に隣接している複数の画素の輝度値の中で画素数の最も多い輝度値で当該符号化ブロック内の未符号化領域を埋めるようにする。
（２）の手法の場合：
予測対象の符号化ブロック（当該符号化ブロック）に対して、当該符号化ブロック内の未符号化領域を埋める代表値を決定する。代表値（あるいは代表値を示すインデックス）は符号化ブロック単位に符号化する。
（３）の手法の場合：
予測対象の符号化ブロック（当該符号化ブロック）に対して、当該符号化ブロック内の未符号化領域をフィルタ処理によって埋めるようにする。
したがって、図４３に示す例のように、各符号化ブロックのイントラブロックコピー予測処理において、ブロックシフトベクトルが指し示す参照ブロックが含んでよい未符号化領域は、当該符号化ブロック内のみとなる。したがって、最大符号化ブロック単位で未符号化領域の画素を埋める処理を行う場合と比較して参照可能な領域は狭くなる。しかし、最大符号化ブロックより小さい符号化ブロックの単位で適応的に画素を埋める処理が行えるため、埋める画素の予測精度が向上し、イントラブロックコピー予測の予測効率の改善を期待することができる。
【０１０９】
なお、（１）においては、当該符号化ブロックの左に隣接している複数の画素ではなく、当該符号化ブロックの上に隣接している複数の画素の画素値の中で、画素数の最も多い輝度値で当該符号化ブロック内の未符号化領域を埋めるようにしてもよい。この場合、垂直方向に相関の高い画像において未符号化領域を埋める画素値を精度良く得られる。さらに、当該符号化ブロックの左及び上に隣接している複数の画素の画素値の中で、画素数の最も多い画素値で当該符号化ブロック内の未符号化領域を埋めるようにしてもよい。このようにすることで、演算量は増加するものの参照する画素数の増加により、予測精度の改善を期待することができる。このとき、当該符号化ブロックの左上の画素も合わせて参照するようにしてもよい。
あるいは、図３８に示すブロックシフトベクトルが指す参照ブロック内の未符号化領域の形状によって、当該符号化ブロックの左に隣接している複数の画素を用いるか、上に隣接している複数の画素を用いるかを適応的に切り替えてもよい。具体的には、垂直方向の未符号化部分が短くなるｄｈ＜ｄｗのときは当該符号化ブロックの上に隣接している複数の画素から未符号化領域を埋める画素値を求め、その他（ｄｈ≧ｄｗ）のときは当該符号化ブロックの左に隣接している複数の画素から未符号化領域を埋める画素値を求めるようにする。このようにすることで、常に当該符号化ブロックに隣接する符号化済み画素と当該符号化ブロックの右端又は下端の画素との距離（ｄｈ、ｄｗ）が短い方の符号化済み隣接画素を選択できるため、画像の空間的相関を精度良く利用することができる。
また、参照する隣接画素の一部の画素が存在しない場合、予め定めた手法によって参照する画素を生成する。例えば、予め定めた固定値で代替する方法や、存在する別の位置の隣接画素の画素値で代替する方法等がある。さらに、参照する隣接画素が一つも存在しない場合については、予め定めた固定値で未符号化領域の画素を埋めるようにする。なお、予め定める固定値としては、取り得る画素値の中間値等が挙げられる。
【０１１０】
なお、最大符号化ブロック単位で未符号化領域の画素を埋める処理の場合においても、ブロックシフトベクトルが指し示す参照ブロックが含んでよい未符号化領域を、予測対象の符号化ブロック内のみとしてもよい。このようにすることで、予測対象の符号化ブロックに近い、すなわち、空間的相関の高い領域のみ、未符号化領域も参照可能として探索可能な領域を拡大するため、最大符号化ブロック内の未符号化領域全体を探索可能とする場合と比較して、ブロックシフトベクトル探索に要する演算の負荷の増加を抑制しつつ予測精度を同様に改善することができる。さらに、探索範囲の抑制により、画像復号装置で必要とする参照可能領域を記憶するメモリのサイズの増加も抑制することができる。
【０１１１】
（１）の未符号化領域の画素を埋める処理について、画素数を数える画素値を限定してもよい。このようにすることで、画素値が取り得る値の数の分のカウンタが必要な（１）の手法よりも必要なカウンタの個数が減るため、カウンタとして必要なメモリ量を削減することができる。なお、未符号化領域内の画素を埋め込む単位は最大符号化ブロック、符号化ブロック、予測ブロックのいずれの単位であっても各々で設定された参照画素に対して本処理を実施するものとする。
画素数を数える画素値を限定する手法の例を次に述べる。まず、画素値を量子化する例について説明する。本例では、画素値を予め定めた量子化器によって量子化し、その量子化後の代表値の数を数える。そして、最も多い画素数の代表値で未符号化領域の画素を埋めるようにする。ここで、取り得る画素値が０〜２ｂｉｔ_ｄｅｐｔｈ−１であり、取り得る画素値をＮＱ個の代表値に量子化するとする（ｂｉｔ_ｄｅｐｔｈは０以上の整数、ＮＱは１以上の整数）。この時の量子化処理の例として、整数精度の演算で行う例を下記に示している。
ｐｏｗ＝ｂｉｔ_ｄｅｐｔｈ−ｂａｓｅ
（代表値）＝（（（画素値）＋（１＜＜（ｐｏｗ−１）））＞＞ｐｏｗ）＜＜ｐｏｗ
【０１１２】
ただし、代表値が２ｂｉｔ_ｄｅｐｔｈ−１を超える場合、２ｂｉｔ_ｄｅｐｔｈ−１に代表値を丸める。“＜＜”は左ビットシフト演算、“＞＞”は右ビットシフト演算を示し、ｂａｓｅは０以上の整数とし、ＮＱ＝２ｂａｓｅ＋１の関係が成立する。例えば、ｂｉｔ_ｄｅｐｔｈ＝８、かつ、ｂａｓｅ＝１の場合、画素値０〜６３の代表値が０、画素値６４〜１９１の代表値が１２８、画素値１９２〜２５５の代表値が２５５となる。なお、画素値の量子化手法については、上記手法に限るものではなく、上記の式において画素値に１＜＜（ｐｏｗ−１）を加算しない等の等間隔に量子化する手法を用いる等、どのような手法でも良い。
画素数を数える画素値を限定する手法のその他の例として、画素数を数えている画素値の個数が所定の数に達したら、新しく出現する画素値を無効とする手法がある。
具体的には、所定の数Ｎｃ個のカウンタを用意し、隣接画素を順に数えていく中で新しい画素値が出現する度に未使用のカウンタを当該画素値のカウンタとして割り当てていくようにする。そして、所定の数Ｎｃ個のカウンタ全てを使用している状態に達した以降は、これまでに出現していない新しい画素値が出現した際にはその画素値を無効とする。このようにすることで、所定の数Ｎｃ個の画素値のみから未符号化領域を埋める画素値を決定することとなり、画素数を数える画素値を限定することができる。なお、本手法の場合、隣接画素を数える順番が結果に影響する。したがって、隣接画素を数える順番は予め決定しておくようにする。例えば、最大符号化ブロックの左及び上に隣接している画素を参照する場合、左下の画素から左上の画素、そして右上の画素に向かって参照していく、というように予め定める。
なお、画素数を数える画素値を限定する手法については、上記手法に限るものではなく、上記以外の手法でも良い。
【０１１３】
また、（１）の手法では、画素値毎の画素数を数えるカウンタのためのメモリが必要となる。したがって、各画素値の画素数を覚える必要のない、同一画素値の連続数を用いる手法で未符号化領域を埋める画素値に決定するようにしても良い。具体的には、参照する隣接画素は（１）と同一とし、所定の参照順に同一の画素値が連続する画素数を数える。
そして、連続する画素数が最大となった画素値を未符号化領域の画素を埋める画素値に決定する。なお、未符号化領域内の画素を埋め込む単位は最大符号化ブロック、符号化ブロック、予測ブロックのいずれの単位であっても各々で設定された参照画素に対して本処理を実施するものとする。
本手法の場合、最大の連続画素数Ｌｍａｘと、それに対応する画素値Ｓｍａｘ、現在連続している画素値Ｓｔｍｐと、その連続画素数Ｌｔｍｐとを記憶し、所定の参照順に画素を参照していく際に、現在参照している画素の画素値ＳｃｕｒとＳｔｍｐが同じ場合は連続画素数Ｌｔｍｐを１増やし、異なる場合は、ＬｔｍｐとＬｍａｘを比較してＬｔｍｐが大きい場合にＬｍａｘ＝Ｌｔｍｐ、Ｓｍａｘ＝Ｓｔｍｐとした後で、Ｌｔｍｐを初期化すると共にＳｔｍｐ＝Ｓｃｕｒとする。これを全ての参照画素に対して行った後のＳｍａｘが連続する画素数が最大となる画素値となる。
【０１１４】
図４４及び図４５は本手法の処理手順の例を示すフローチャートである。
ただし、図４５は図４４に記載のステップＳＴ１０５及びステップＳＴ１０６の「Ｌｍａｘ判定及びＳｍａｘ更新」の処理手順例を示している。本例では、ステップＳＴ１００でＬｍａｘ及びＳｍａｘを１（連続画素数１）に初期化すると共に、ＳｔｍｐとＬｔｍｐを最初に参照する隣接画素の画素値に設定する。そして、残りの参照する隣接画素に対して（ステップＳＴ１０１）、ＳｍａｘとＬｍａｘを更新する処理を実施する（ステップＳＴ１０２〜ステップＳＴ１０６）。
まず、これから参照する画素の画素値をＳｃｕｒとし（ステップＳＴ１０２）、ＳｃｕｒとＳｔｍｐが同じか比較する（ステップＳＴ１０３）。そして、ＳｃｕｒとＳｔｍｐが同じ場合は連続画素数Ｌｔｍｐの値を１増加し（ステップＳＴ１０４）、異なる場合は図４５記載のＬｍａｘ判定及びＳｍａｘ更新処理を行う（ステップＳＴ１０５）。
【０１１５】
具体的には、ＬｔｍｐとＬｍａｘを比較して（ステップＳＴ２００）、ＬｔｍｐがＬｍａｘより大きい場合にＬｍａｘ＝Ｌｔｍｐ、Ｓｍａｘ＝Ｓｔｍｐとする（ステップＳＴ２０１）。その後、Ｌｔｍｐ＝１に初期化すると共に、Ｓｔｍｐ＝Ｓｃｕｒに設定する（ステップＳＴ２０２）。そして、上記処理を全ての参照する隣接画素に対して完了した後、現在の連続画素数Ｌｔｍｐに対しても図４５記載のＬｍａｘ判定及びＳｍａｘ更新処理を行う（ステップＳＴ１０６）。そして、上記処理を終えた時のＳｍａｘを未符号化領域の画素を埋める素値に設定する（ステップＳＴ１０７）。
ただし、ステップＳＴ１０６については、ステップＳＴ２０１の処理の内のＬｍａｘ＝Ｌｔｍｐとする処理と、ステップＳＴ２０２の処理は不要のため、省略して良い。
【０１１６】
以上より、（１）の手法で必要な各画素値の画素数を数えるカウンタのためのメモリは不要となり、メモリ量を削減することができる。さらに、連続する画素数が最も多い画素値は参照する隣接画素の中で最も画素数の多い画素値である可能性が高いため、（１）と同程度の（未符号化領域の画素を埋める画素値の）予測精度を得ることができる。
なお、本手法の参照する隣接画素は（１）と同一とするため、（１）で説明した図３８に示すブロックシフトベクトルが指す参照ブロック内の未符号化領域の形状によって、当該符号化ブロックの左に隣接している複数の画素を用いるか、上に隣接している複数の画素を用いるかを適応的に切り替えるようにしてもよい。切り替え手法も（１）と同一である。
【０１１７】
後述する画像復号装置では、イントラブロックコピー予測画像ＰＩＣＯＰＹｉｎと全く同じイントラブロックコピー予測画像を生成する必要があるため、イントラブロックコピー予測画像ＰＩＣＯＰＹｉｎの生成に用いられたイントラブロックコピー予測パラメータは、符号化制御部１から可変長符号化部１５に出力されて、ビットストリームに多重化される。
イントラブロックコピー予測パラメータとしては、イントラブロックコピー予測部６により探索されたブロックシフトベクトルや、未符号化領域の画素値埋め処理で符号化すべきパラメータが存在する場合は対象のパラメータが挙げられる。また、ブロックシフトベクトルは直前の符号化済み予測ブロックのブロックシフトベクトル、あるいは当該予測ブロックの周囲の符号化済み予測ブロックのブロックシフトベクトルとの差分値をイントラブロックコピー予測パラメータの一部として符号化するようにしてもよい。
【０１１８】
動き補償予測部７は、符号化制御部１により決定された符号化モードｍ（Ｂｎ）がインター符号化モードであり（ｍ（Ｂｎ）∈ＩＮＴＥＲの場合）、切換スイッチ４から符号化ブロックＢｎを受けると（ステップＳＴ３）、その符号化ブロックＢｎ内の各予測ブロックＰｉｎと動き補償予測フレームメモリ１４に格納されているフィルタ処理後の局所復号画像を比較して動きベクトルを探索し、その動きベクトルと符号化制御部１により決定されたインター予測パラメータを用いて、その符号化ブロックＢｎ内の各予測ブロックＰｉｎに対するインター予測処理を実施して、インター予測画像ＰＩＮＴＥＲｉｎを生成する（ステップＳＴ６）。
なお、画像復号装置がインター予測画像ＰＩＮＴＥＲｉｎと全く同じインター予測画像を生成する必要があるため、インター予測画像ＰＩＮＴＥＲｉｎの生成に用いられたインター予測パラメータは、符号化制御部１から可変長符号化部１５に出力されて、ビットストリームに多重化される。
また、動き補償予測部７により探索された動きベクトルも可変長符号化部１５に出力されて、ビットストリームに多重化される。
【０１１９】
減算部８は、ブロック分割部３から符号化ブロックＢｎを受けると、その符号化ブロックＢｎ内の予測ブロックＰｉｎから、イントラ予測部５により生成されたイントラ予測画像ＰＩＮＴＲＡｉｎ、イントラブロックコピー予測部６により生成されたイントラブロックコピー予測画像ＰＩＣＯＰＹｉｎ、又は、動き補償予測部７により生成されたインター予測画像ＰＩＮＴＥＲｉｎのいずれかを減算して、その減算結果である差分画像を示す予測差分信号ｅｉｎを変換・量子化部９に出力する（ステップＳＴ７）。
【０１２０】
変換・量子化部９は、減算部８から予測差分信号ｅｉｎを受けると、符号化制御部１により決定された予測差分符号化パラメータに含まれる変換ブロック分割情報を参照して、その予測差分信号ｅｉｎに対する直交変換処理（例えば、ＤＣＴ（離散コサイン変換）やＤＳＴ（離散サイン変換）、予め特定の学習系列に対して基底設計がなされているＫＬ変換等の直交変換処理）を変換ブロック単位に実施して、変換係数を算出する。
また、変換・量子化部９は、その予測差分符号化パラメータに含まれる量子化パラメータを参照して、その変換ブロック単位の変換係数を量子化し、量子化後の変換係数である圧縮データを逆量子化・逆変換部１０及び可変長符号化部１５に出力する（ステップＳＴ８）。このとき、上記量子化パラメータから算出される量子化ステップサイズを変換係数毎にスケーリングする量子化マトリクスを用いて量子化処理を実施するようにしてもよい。
【０１２１】
量子化マトリクスは、各直交変換サイズで色信号や符号化モード（イントラ符号化かインター符号化か）毎に独立しているマトリクスを使用することができ、初期値として、画像符号化装置及び画像復号装置で、予め共通に用意されている量子化マトリクスや既に符号化された量子化マトリクスの中から選択するか、新しい量子化マトリクスを用いるかをそれぞれ選択することができる。
したがって、変換・量子化部９は、各直交変換サイズに対して色信号や符号化モード毎に、新しい量子化マトリクスを用いるか否かを示すフラグ情報を符号化すべき量子化マトリクスパラメータに設定する。
さらに、新しい量子化マトリクスを用いる場合には、図１０に示すような量子化マトリクスの各スケーリング値を符号化すべき量子化マトリクスパラメータに設定する。
一方、新しい量子化マトリクスを用いない場合には、初期値として、画像符号化装置及び画像復号装置で、予め共通に用意されている量子化マトリクス、又は、既に符号化された量子化マトリクスの中から、使用するマトリクスを特定するインデックスを符号化すべき量子化マトリクスパラメータに設定する。ただし、参照可能な既に符号化された量子化マトリクスが存在しない場合、画像符号化装置及び画像復号装置で、予め共通に用意されている量子化マトリクスのみ選択可能となる。
そして、変換・量子化部９は、設定した量子化マトリクスパラメータを可変長符号化部１５に出力する。
【０１２２】
逆量子化・逆変換部１０は、変換・量子化部９から圧縮データを受けると、符号化制御部１により決定された予測差分符号化パラメータに含まれる量子化パラメータ及び変換ブロック分割情報を参照して、変換ブロック単位にその圧縮データを逆量子化する。
変換・量子化部９が量子化処理に量子化マトリクスを用いている場合には、逆量子化処理時においても、その量子化マトリクスを参照して、対応した逆量子化処理を実施する。
また、逆量子化・逆変換部１０は、変換ブロック単位に逆量子化後の圧縮データである変換係数に対する逆直交変換処理（例えば、逆ＤＣＴ、逆ＤＳＴ、逆ＫＬ変換など）を実施して、減算部８から出力された予測差分信号ｅｉｎに相当する局所復号予測差分信号を算出して加算部１１に出力する（ステップＳＴ９）。
【０１２３】
加算部１１は、逆量子化・逆変換部１０から局所復号予測差分信号を受けると、その局所復号予測差分信号と、イントラ予測部５により生成されたイントラ予測画像ＰＩＮＴＲＡｉｎ、イントラブロックコピー予測部６により生成されたイントラブロックコピー予測画像ＰＩＣＯＰＹｉｎ、又は、動き補償予測部７により生成されたインター予測画像ＰＩＮＴＥＲｉｎのいずれかを加算することで、局所復号画像を算出する（ステップＳＴ１０）。
なお、加算部１１は、その局所復号画像をループフィルタ部１３に出力するとともに、その局所復号画像をイントラ用メモリ１２に格納する。
この局所復号画像が、以降のイントラ予測処理及びイントラブロックコピー予測処理の際に用いられる符号化済みの画像信号になる。
【０１２４】
ループフィルタ部１３は、加算部１１から局所復号画像を受けると、その局所復号画像に対して、所定のフィルタ処理を実施して、フィルタ処理後の局所復号画像を動き補償予測フレームメモリ１４に格納する（ステップＳＴ１１）。
具体的には、変換ブロックの境界や予測ブロックの境界に発生する歪みを低減するフィルタ（デブロッキングフィルタ）処理、画素単位に適応的にオフセットを加算する（画素適応オフセット）処理、ウィーナフィルタ等の線形フィルタを適応的に切り替えてフィルタ処理する適応フィルタ処理などを行う。
【０１２５】
ただし、ループフィルタ部１３は、上記のデブロッキングフィルタ処理、画素適応オフセット処理、適応フィルタ処理のそれぞれについて、処理を行うか否かを決定し、各処理の有効フラグをシーケンスレベルヘッダの一部及びスライスレベルヘッダの一部として可変長符号化部１５に出力する。なお、上記のフィルタ処理を複数使用する際は、各フィルタ処理を順番に実施する。図１１は複数のフィルタ処理を用いる場合のループフィルタ部１３の構成例を示している。
一般に使用するフィルタ処理の種類が多いほど、画像品質は向上するが、一方で処理負荷は高くなる。即ち、画像品質と処理負荷はトレードオフの関係にある。また、各フィルタ処理の画像品質改善効果はフィルタ処理対象画像の特性によって異なる。したがって、画像符号化装置が許容する処理負荷や符号化処理対象画像の特性にしたがって使用するフィルタ処理を決めればよい。
【０１２６】
ここで、デブロッキングフィルタ処理では、ブロック境界にかけるフィルタ強度の選択に用いる各種パラメータを初期値から変更することができる。変更する場合には、そのパラメータをヘッダ情報として可変長符号化部１５に出力する。
【０１２７】
画素適応オフセット処理では、最初に、画像を複数のブロックに分割し、そのブロック単位に、オフセット処理を行わない場合もクラス分類手法の一つとして定義して、予め用意している複数のクラス分類手法の中から、１つのクラス分類手法を選択する。
次に、選択したクラス分類手法によってブロック内の各画素をクラス分類し、クラス毎に符号化歪みを補償するオフセット値を算出する。
最後に、局所復号画像の輝度値に対して、そのオフセット値を加算する処理を行うことで局所復号画像の画像品質を改善する。
【０１２８】
クラス分類手法としては、局所復号画像の輝度値の大きさで分類する手法（ＢＯ手法と呼ぶ）や、エッジの方向毎に各画素の周囲の状況（エッジ部か否か等）に応じて分類する手法（ＥＯ手法と呼ぶ）がある。
これらの手法は、予め画像符号化装置及び画像復号装置で共通に用意されており、例えば図１４に示すように、オフセット処理を行わない場合もクラス分類手法の一つとして定義して、これらの手法のうち、どの手法でクラス分類を行うかを示すインデックスを上記ブロック単位に選択する。
【０１２９】
したがって、画素適応オフセット処理は、ブロックの分割情報、ブロック単位のクラス分類手法を示すインデックス、ブロック単位のオフセット情報をヘッダ情報として可変長符号化部１５に出力する。
なお、画素適応オフセット処理において、例えば最大符号化ブロックといった固定サイズのブロック単位に常に分割して、そのブロック毎にクラス分類手法を選択して、クラス毎の適応オフセット処理を行ってもよい。この場合、上記ブロック分割情報が不要となり、ブロック分割情報に要する符号量分だけ符号量が削減され、符号化効率を高めることができる。
【０１３０】
また、適応フィルタ処理では、局所復号画像を所定の手法でクラス分類し、各クラスに属する領域（局所復号画像）毎に、重畳されている歪みを補償するフィルタを設計し、そのフィルタを用いて、当該局所復号画像のフィルタ処理を実施する。
そして、クラス毎に設計したフィルタをヘッダ情報として可変長符号化部１５に出力する。
ここで、クラス分類手法としては、画像を空間的に等間隔に区切る簡易な手法や、ブロック単位に画像の局所的な特性（分散など）に応じて分類する手法がある。また、適応フィルタ処理で使用するクラス数は、予め画像符号化装置及び画像復号装置で共通の値に設定してもよいし、符号化すべきパラメータの一つとしてもよい。
前者と比較して後者の方が、使用するクラス数を自由に設定することができるため、画像品質改善効果が上がるが、一方でクラス数を符号化するために、その分の符号量が増加する。
【０１３１】
ステップＳＴ３〜ＳＴ１０の処理は、階層的に分割された全ての符号化ブロックＢｎに対する処理が完了するまで繰り返し実施され、全ての符号化ブロックＢｎに対する処理が完了すると、ステップＳＴ１４の処理に移行する（ステップＳＴ１２，ＳＴ１３）。
【０１３２】
可変長符号化部１５は、変換・量子化部９から出力された圧縮データと、符号化制御部１から出力された最大符号化ブロック内のブロック分割情報（図６（ｂ）を例とする４分木情報）、符号化モードｍ（Ｂｎ）及び予測差分符号化パラメータと、符号化制御部１から出力されたイントラ予測パラメータ（符号化モードがイントラ符号化モードである場合）、イントラブロックコピー予測パラメータ（符号化モードがイントラブロックコピー符号化モードである場合）又はインター予測パラメータ（符号化モードがインター符号化モードである場合）と、動き補償予測部７から出力された動きベクトル（符号化モードがインター符号化モードである場合）とを可変長符号化し、それらの符号化結果を示す符号化データを生成する（ステップＳＴ１４）。
【０１３３】
その際、量子化された直交変換係数である圧縮データの符号化手法として、変換ブロックをさらにＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｇｒｏｕｐ（ＣＧ）と呼ばれる４×４画素単位のブロック（符号化サブブロック）に分割して、ＣＧ単位に係数の符号化処理を実施する。
図１５は１６×１６画素の変換ブロックにおける係数の符号化順（スキャン順）を示している。
このように、４×４画素単位の１６個のＣＧを右下のＣＧから順に符号化処理し、さらに、各ＣＧはＣＧ内の１６個の係数を右下の係数から順に符号化する。
【０１３４】
具体的には、まず、ＣＧ内の１６個の係数の中に有意（非零）係数が存在するか否かのフラグ情報を符号化し、次に、ＣＧ内に有意（非零）係数が存在する場合のみ、ＣＧ内の各係数が有意（非零）係数であるかを上記順に符号化し、最後に有意（非零）係数に対して、その係数値情報を順に符号化する。これをＣＧ単位に上記順に行う。
その際、有意（非零）係数がなるべく連続で発生するように偏るスキャン順とした方がエントロピー符号化による符号化効率を高めることができる。
直交変換後の係数は、左上に位置する直流成分をはじめとして、左上に近い程、低い周波数成分の低い係数を表すことから、図１６に示す例のように、一般的に左上に近いほど有意（非零）係数が多く発生するために、図１５に示すように、右下から順に符号化することで効率的に符号化することができる。
なお、上記では１６×１６画素の変換ブロックについて説明したが、８×８画素や３２×３２画素の変換ブロック等、１６×１６画素以外のブロックサイズにおいてもＣＧ（符号化サブブロック）単位の符号化処理を実施するものとする。
また、イントラ予測が選択されている４×４画素と８×８画素の変換ブロックについては、イントラ予測モードのインデックスに応じて、図１５のスキャン順ではなく図１９に示すスキャン順で処理を行う。これはイントラ予測の方向によって残差信号の周波数成分の分布が異なる傾向があるためである。
【０１３５】
また、可変長符号化部１５は、図１３に例示するように、符号化ビットストリームのヘッダ情報として、シーケンスレベルヘッダ、ピクチャレベルヘッダを符号化し、ピクチャデータと共に符号化ビットストリームを生成する。
ただし、ピクチャデータは１以上のスライスデータから構成され、各スライスデータはスライスレベルヘッダと当該スライス内にある上記符号化データをまとめたものである。ピクチャデータはスライスデータの他に補足情報を示すヘッダ情報を含む場合もある。
【０１３６】
シーケンスレベルヘッダは、画像サイズ、色信号フォーマット、輝度信号や色差信号の信号値のビット深度、シーケンス単位でのループフィルタ部１３における各フィルタ処理（適応フィルタ処理、画素適応オフセット処理、デブロッキングフィルタ処理）の有効フラグ情報、量子化マトリクスの有効フラグ情報など、一般的にシーケンス単位に共通となるヘッダ情報をまとめたものである。
ピクチャレベルヘッダは、参照するシーケンスレベルヘッダのインデックスや動き補償時の参照ピクチャ数、エントロピー符号化の確率テーブル初期化フラグ等のピクチャ単位で設定するヘッダ情報をまとめたものである。
スライスレベルヘッダは、当該スライスがピクチャのどの位置にあるかを示す位置情報、どのピクチャレベルヘッダを参照するかを示すインデックス、スライスの符号化タイプ（オールイントラ符号化、インター符号化など）、ループフィルタ部１３における各フィルタ処理（適応フィルタ処理、画素適応オフセット処理、デブロッキングフィルタ処理）を行うか否かを示すフラグ情報などといったスライス単位のパラメータをまとめたものである。
【０１３７】
各ヘッダ情報とピクチャデータはＮＡＬユニットによって識別される。
具体的には、シーケンスパラメータセット（上記シーケンスレベルヘッダに相当）、ピクチャパラメータヘッダ（上記ピクチャレベルヘッダに相当）、スライスデータはそれぞれ固有のＮＡＬユニットタイプとして定義され、ＮＡＬユニットタイプの識別情報（インデックス）と共に符号化される。
補足情報についても存在する場合には、固有のＮＡＬユニットとして定義される。また、上記ピクチャデータはアクセスユニットとして定義され、一つのピクチャの符号化データを含むデータアクセスの単位を示している。
【０１３８】
次に、イントラ予測部５の処理内容を詳細に説明する。
イントラ予測部５は、上述したように、予測ブロックＰｉｎのイントラ予測パラメータを参照して、その予測ブロックＰｉｎに対するイントラ予測処理を実施して、イントラ予測画像ＰＩＮＴＲＡｉｎを生成するが、ここでは、輝度信号における予測ブロックＰｉｎのイントラ予測画像を生成するイントラ処理について説明する。
【０１３９】
図７は符号化ブロックＢｎ内の各予測ブロックＰｉｎが選択可能なイントラ予測モードの一例を示す説明図であり、イントラ予測モードのインデックス値と、そのイントラ予測モードが示す予測方向ベクトルを示している。上記イントラ予測モードのインデックス値がイントラ予測パラメータを示している。
なお、イントラ予測モード数は、処理対象となるブロックのサイズに応じて異なるように構成してもよい。
大きいサイズのブロックでは、イントラ予測の効率が低下するため、選択できるイントラ予測方向数を少なくし、小さいサイズのブロックでは、選択できるイントラ予測方向数を多くするように構成することで演算量を抑制することができる。
【０１４０】
まず、イントラ予測画像を生成する処理は、処理対象のブロックに隣接する符号化済みの画素を用いることから、上述した通り、変換ブロック単位に行われなくてはならない。
ここで、イントラ予測画像を生成する変換ブロックを予測画像生成ブロックと呼ぶこととする。したがって、イントラ予測部５は、予測画像生成ブロック単位に下記に述べるイントラ予測画像生成処理を実施して、予測ブロックＰｉｎのイントラ予測画像を生成する。
予測画像生成ブロックのサイズをｌｉｎ×ｍｉｎ画素とする。
図８はｌｉｎ＝ｍｉｎ＝４の場合の予測画像生成ブロック内の画素の予測値を生成する際に用いる画素の一例を示す説明図である。
図８では、予測画像生成ブロックの上の符号化済みの画素（２×ｌｉｎ＋１）個と、左の符号化済みの画素（２×ｍｉｎ）個を予測に用いる画素としているが、予測に用いる画素は、図８に示す画素より多くても少なくてもよい。
また、図８では、予測画像生成ブロックの近傍の１行又は１列分の画素を予測に用いているが、２行又は２列、あるいは、それ以上の画素を予測に用いてもよい。
【０１４１】
予測画像生成ブロックが属する予測ブロックＰｉｎに対するイントラ予測モードのインデックス値が０（平面（Ｐｌａｎａｒ）予測）の場合には、予測画像生成ブロックの上に隣接する符号化済み画素と、予測画像生成ブロックの左に隣接する符号化済み画素を用いて、これら画素と予測画像生成ブロック内の予測対象画素との距離に応じて内挿した値を予測値として予測画像を生成する。
【０１４２】
予測画像生成ブロックが属する予測ブロックＰｉｎに対するイントラ予測モードのインデックス値が１（平均値（ＤＣ）予測）の場合には、予測画像生成ブロックの上に隣接する符号化済み画素と、予測画像生成ブロックの左に隣接する符号化済み画素の平均値を予測画像生成ブロック内の画素の予測値として予測画像を生成する。
さらに、予測画像生成ブロックの上端及び左端に位置する図１７の領域Ａ，Ｂ，Ｃに対して、ブロック境界を平滑化するフィルタ処理を行って最終的な予測画像とする。例えば、下記の式（１）にしたがって、図１８のフィルタの参照画素配置で、下記のフィルタ係数を用いてフィルタ処理を実施する。
2015144324.tif 000010
・領域Ａ（Ｐｉｎの左上の画素）
ａ０＝１／２，ａ１＝１／４，ａ２＝１／４
・領域Ｂ（領域Ａ以外のＰｉｎの上端の画素）
ａ０＝３／４，ａ２＝１／４，（ａ１＝０）
・領域Ｃ（領域Ａ以外のＰｉｎの左端の画素）
ａ０＝３／４，ａ１＝１／４，（ａ２＝０）
【０１４３】
ただし、式（１）において、ａｎ（ｎ＝０，１，２）は参照画素にかかるフィルタ係数、ｐｎ（ｎ＝０，１，２）はフィルタ処理対象画素ｐ０を含むフィルタの参照画素、Ｓ’（ｐ０）はフィルタ処理対象画素ｐ０におけるフィルタ処理後の予測値、Ｓ（ｐｎ）（ｎ＝０，１，２）はフィルタ処理対象画素ｐ０を含む参照画素のフィルタ処理前の予測値を表している。
【０１４４】
さらに、上記フィルタ処理を行う予測画像生成ブロックのブロックサイズは限定してもよい。
一般にブロック端のみフィルタ処理を行って予測値を変化させる場合、大きなブロックサイズのブロックでは、フィルタ処理により予測値が変化する領域の占める割合が小さいために、この予測値の変化によって生じた予測残差信号の変化を非常に高い周波数成分で表されることになり、この高周波数成分を符号化するために符号化効率の悪化を生じさせてしまう傾向がある。また、符号化効率を優先して、この高周波数成分を符号化しないようにすることで、ブロック端の予測残差信号の変化を復元できずに、ブロック境界に歪みが生じてしまう傾向がある。
【０１４５】
一方、小さなブロックサイズのブロックでは、フィルタ処理により予測値が変化する領域の占める割合が大きいために、この予測値の変化によって生じた予測残差信号の変化が大きなブロックサイズのブロックの時のような高い周波数成分で表されることはなく、適切に残差信号を符号化することができ、本フィルタ処理によって、ブロック境界の連続性を高めた分、復号画像の品質を高めることができる。
したがって、例えば、３２×３２画素以上のブロックサイズの予測画像生成ブロックでは、上記フィルタ処理を適用せずに、３２×３２画素より小さいブロックのみに上記フィルタ処理を適用することで、従来の平均値予測よりも予測性能を向上させながら、演算量の増加を抑えることができる。
【０１４６】
予測画像生成ブロックに属する予測ブロックＰｉｎに対するイントラ予測モードのインデックス値が２６（垂直方向予測）の場合、下記の式（２）から予測画像生成ブロック内の画素の予測値を算出して予測画像を生成する。
2015144324.tif 000011
ただし、座標（ｘ，ｙ）は予測画像生成ブロック内の左上画素を原点とする相対座標（図９を参照）であり、Ｓ’（ｘ，ｙ）は座標（ｘ，ｙ）における予測値、Ｓ（ｘ，ｙ）は座標（ｘ，ｙ）における符号化済み画素の輝度値（復号された輝度値）である。また、算出した予測値が輝度値の取り得る値の範囲を超えている場合、予測値がその範囲内に収まるように値を丸めるようにする。
【０１４７】
なお、式（２）の１行目の式は、ＭＰＥＧ−４  ＡＶＣ／Ｈ．２６４における垂直方向予測の予測値であるＳ（ｘ，−１）に対し、隣接する符号化済み画素の垂直方向の輝度値の変化量Ｓ（−１，ｙ）−Ｓ（−１，−１）を１／２にした値を加算することで、ブロック境界が平滑化されるようにフィルタ処理したものを予測値とすることを意味しており、式（２）の２行目の式は、ＭＰＥＧ−４  ＡＶＣ／Ｈ．２６４における垂直方向予測と同じ予測式を示している。
【０１４８】
予測画像生成ブロックが属する予測ブロックＰｉｎに対するイントラ予測モードのインデックス値が１０（水平方向予測）の場合、下記の式（３）から予測画像生成ブロック内の画素の予測値を算出して予測画像を生成する。
2015144324.tif 000012
ただし、座標（ｘ，ｙ）は予測画像生成ブロック内の左上画素を原点とする相対座標（図９を参照）であり、Ｓ’（ｘ，ｙ）は座標（ｘ，ｙ）における予測値、Ｓ（ｘ，ｙ）は座標（ｘ，ｙ）における符号化済み画素の輝度値（復号された輝度値）である。また、算出した予測値が輝度値の取り得る値の範囲を超えている場合、予測値がその範囲内に収まるように値を丸めるようにする。
【０１４９】
なお、式（３）の１行目の式は、ＭＰＥＧ−４  ＡＶＣ／Ｈ．２６４における水平方向予測の予測値であるＳ（−１，ｙ）に対し、隣接する符号化済み画素の水平方向の輝度値の変化量Ｓ（ｘ，−１）−Ｓ（−１，−１）を１／２にした値を加算することで、ブロック境界が平滑化されるようにフィルタ処理したものを予測値とすることを意味しており、式（３）の２行目の式は、ＭＰＥＧ−４  ＡＶＣ／Ｈ．２６４における水平方向予測と同じ予測式を示している。
【０１５０】
ただし、式（２）の垂直方向予測、式（３）の水平方向予測を行う予測画像生成ブロックのブロックサイズを限定してもよい。
一般にブロック端のみ予測方向の輝度値の変化量に比例する値を加算するフィルタ処理を行うことで予測値を変化させる場合、大きなブロックサイズのブロックでは、上述した予測画像生成ブロックのブロック端のフィルタ処理により予測値が変化する領域の占める割合が小さいために、この予測値の変化によって生じた予測残差信号の変化を非常に高い周波数成分で表されることになり、この高周波数成分を符号化するために符号化効率の悪化を生じさせてしまう傾向がある。また、符号化効率を優先して、この高周波数成分を符号化しないようにすることで、ブロック端の予測残差信号の変化を復元できずにブロック境界に歪みが生じてしまう傾向がある。
【０１５１】
一方、小さなブロックサイズのブロックでは、上記フィルタ処理により予測値が変化する領域の占める割合が大きいために、この予測値の変化によって生じた予測残差信号の変化が大きなブロックサイズのブロックの時のような高い周波数成分で表されることはなく、適切に残差信号を符号化することができ、本フィルタ処理によってブロック境界の連続性を高めた分、復号画像の品質を高めることができる。
したがって、例えば、３２×３２画素以上のブロックサイズの予測画像生成ブロックでは、予測対象画素の座標によらず、式（２）及び式（３）の２行目の式を常に用いるようにし（予測画像生成ブロックのブロック端のフィルタ処理を行わないことにする）、３２×３２画素より小さいブロックのみに、上記フィルタ処理を行う式（２）及び式（３）を適用することで、従来の垂直方向予測、水平方向予測よりも予測性能を向上させながら、演算量の増加を抑えることができる。
【０１５２】
イントラ予測モードのインデックス値が０（平面予測）、１（平均値予測）、２６（垂直方向予測）、１０（水平方向予測）以外の場合には、インデックス値が示す予測方向ベクトルυｐ＝（ｄｘ，ｄｙ）に基づいて、予測画像生成ブロック内の画素の予測値を生成する。
図９に示すように、予測画像生成ブロックの左上画素を原点として、予測画像生成ブロック内の相対座標を（ｘ，ｙ）と設定すると、予測に用いる参照画素の位置は、下記のＬと隣接画素の交点になる。
2015144324.tif 000013
ただし、ｋは負の実数である。
【０１５３】
参照画素が整数画素位置にある場合には、その整数画素を予測対象画素の予測値とし、参照画素が整数画素位置にない場合には、参照画素に隣接する整数画素から生成される補間画素を予測値とする。
図８の例では、参照画素は整数画素位置にないので、参照画素に隣接する２画素から内挿したものを予測値とする。なお、隣接する２画素のみではなく、隣接する２画素以上の画素から補間画素を生成して予測値としてもよい。
補間処理に用いる画素を多くすることで補間画素の補間精度を向上させる効果がある一方、補間処理に要する演算の複雑度が増加することから、演算負荷が大きくても高い符号化性能を要求する画像符号化装置の場合には、より多くの画素から補間画素を生成するようにした方がよい。
【０１５４】
以上に述べた処理によって、予測画像生成ブロック単位に予測ブロックＰｉｎ内の輝度信号の全ての画素に対する予測画素を生成して、イントラ予測画像ＰＩＮＴＲＡｉｎを出力する。
なお、イントラ予測画像ＰＩＮＴＲＡｉｎの生成に用いられたイントラ予測パラメータ（イントラ予測モード）は、ビットストリームに多重化するために可変長符号化部１５に出力される。
【０１５５】
なお、先に説明したＭＰＥＧ−４  ＡＶＣ／Ｈ．２６４における８×８画素のブロックのイントラ予測時に参照画素に対して施される平滑化処理と同様に、イントラ予測部５において、予測画像生成ブロックの予測画像を生成する際の参照画素を、予測画像生成ブロックに隣接する符号化済み画素を平滑化処理した画素とするように構成した場合であっても、上述の例と同様の予測画像に対するフィルタ処理を行うことができる。このようにすることで参照画素へのフィルタ処理による参照画素のノイズが除去され、これを用いて予測を行うことで予測の精度高めることができる。
あるいは、上記参照画素へのフィルタ処理は予測画像へのフィルタ処理を行う平均値予測、垂直方向予測、水平方向予測以外の予測の際のみ実施するようにしてもよい。このようにすることで、各予測モードに対して最大で１つのフィルタ処理しか行わずに済み、演算量の増加を抑えることができる。
【０１５６】
上記では、輝度信号の予測画像生成処理について説明したが、色差成分に対する予測画像は次のように生成する。
予測ブロックＰｉｎの色差信号に対して、色差信号のイントラ予測パラメータ（イントラ予測モード）に基づくイントラ予測処理を実施し、イントラ予測画像の生成に用いられたイントラ予測パラメータを可変長符号化部１５に出力する。
【０１５７】
図２３は色差信号のイントラ予測パラメータ（インデックス値）と色差イントラ予測モードの対応例を示す説明図である。
色差信号のイントラ予測パラメータが、輝度信号に対するイントラ予測モードと同じ予測モードを用いる旨を示している場合（イントラ予測パラメータが輝度色差共通イントラ予測モード（ＤＭモード）を示している場合）、輝度信号と同じフレーム内予測を実施して、色差信号の予測画像を生成する。
【０１５８】
また、色差信号のイントラ予測パラメータが、垂直方向予測モード又は水平方向予測モードを示している場合、色差信号に対する方向性予測を実施して、色差信号の予測画像を生成する。
また、色差信号のイントラ予測パラメータが、輝度相関利用色差信号予測モード（ＬＭモード）を示している場合、予測画像の生成対象ブロックの上及び左に隣接している複数の画素の輝度信号及び色差信号を用いて、輝度信号と色差信号の相関を示す相関パラメータを算出し、その相関パラメータと予測処理対象の色差信号のブロックに対応する輝度信号を用いて、色差信号の予測画像を生成する。
【０１５９】
入力信号フォーマットがＹＵＶ４：２：２信号である場合、図２７に示すように、輝度信号が正方ブロックであれば、色差信号は輝度信号と比較して水平方向の画素数が１／２となる長方形のブロックとなる。したがって、図２８に示すように、ＹＵＶ４：４：４信号をＹＵＶ４：２：２信号に変換した際に、輝度信号と色差信号で同一方向の予測となるようにするためには、ＹＵＶ４：２：２信号上では、垂直方向予測と水平方向予測以外の方向性予測の場合には、色差信号の予測方向が輝度信号の予測方向と異なることとなる。
具体的には、図２９に示すように、輝度信号の予測方向ベクトルをｖＬ＝（ｄｘＬ，ｄｙＬ）とした場合、色差信号の予測方向ベクトルは、ｖＣ＝（ｄｘＬ／２，ｄｙＬ）となる。即ち、図３０に示すように、予測方向の角度をθとした場合、輝度信号の予測方向の角度をθＬ、色差信号の予測方向の角度をθＣとして、ｔａｎθＣ＝２ｔａｎθＬの関係となる予測方向で予測する必要がある。
【０１６０】
したがって、輝度信号と色差信号で同一方向の予測を行う上記ＤＭモードを正しく実施できるようにするために、入力信号フォーマットがＹＵＶ４：２：２信号である場合、輝度信号に使用したイントラ予測モードのインデックスを色差信号の予測に用いるイントラ予測モードのインデックスに変換し、変換後のインデックスに対応するイントラ予測モードによる色差信号の予測処理を実施する。
図３１は図７のイントラ予測モードにおけるイントラ予測モードインデックスの変換例を示している。
図３１の変換テーブルは、予測方向の角度がθであるとき（図３０を参照）、イントラ予測モードの方向性予測が図３２に示すｔａｎθとなる角度である場合、ｔａｎθＣ＝２ｔａｎθＬの関係に最も近い角度θＣに変換するテーブルの例である。
変換処理の実現は、上記のように、インデックスの変換テーブルを用意し、その変換テーブルを参照することでインデックスを変換するように構成してもよいし、変換式を用意し、その変換式に従ってインデックスを変換するように構成してもよい。
このように構成することで、方向性予測処理自体を変更することなく、インデックスの変換のみでＹＵＶ４：２：２信号のフォーマットに応じた色差信号の適切な予測を実施することができる。
【０１６１】
また、色差信号に対して上記ＬＭモードを行わないように構成してもよい。このときの色差信号のイントラ予測パラメータ（インデックス値）と色差イントラ予測モードの対応例として、図２４が挙げられる。
このようにＬＭモードも用いないようにすることで、予測対象画素の輝度信号と色差信号の依存性がなくなるため、輝度信号と色差信号の予測処理の並列化が可能となり、高速な演算処理を実現することができる。
【０１６２】
さらに、色差信号では、平均値（ＤＣ）予測、垂直方向予測、水平方向予測について、輝度信号の場合で説明したブロック境界のフィルタ処理を行わずに、ＭＰＥＧ−４  ＡＶＣ／Ｈ．２６４と同様の予測手法としてもよい。このようにフィルタ処理を行わないことで、予測処理の低演算化を図ることができる。
【０１６３】
次に、図３の画像復号装置の処理内容を具体的に説明する。
可変長復号部３１は、図１の画像符号化装置により生成された符号化ビットストリームを入力すると、そのビットストリームに対する可変長復号処理を実施して（図４のステップＳＴ２１）、１フレーム以上のピクチャから構成されるシーケンス単位のヘッダ情報（シーケンスレベルヘッダ）及びピクチャ単位のヘッダ情報（ピクチャレベルヘッダ）などの各ヘッダ情報とピクチャデータを復号する。ただし、ピクチャデータは１以上のスライスデータから構成され、各スライスデータはスライスレベルヘッダと当該スライス内にある符号化データがまとめられているものである。ピクチャデータはスライスデータの他に補足情報を示すヘッダ情報を含む場合もある。
【０１６４】
このとき、上記ヘッダ情報に含まれる量子化マトリクスの有効フラグ情報が“有効”を示す場合、可変長復号部３１は量子化マトリクスパラメータを可変長復号し、量子化マトリクスを特定する。
具体的には、各直交変換サイズの色信号や符号化モード毎に、量子化マトリクスパラメータが初期値として、画像符号化装置及び画像復号装置で、予め共通に用意されている量子化マトリクス、又は、既に復号された量子化マトリクスである（新しい量子化マトリクスでない）ことを示す場合は、量子化マトリクスパラメータに含まれる上記マトリクスの内のどの量子化マトリクスであるかを特定するインデックス情報を参照して量子化マトリクスを特定し、量子化マトリクスパラメータが新しい量子化マトリクスを用いることを示す場合は、量子化マトリクスパラメータに含まれる量子化マトリクスを使用する量子化マトリクスとして特定する。
そして、ピクチャ単位のデータを構成するスライスデータから、スライス分割情報等のスライス単位のヘッダ情報（スライスレベルヘッダ）を復号し、各スライスの符号化データを復号する。
【０１６５】
また、可変長復号部３１は、上記ヘッダ情報から、最大符号化ブロックサイズ及び分割階層数の上限を特定する（ステップＳＴ２２）。
ただし、分割階層数の上限の代わりに、符号化ブロックの最小ブロックサイズが符号化されている場合、これを復号することで分割階層数の上限を決定する。即ち、最大符号化ブロックを上記最小ブロックサイズまで分割した場合が分割階層数の上限となる。
可変長復号部３１は、決定された最大符号化ブロック単位に、図６で示されるような最大符号化ブロックの分割状態を復号する。復号された分割状態に基づき、階層的に符号化ブロックを特定する（ステップＳＴ２３）。
【０１６６】
次に、可変長復号部３１は、符号化ブロックに割り当てられている符号化モードを復号する。復号した符号化モードに含まれる情報に基づき、符号化ブロックをさらに１つないし複数の予測処理単位である予測ブロックに分割し、予測ブロック単位に割り当てられている予測パラメータを復号する（ステップＳＴ２４）。
【０１６７】
即ち、可変長復号部３１は、符号化ブロックに割り当てられている符号化モードがイントラ符号化モードである場合、符号化ブロックに含まれており、予測処理単位となる１つ以上の予測ブロック毎にイントラ予測パラメータを復号し、符号化ブロックに割り当てられている符号化モードがイントラブロックコピー符号化モードである場合、符号化ブロックに含まれており、予測処理単位となる１つ以上の予測ブロック毎にイントラブロックコピー予測パラメータを復号する。また、符号化ブロックに割り当てられている符号化モードがインター符号化モードである場合、符号化ブロックに含まれており、予測処理単位となる１つ以上の予測ブロック毎にインター予測パラメータ及び動きベクトルを復号する（ステップＳＴ２４）。
【０１６８】
さらに、可変長復号部３１は、予測差分符号化パラメータに含まれる変換ブロック分割情報に基づき、変換ブロック毎に圧縮データ（変換・量子化後の変換係数）を復号する（ステップＳＴ２４）。
その際、図１の画像符号化装置の可変長符号化部１５での圧縮データの符号化処理と同様に、ＣＧ単位の係数の復号処理を実施する。
したがって、図１５に示すように、４×４画素単位の１６個のＣＧを右下のＣＧから順に復号処理し、さらに、各ＣＧはＣＧ内の１６個の係数を右下の係数から順に復号していくことになる。
【０１６９】
具体的には、まず、ＣＧ内の１６個の係数の中に有意（非零）係数が存在するか否かのフラグ情報を復号し、次に復号したフラグ情報がＣＧ内に有意（非零）係数が存在することを示す場合のみＣＧ内の各係数が有意（非零）係数であるかを上記順に復号し、最後に有意（非零）係数を示す係数に対して、その係数値情報を順に復号する。これをＣＧ単位に上記順に行う。
ただし、スキャン順については、イントラ予測が選択されている４×４画素と８×８画素の変換ブロックの場合、イントラ予測モードのインデックスに応じて、図１５のスキャン順ではなく図１９に示すスキャン順で処理を行う。
【０１７０】
切換スイッチ３３は、可変長復号部３１により可変長復号された符号化モードｍ（Ｂｎ）がイントラ符号化モードであれば（ｍ（Ｂｎ）∈ＩＮＴＲＡの場合）、可変長復号部３１により可変長復号された予測ブロック単位のイントラ予測パラメータをイントラ予測部３４に出力し、可変長復号部３１により可変長復号された符号化モードｍ（Ｂｎ）がイントラブロックコピー符号化モードであれば（ｍ（Ｂｎ）∈ＩＣＯＰＹの場合）、可変長復号部３１により可変長復号された予測ブロック単位のイントラブロックコピー予測パラメータをイントラブロックコピー予測部３５に出力し、可変長復号部３１により可変長復号された符号化モードｍ（Ｂｎ）がインター符号化モードであれば（ｍ（Ｂｎ）∈ＩＮＴＥＲの場合）、可変長復号部３１により可変長復号された予測ブロック単位のインター予測パラメータ及び動きベクトルを動き補償予測部３６に出力する。
【０１７１】
イントラ予測部３４は、可変長復号部３１により可変長復号された符号化モードｍ（Ｂｎ）がイントラ符号化モード（ｍ（Ｂｎ）∈ＩＮＴＲＡ）である場合（ステップＳＴ２５）、切換スイッチ３３から出力された予測ブロック単位のイントラ予測パラメータを受け取って、図１のイントラ予測部５と同様の手順で、イントラ用メモリ３８に格納されている復号画像を参照しながら、上記イントラ予測パラメータを用いた符号化ブロックＢｎ内の各予測ブロックＰｉｎに対するイントラ予測処理を実施して、イントラ予測画像ＰＩＮＴＲＡｉｎを生成する（ステップＳＴ２６）。
【０１７２】
また、イントラ予測部３４は、輝度信号については、輝度信号に対する上記イントラ予測パラメータを用いたイントラ予測処理（フレーム内予測処理）を実施して、輝度信号の予測画像を生成する。
一方、色差信号については、色差信号のイントラ予測パラメータに基づくイントラ予測処理を実施して、色差信号の予測画像を生成する。
【０１７３】
図２３は色差信号のイントラ予測パラメータ（インデックス値）と色差イントラ予測モードの対応例を示す説明図である。
色差信号のイントラ予測パラメータが、輝度信号に対するイントラ予測モードと同じ予測モードを用いる旨を示している場合（イントラ予測パラメータが輝度色差共通イントラ予測モード（ＤＭモード）を示している場合）、輝度信号と同じフレーム内予測を実施して、色差信号の予測画像を生成する。
【０１７４】
また、色差信号のイントラ予測パラメータが、垂直方向予測モード又は水平方向予測モードを示している場合、色差信号に対する方向性予測を実施して、色差信号の予測画像を生成する。
また、色差信号のイントラ予測パラメータが、輝度相関利用色差信号予測モード（ＬＭモード）を示している場合、予測画像の生成対象ブロックの上及び左に隣接している複数の画素の輝度信号及び色差信号を用いて、輝度信号と色差信号の相関を示す相関パラメータを算出し、その相関パラメータと予測処理対象の色差信号のブロックに対応する輝度信号を用いて、色差信号の予測画像を生成する。
【０１７５】
入力信号フォーマットがＹＵＶ４：２：２信号である場合、図２７に示すように、輝度信号が正方ブロックであれば、色差信号は輝度信号と比較して水平方向の画素数が１／２となる長方形のブロックとなる。したがって、図２８に示すように、ＹＵＶ４：４：４信号をＹＵＶ４：２：２信号に変換した際に、輝度信号と色差信号で同一方向の予測となるようにするためには、ＹＵＶ４：２：２信号上では、垂直方向予測と水平方向予測以外の方向性予測の場合には、色差信号の予測方向が輝度信号の予測方向と異なることとなる。
具体的には、図２９に示すように、輝度信号の予測方向ベクトルをｖＬ＝（ｄｘＬ，ｄｙＬ）とした場合、色差信号の予測方向ベクトルは、ｖＣ＝（ｄｘＬ／２，ｄｙＬ）となる。即ち、図３０に示すように、予測方向の角度をθとした場合、輝度信号の予測方向の角度をθＬ、色差信号の予測方向の角度をθＣとして、ｔａｎθＣ＝２ｔａｎθＬの関係となる予測方向で予測する必要がある。
【０１７６】
したがって、輝度信号と色差信号で同一方向の予測を行う上記ＤＭモードを正しく実施できるようにするために、入力信号フォーマットがＹＵＶ４：２：２信号である場合、輝度信号に使用したイントラ予測モードのインデックスを色差信号の予測に用いるイントラ予測モードのインデックスに変換し、変換後のインデックスに対応するイントラ予測モードによる色差信号の予測処理を実施する。
図３１は図７のイントラ予測モードにおけるイントラ予測モードインデックスの変換例を示している。
図３１の変換テーブルは、予測方向の角度がθであるとき（図３０を参照）、イントラ予測モードの方向性予測が図３２に示すｔａｎθとなる角度である場合、ｔａｎθＣ＝２ｔａｎθＬの関係に最も近い角度θＣに変換するテーブルの例である。
変換処理の実現は、上記のように、インデックスの変換テーブルを用意し、その変換テーブルを参照することでインデックスを変換するように構成してもよいし、変換式を用意し、その変換式に従ってインデックスを変換するように構成してもよい。
このように構成することで、方向性予測処理自体を変更することなく、インデックスの変換のみでＹＵＶ４：２：２信号のフォーマットに応じた色差信号の適切な予測を実施することができる。
【０１７７】
また、色差信号に対して、上記ＬＭモードを行わないように画像符号化装置が構成されている場合、その画像符号化装置から生成される符号化ビットストリームが復号できるように画像復号装置も同様の構成とする。
このときの色差信号のイントラ予測パラメータ（インデックス値）と色差イントラ予測モードの対応例として、図２４が挙げられる。
このようにＬＭモードも用いないようにすることで、予測対象画素の輝度信号と色差信号の依存性がなくなるため、輝度信号と色差信号の予測処理の並列化が可能になり、高速な演算処理を実現することができる。
【０１７８】
さらに、色差信号では、平均値（ＤＣ）予測、垂直方向予測、水平方向予測について、輝度信号の場合で説明したブロック境界のフィルタ処理を行わずに、ＭＰＥＧ−４  ＡＶＣ／Ｈ．２６４と同様の予測手法として画像符号化装置が構成されている場合、その画像符号化装置から生成される符号化ビットストリームが復号できるように画像復号装置も同様の構成とする。
このようにフィルタ処理を行わないことで、予測処理の低演算化を図ることができる。
【０１７９】
イントラブロックコピー予測部３５は、可変長復号部３１により可変長復号された符号化モードｍ（Ｂｎ）がイントラブロックコピー符号化モード（ｍ（Ｂｎ）∈ＩＣＯＰＹ）である場合（ステップＳＴ２５）、切換スイッチ３３から出力された予測ブロック単位のブロックシフトベクトルを含むイントラブロックコピー予測パラメータを受け取って、イントラ用メモリ３８に格納されている復号画像を参照しながら、上記イントラブロックコピー予測パラメータを用いた符号化ブロックＢｎ内の各予測ブロックＰｉｎに対するイントラブロックコピー予測処理を実施して、イントラブロックコピー予測画像ＰＩＣＯＰＹｉｎを生成する（ステップＳＴ２７）。画像符号化装置において、ブロックシフトベクトルは直前の符号化（復号）済み予測ブロックのブロックシフトベクトル、あるいは当該予測ブロックの周囲の符号化（復号）済み予測ブロックのブロックシフトベクトルとの差分値をイントラブロックコピー予測パラメータの一部として符号化するようにしている場合、イントラブロックコピー予測パラメータに含む差分値と上記ブロックシフトベクトルとを加算して、当該予測ブロックのブロックシフトベクトルを算出する。
このとき、ブロックシフトベクトルが指すブロックが復号済み領域を超えるような参照を可能とするように、復号対象の最大符号化ブロック内の復号前の領域（未復号領域）の画素を図１の画像符号化装置におけるイントラブロックコピー予測部６と同一の手法で定まる輝度値で埋める処理を行う。このとき、未復号領域を上記輝度値で埋める処理に必要なパラメータがイントラブロックコピー予測パラメータの一部としてビットストリームに含まれる場合は、可変長復号部３１により可変長復号された上記パラメータを用いて未復号領域を上記輝度値で埋める処理を行う。
【０１８０】
動き補償予測部３６は、可変長復号部３１により可変長復号された符号化モードｍ（Ｂｎ）がインター符号化モード（ｍ（Ｂｎ）∈ＩＮＴＥＲ）である場合（ステップＳＴ２５）、切換スイッチ３３から出力された予測ブロック単位の動きベクトルとインター予測パラメータを受け取って、動き補償予測フレームメモリ４０に格納されているフィルタ処理後の復号画像を参照しながら、その動きベクトルとインター予測パラメータを用いた符号化ブロックＢｎ内の各予測ブロックＰｉｎに対するインター予測処理を実施してインター予測画像ＰＩＮＴＥＲｉｎを生成する（ステップＳＴ２８）。
【０１８１】
逆量子化・逆変換部３２は、可変長復号部３１から圧縮データ及び予測差分符号化パラメータを受けると、図１の逆量子化・逆変換部１０と同様の手順で、その予測差分符号化パラメータに含まれる量子化パラメータ及び変換ブロック分割情報を参照して、変換ブロック単位にその圧縮データを逆量子化する。
このとき、可変長復号部３１により可変長復号された各ヘッダ情報を参照し、各ヘッダ情報が、当該スライスで量子化マトリクスを用いて、逆量子化処理を実施することを示している場合は、量子化マトリクスを用いて逆量子化処理を行う。
【０１８２】
この際、可変長復号部３１により可変長復号された各ヘッダ情報を参照して、各直交変換サイズで色信号や符号化モード（イントラ符号化、イントラブロックコピー符号化、インター符号化）毎に使用する量子化マトリクスを特定する。
また、逆量子化・逆変換部３２は、変換ブロック単位に逆量子化後の圧縮データである変換係数に対する逆直交変換処理を実施して、図１の逆量子化・逆変換部１０から出力された局所復号予測差分信号と同一の復号予測差分信号を算出する（ステップＳＴ２９）。
【０１８３】
加算部３７は、逆量子化・逆変換部３２により算出された復号予測差分信号と、イントラ予測部３４により生成されたイントラ予測画像ＰＩＮＴＲＡｉｎ、イントラブロックコピー予測部３５により生成されたイントラブロックコピー予測画像ＰＩＣＯＰＹｉｎ、又は、動き補償予測部３６により生成されたインター予測画像ＰＩＮＴＥＲｉｎのいずれかを加算して復号画像を算出し、その復号画像をループフィルタ部３９に出力するとともに、その復号画像をイントラ用メモリ３８に格納する（ステップＳＴ３０）。
この復号画像が、以降のイントラ予測処理及びイントラブロックコピー予測処理の際に用いられる復号済みの画像信号になる。
【０１８４】
ループフィルタ部３９は、全ての符号化ブロックＢｎに対するステップＳＴ２３〜ＳＴ３０の処理が完了すると（ステップＳＴ３１）、加算部３７から出力された復号画像に対して、所定のフィルタ処理を実施して、フィルタ処理後の復号画像を動き補償予測フレームメモリ４０に格納する（ステップＳＴ３２）。
具体的には、変換ブロックの境界や予測ブロックの境界に発生する歪みを低減するフィルタ（デブロッキングフィルタ）処理、画素単位に適応的にオフセットを加算する（画素適応オフセット）処理、ウィーナフィルタ等の線形フィルタを適応的に切り替えてフィルタ処理する適応フィルタ処理などを行う。
ただし、ループフィルタ部３９は、上記のデブロッキングフィルタ処理、画素適応オフセット処理、適応フィルタ処理のそれぞれについて、可変長復号部３１により可変長復号された各ヘッダ情報を参照して、当該スライスで処理を行うか否かを特定する。
このとき、２つ以上のフィルタ処理を行う場合に、例えば、画像符号化装置のループフィルタ部１３が図１１のように構成されている場合には、図１２に示すようにループフィルタ部３９が構成される。
【０１８５】
ここで、デブロッキングフィルタ処理では、可変長復号部３１により可変長復号されたヘッダ情報を参照し、ブロック境界にかけるフィルタ強度の選択に用いる各種パラメータを初期値から変更する情報が存在する場合には、その変更情報に基づいて、デブロッキングフィルタ処理を実施する。変更情報がない場合は、予め定められた手法に従って行う。
【０１８６】
画素適応オフセット処理では、可変長復号部３１により可変長復号された画素適応オフセット処理のブロック分割情報に基づいて分割し、そのブロック単位に、可変長復号部３１により可変長復号されたブロック単位のクラス分類手法を示すインデックスを参照して、そのインデックスが“オフセット処理を行わない”ことを示すインデックスでない場合、ブロック単位にブロック内の各画素を上記インデックスが示すクラス分類手法に従ってクラス分類する。
なお、クラス分類手法の候補として、ループフィルタ部１３の画素適応オフセット処理のクラス分類手法の候補と同一のものが予め用意されている。
【０１８７】
そして、ループフィルタ部３９は、ブロック単位の各クラスのオフセット値を特定する可変長復号部３１により可変長復号されたオフセット情報を参照して、復号画像の輝度値にオフセットを加算する処理を行う。
【０１８８】
適応フィルタ処理では、可変長復号部３１により可変長復号されたクラス毎のフィルタを用いて、図１の画像符号化装置と同一の手法でクラス分類した後に、そのクラス分類情報に基づいてフィルタ処理を行う。
このループフィルタ部３９によるフィルタ処理後の復号画像が、動き補償予測用の参照画像となり、また、再生画像となる。
【０１８９】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、画像符号化装置のイントラブロックコピー予測部６が、符号化ブロック内の予測ブロック毎に、ピクチャ内の符号化済み領域の中から、予測ブロックＰｉｎと最も近似している参照ブロックを探索して、その参照ブロックを予測ブロックＰｉｎの予測画像に決定するように構成したので、予測ブロックＰｉｎ内の絵柄が特定の非直線な模様や文字などであっても、予測精度を高めて、高い符号化効率を実現することができる効果を奏する。
また、イントラブロックコピー予測部６が、予測ブロックＰｉｎが属している最大符号化ブロックの中で、未符号化領域内の各画素の画素値を所定の方法で仮定してから（所定の手法で定まる輝度値の画素を未符号化領域内に埋めてから）、予測ブロックＰｉｎと最も近似している参照ブロックを探索するように構成したので、予測ブロックＰｉｎと最も近似している参照ブロックが未符号化領域の一部を含んでしまう場合でも、その参照ブロックを指し示すブロックシフトベクトルを探索することができるようになり、その結果、予測ブロックＰｉｎと最も近似している参照ブロックを見つけられる確率を高めることができる効果を奏する。
【０１９０】
また、この実施の形態１によれば、上記効果を持つ画像符号化装置及び画像符号化方法が生成する符号化ビットストリームを正しく復号することができる画像復号装置及び画像復号方法が得られる効果を奏する。
【０１９１】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【０１９２】
１  符号化制御部、２  スライス分割部、３  ブロック分割部、４  切換スイッチ、５  イントラ予測部、６  イントラブロックコピー予測部（イントラブロックコピー予測手段）、７  動き補償予測部、８  減算部、９  変換・量子化部、１０  逆量子化・逆変換部、１１  加算部、１２  イントラ用メモリ、１３  ループフィルタ部、１４  動き補償予測フレームメモリ、１５  可変長符号化部（可変長符号化手段）、３１  可変長復号部（可変長復号手段）、３２  逆量子化・逆変換部、３３  切換スイッチ、３４  イントラ予測部、３５  イントラブロックコピー予測部（イントラブロックコピー予測手段）、３６  動き補償予測部、３７  加算部、３８  イントラ用メモリ、３９  ループフィルタ部、４０  動き補償予測フレームメモリ。
【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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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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