(57)【要約】      （修正有）【課題】画像をＭＰ法に基づいてビットレートの低い圧縮データとする画像符号化装置を提供する。【解決手段】動画像符号化装置１では、変換部８が予測残差画像を基底へのインデックス情報と、係数と、パターンを復元する位置を特定する位置情報とを含むアトム情報に変換する。符号化部１２が、符号化対象フレームを分割した複数のブロック各々についてアトム情報の有無を示すアトムフラグと、アトム情報の数とを圧縮符号化して圧縮符号を生成する。符号化部１２は、複数のブロック各々に含まれるアトム情報の位置情報をブロック内での相対的な位置を示す位置情へと変換し、かかるアトム情報を圧縮符号化して圧縮符号を生成する。以上の処理がブロックのサイズを変更して行われ、ビットレートが最小の圧縮符号と、かかる圧縮符号の生成に用いられたブロックのサイズに関する符号とが圧縮データに含められる。【選択図】  図１
2004266567.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の基底が格納された辞書記憶手段と、
符号化対象画像を所定の変換規則に基づき前記複数の基底を用いて分解し、該符号化対象画像をその分解に用いられる前記基底へのインデックス情報と、該インデックス情報によって特定される前記基底に乗じる係数と、該係数を該インデックス情報によって特定される前記基底に乗じてなるパターンを復元する位置を特定するための位置情報とを含む変換情報に変換する変換手段と、
前記変換手段によって生成される前記変換情報とを所定の圧縮符号化規則に基づいて圧縮符号化してなる圧縮符号を含む圧縮データを生成する符号化手段と
を備え、
前記符号化手段は、前記符号化対象画像を複数のブロックに分割し、該複数のブロック各々についてそのブロック内に含まれる前記位置情報を有する前記変換情報を抽出すると共に、該複数のブロック各々についてそのブロック内に含まれる前記変換情報の有無を示すフラグを圧縮符号化し、該ブロック内に前記変換情報が存在する場合には該ブロックに含まれる前記変換情報の数を圧縮符号化し、該ブロック内に含まれる前記変換情報各々の前記位置情報を該ブロックにおける相対的な位置を示すブロック内位置情報に変換し、該変換情報各々を圧縮符号化してなる圧縮符号を生成する処理を前記ブロックのサイズを変更して実行し、前記符号化対象画像について前記圧縮符号のビットレートが最小になる前記ブロックのサイズに関する符号と該サイズのブロックを用いて生成された前記圧縮符号とを前記圧縮データに含める
ことを特徴とする画像符号化装置。
【請求項２】
変換手段が、符号化対象画像を辞書記憶手段に格納された複数の基底を用い所定の変換規則に基づいて分解し、該符号化対象画像をその分解に用いられる前記基底へのインデックス情報と、該インデックス情報によって特定される前記基底に乗じる係数と、該係数を該インデックス情報によって特定される前記基底に乗じてなるパターンを復元する位置を特定するための位置情報とを含む変換情報に変換する変換ステップと、
符号化手段が、前記変換手段によって生成される前記変換情報とを所定の圧縮符号化規則に基づいて圧縮符号化してなる圧縮符号を含む圧縮データを生成する符号化ステップと
を備え、
前記符号化ステップにおいて前記符号化手段は、前記符号化対象画像を複数のブロックに分割し、該複数のブロック各々についてそのブロック内に含まれる前記位置情報を有する前記変換情報を抽出すると共に、該複数のブロック各々についてそのブロック内に含まれる前記変換情報の有無を示すフラグを圧縮符号化し、該ブロック内に前記変換情報が存在する場合には該ブロックに含まれる前記変換情報の数を圧縮符号化し、該ブロック内に含まれる前記変換情報各々の前記位置情報を該ブロックにおける相対的な位置を示すブロック内位置情報に変換し、該変換情報各々を圧縮符号化してなる圧縮符号を生成する処理を前記ブロックのサイズを変更して実行し、前記符号化対象画像について前記圧縮符号のビットレートが最小になる前記ブロックのサイズに関する符号と該サイズのブロックを用いて生成された前記圧縮符号とを前記圧縮データに含める
ことを特徴とする画像符号化方法。
【請求項３】
コンピュータを、
符号化対象画像を所定の変換規則に基づき辞書記憶手段に記憶された複数の基底を用いて分解し、該符号化対象画像をその分解に用いられる前記基底へのインデックス情報と、該インデックス情報によって特定される前記基底に乗じる係数と、該係数を該インデックス情報によって特定される前記基底に乗じてなるパターンを復元する位置を特定するための位置情報とを含む変換情報に変換する変換手段と、
前記変換手段によって生成される前記変換情報とを所定の圧縮符号化規則に基づいて圧縮符号化してなる圧縮符号を含む圧縮データを生成する符号化手段と、として機能させ、
前記符号化手段は、前記符号化対象画像を複数のブロックに分割し、該複数のブロック各々についてそのブロック内に含まれる前記位置情報を有する前記変換情報を抽出すると共に、該複数のブロック各々についてそのブロック内に含まれる前記変換情報の有無を示すフラグを圧縮符号化し、該ブロック内に前記変換情報が存在する場合には該ブロック内に含まれる前記変換情報の数を圧縮符号化し、該ブロック内に含まれる前記変換情報各々の前記位置情報を該ブロックにおける相対的な位置を示すブロック内位置情報に変換し、該変換情報各々を圧縮符号化してなる圧縮符号を生成する処理を前記ブロックのサイズを変更して実行し、前記符号化対象画像について前記圧縮符号のビットレートが最小になる前記ブロックのサイズに関する符号と該サイズのブロックを用いて生成された前記圧縮符号とを前記圧縮データに含める
ことを特徴とする画像符号化プログラム。
【請求項４】
前記符号化手段は更に、前記符号化対象画像が変換された前記変換情報に含まれる前記係数のうち絶対値が最小の前記係数を抽出して、抽出された該係数の絶対値に関する符号を前記圧縮データに含め、前記複数のブロック各々についてそのブロックに含まれる前記変換情報の各々が有する前記係数を該係数の絶対値と前記最小の係数の絶対値との差分値に変換し、該差分値を圧縮符号化して前記圧縮データに含めると共に、該係数の正負符号を圧縮符号化して前記圧縮データに含める
ことを特徴とする請求項３に記載の画像符号化プログラム。
【請求項５】
前記符号化手段は更に、前記複数のブロック各々についてそのブロックに含まれる前記変換情報の各々を該変換情報に含まれている前記係数の絶対値の降順に配列して、前記変換情報の各々についての前記差分値を配列された順に圧縮符号化すると共に、０となる前記差分値が出現した場合に、該ブロックにおける前記差分値の圧縮符号化を停止する
ことを特徴とする請求項４に記載の画像符号化プログラム。
【請求項６】
前記符号化手段は、前記所定の圧縮符号化規則に算術符号化を用い、前記ブロックのサイズに応じて異なる所定の確率テーブルを用いて該算術符号化を実行する
ことを特徴とする請求項４または５に記載の画像符号化プログラム。
【請求項７】
復号対象画像が所定の変換規則に基づき複数の基底を用いて変換されてなる変換情報であって、該復号対象画像を復号するための前記基底へのインデックス情報と、該インデックス情報によって特定される前記基底に乗じる係数と、該インデックス情報によって特定される前記基底に前記係数を乗じてなるパターンを復元する位置を示す位置情報とが含まれる変換情報が圧縮符号化されてなる圧縮符号とが含まれる圧縮データを、所定の復号規則に基づいて復号する復号手段と、
複数の基底が格納される辞書記憶手段と、
前記辞書記憶手段に記憶されている前記複数の基底を用い所定の逆変換規則に基づいて前記復号手段によって復号される前記変換情報から、前記復号対象画像を生成する逆変換手段と
を備え、
前記圧縮データには、前記復号対象画像を分割するブロックのサイズに関する符号が含まれており、前記変換情報に含まれる前記位置情報は該変換情報が含まれる前記ブロックにおける相対的な位置を示すブロック内位置情報とされており、
前記復号手段は、前記圧縮データに含まれる前記ブロックのサイズに関する符号を参照して、前記変換情報に含まれるブロック内位置情報を前記復号対象画像における位置を示す前記位置情報に変換する
ことを特徴とする画像復号装置。
【請求項８】
復号対象画像が所定の変換規則に基づき複数の基底を用いて変換されてなる変換情報であって、該復号対象画像を復号するための前記基底へのインデックス情報と、該インデックス情報によって特定される前記基底に乗じる係数と、該インデックス情報によって特定される前記基底に前記係数を乗じてなるパターンを復元する位置を示す位置情報とが含まれた変換情報が圧縮符号化されてなる圧縮符号とが含まれる圧縮データを、復号手段が所定の復号規則に基づいて復号する復号ステップと、
逆変換手段が、辞書記憶手段に記憶されている前記複数の基底を用い所定の逆変換規則に基づいて前記復号手段によって復号される前記変換情報から、前記復号対象画像を生成する逆変換ステップと
を備え、
前記圧縮データには、前記復号対象画像を分割するブロックのサイズに関する符号が含まれており、前記変換情報に含まれる前記位置情報は該変換情報が含まれる前記ブロックにおける相対的な位置を示すブロック内位置情報とされており、
前記復号手段は、前記圧縮データに含まれる前記ブロックのサイズに関する符号を参照して、前記変換情報に含まれる位置情報を前記復号対象画像における位置を示す前記位置情報に変換する
ことを特徴とする画像復号方法。
【請求項９】
コンピュータを、
復号対象画像が所定の変換規則に基づき複数の基底を用いて変換されてな変換情報であって、該復号対象画像を復号するための前記基底へのインデックス情報と、該インデックス情報によって特定される前記基底に乗じる係数と、該インデックス情報によって特定される前記基底に前記係数を乗じてなるパターンを復元する位置を示す位置情報とが含まれた変換情報が圧縮符号化されてなる圧縮符号とが含まれる圧縮データを、所定の復号規則に基づいて復号する復号手段と、
辞書記憶手段に記憶されている前記複数の基底を用い所定の逆変換規則に基づいて前記復号手段によって復号される前記変換情報から、前記復号対象画像を生成する逆変換手段と、
として機能させ、
前記圧縮データには、前記復号対象画像を分割するブロックのサイズに関する符号が含まれており、前記変換情報に含まれる前記位置情報は該変換情報が含まれる前記ブロックにおける相対的な位置を示すブロック内位置情報とされており、
前記復号手段は、前記圧縮データに含まれる前記ブロックのサイズに関する符号を参照して、前記変換情報に含まれる位置情報を前記復号対象画像における位置を示す前記位置情報に変換する
ことを特徴とする画像復号プログラム。
【請求項１０】
前記圧縮データには、前記復号対象画像が分解されてなる前記変換情報各々に含まれる前記係数のうち絶対値が最小の係数の該絶対値に関する符号と、前記変換情報各々に含まれる前記係数の正負符号と、該係数の絶対値と前記最小の係数の絶対値との差分値とが圧縮符号化された圧縮符号が含まれており、
前記復号手段は更に、前記圧縮データを復号して生成される前記変換情報の各々について、その変換情報に含まれる前記差分値に前記絶対値に関する符号を参照して前記最小の係数の絶対値を加算すると共に、加算された値に該変換情報に含まれる前記正負符号を与える
ことを特徴とする請求項９に記載の画像復号プログラム。
【請求項１１】
前記圧縮データに含まれる前記圧縮符号は、前記所定の圧縮符号化規則として前記ブロックのサイズに応じて異なる所定の確率テーブルが用いられた算術符号化によって圧縮符号化されており、
前記符号化手段は、前記復号対象画像を分割する前記ブロックのサイズに応じた前記所定の確率テーブルを用い所定の復号規則に基づいて逆算術符号化を実行する
ことを特徴とする請求項９または１０に記載の画像復号プログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像符号化装置、画像符号化方法、画像符号化プログラム、画像復号装置、画像復号方法、及び画像復号プログラムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
画像符号化装置では、符号化対象画像を複数の基底を用いて分解する処理が実行される。このような画像符号化装置の一種として、Ｍａｔｃｈｉｎｇ  Ｐｕｒｓｕｉｔｓ法（以下、本明細書においては「ＭＰ法」という。）を用いて符号化対象画像を分解する処理を実行する画像符号化装置が知られている（例えば、非特許文献１）。ＭＰ法は、符号化対象画像を初期の残差成分とし下式（１）を用いて残差成分を基底セットを用いて分解する処理を反復するものである。ここで、式（１）において、ｆは符号化対象画像、Ｒｎｆは第ｎ反復処理後の残差成分であり、ＧｋｎはＲｎｆとの内積値を最大とする基底であり、Ｒｍｆは第ｍ反復処理後の残差成分である。すなわち、ＭＰ法によれば、基底セットのうちから残差成分との内積値を最大とする基底が選択され、選択された基底とこの基底に乗じる為の係数である最大の内積値とに残差成分が分解される。
【数１】
2004266567.tif 000003
【０００３】
かかるＭＰ法を用いて画像を変換して圧縮データとする場合に、上記の係数と、基底へのインデックス情報と、インデックス情報によって特定される基底へ係数を乗じてなるパターンを復元する位置を特定する位置情報を圧縮符号化して圧縮データに含める必要がある。
【０００４】
【非特許文献１】
Ｎｅｆｆ  Ｒ．  ａｎｄ  Ｚａｋｈｏｒ  Ａ．，  ”Ｖｅｒｙ  Ｌｏｗ  Ｂｉｔ−Ｒａｔｅ  Ｃｏｄｉｎｇ  Ｂａｓｅｄ  ｏｎ  Ｍａｔｃｈｉｎｇ  Ｐｕｒｓｕｉｔ，”  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  Ｃｉｒｃｕｉｔｓ  Ｓｙｓｔ．  Ｖｉｄｅｏ  Ｔｅｃｈｎｏｌ．，  ｖｏｌ．７，  ｎｏ．１，  ｐｐ．  １５８−１７１，  Ｆｅｂｒｕａｒｙ
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
発明者は、ＭＰ法によって符号化対象画像を分解して圧縮データとする画像符号化装置の研究において、従来の画像符号化装置によって圧縮符号化されて生成される圧縮データのビットレートをより低減させる必要があることを見出した。
【０００６】
そこで本発明は、画像をＭＰ法に基づいてビットレートの低い圧縮データとする画像符号化装置、画像符号化方法、及び画像符号化プログラムを提供し、また、かかる圧縮データを復号するための画像復号装置、画像復号方法、及び画像復号プログラムを提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の画像符号化装置は、複数の基底が格納された辞書記憶手段と、符号化対象画像を所定の変換規則に基づき上記複数の基底を用いて分解し、該符号化対象画像をその分解に用いられる上記基底へのインデックス情報と、該インデックス情報によって特定される上記基底に乗じる係数と、該係数を該インデックス情報によって特定される上記基底に乗じてなるパターンを復元する位置を特定するための位置情報とを含む変換情報に変換する変換手段と、上記変換手段によって生成される上記変換情報とを所定の圧縮符号化規則に基づいて圧縮符号化してなる圧縮符号を含む圧縮データを生成する符号化手段とを備え、上記符号化手段は、上記符号化対象画像を複数のブロックに分割し、該複数のブロック各々についてそのブロック内に含まれる上記位置情報を有する上記変換情報を抽出すると共に、該複数のブロック各々についてそのブロック内に含まれる上記変換情報の有無を示すフラグを圧縮符号化し、該ブロック内に上記変換情報が存在する場合には該ブロックに含まれる上記変換情報の数を圧縮符号化し、該ブロック内に含まれる上記変換情報各々の上記位置情報を該ブロックにおける相対的な位置を示すブロック内位置情報に変換し、該変換情報各々を圧縮符号化してなる圧縮符号を生成する処理を上記ブロックのサイズを変更して実行し、上記符号化対象画像について上記圧縮符号のビットレートが最小になる上記ブロックのサイズに関する符号と該サイズのブロックを用いて生成された上記圧縮符号とを上記圧縮データに含めることを特徴としている。
【０００８】
また、上記目的を達成するため、本発明の画像符号化方法は、変換手段が、符号化対象画像を辞書記憶手段に格納された複数の基底を用い所定の変換規則に基づいて分解し、該符号化対象画像をその分解に用いられる上記基底へのインデックス情報と、該インデックス情報によって特定される上記基底に乗じる係数と、該係数を該インデックス情報によって特定される上記基底に乗じてなるパターンを復元する位置を特定するための位置情報とを含む変換情報に変換する変換ステップと、符号化手段が、上記変換手段によって生成される上記変換情報とを所定の圧縮符号化規則に基づいて圧縮符号化してなる圧縮符号を含む圧縮データを生成する符号化ステップとを備え、上記符号化ステップにおいて上記符号化手段は、上記符号化対象画像を複数のブロックに分割し、該複数のブロック各々についてそのブロック内に含まれる上記位置情報を有する上記変換情報を抽出すると共に、該複数のブロック各々についてそのブロック内に含まれる上記変換情報の有無を示すフラグを圧縮符号化し、該ブロック内に上記変換情報が存在する場合には該ブロックに含まれる上記変換情報の数を圧縮符号化し、該ブロック内に含まれる上記変換情報各々の上記位置情報を該ブロックにおける相対的な位置を示すブロック内位置情報に変換し、該変換情報各々を圧縮符号化してなる圧縮符号を生成する処理を上記ブロックのサイズを変更して実行し、上記符号化対象画像について上記圧縮符号のビットレートが最小になる上記ブロックのサイズに関する符号と該サイズのブロックを用いて生成された上記圧縮符号とを上記圧縮データに含めることを特徴としている。
【０００９】
これらの発明によれば、符号化対象画像は複数のブロックに分割され、複数のブロック各々について、変換情報の有無を示すフラグと、変換情報が含まれる場合にはその数とが圧縮符号化されてなる圧縮符号が生成される。また、複数のブロック各々について、そのブロックに含まれる変換情報についての位置情報がブロック内の相対的な位置を示すブロック内位置情報へと変換され、かかる変換情報が圧縮符号化されてなる圧縮符号が生成される。以上の処理はブロックのサイズを変更して実行され、圧縮符号のビットレートを最小とするブロックのサイズに関する符号と、符号化対象画像をかかるサイズのブロックに分割して求められた上記の圧縮符号が圧縮データに含められる。ブロックのサイズが小さい程、上記のブロック内位置情報の符号量を少なくできるが、上記のフラグ及び変換情報の数に関する符号量は大きくなる。逆にブロックのサイズが大きい程、上記のフラグ及び変換情報の数に関する符号量は小さくできるが、ブロック内位置情報の符号量は大きくなる。かかる発明によれば、符号化対象画像に適用されるブロックのサイズを変えて生成される圧縮符号のうち、最適なビットレートの圧縮符号が圧縮データに含められるので、ビットレートの低い符号化対象画像の圧縮データを生成することが可能となる。
【００１０】
また、上記目的を達成するため、本発明の画像符号化プログラムは、コンピュータを、符号化対象画像を所定の変換規則に基づき辞書記憶手段に記憶された複数の基底を用いて分解し、該符号化対象画像をその分解に用いられる上記基底へのインデックス情報と、該インデックス情報によって特定される上記基底に乗じる係数と、該係数を該インデックス情報によって特定される上記基底に乗じてなるパターンを復元する位置を特定するための位置情報とを含む変換情報に変換する変換手段と、上記変換手段によって生成される上記変換情報とを所定の圧縮符号化規則に基づいて圧縮符号化してなる圧縮符号を含む圧縮データを生成する符号化手段と、として機能させ、上記符号化手段は、上記符号化対象画像を複数のブロックに分割し、該複数のブロック各々についてそのブロック内に含まれる上記位置情報を有する上記変換情報を抽出すると共に、該複数のブロック各々についてそのブロック内に含まれる上記変換情報の有無を示すフラグを圧縮符号化し、該ブロック内に上記変換情報が存在する場合には該ブロック内に含まれる上記変換情報の数を圧縮符号化し、該ブロック内に含まれる上記変換情報各々の上記位置情報を該ブロックにおける相対的な位置を示すブロック内位置情報に変換し、該変換情報各々を圧縮符号化してなる圧縮符号を生成する処理を上記ブロックのサイズを変更して実行し、上記符号化対象画像について上記圧縮符号のビットレートが最小になる上記ブロックのサイズに関する符号と該サイズのブロックを用いて生成された上記圧縮符号とを上記圧縮データに含めることを特徴としている。
【００１１】
かかる画像符号化プログラムは、コンピュータを上述した変換手段と、符号化手段と、として機能させるので、かかる画像符号化プログラムによって動作するコンピュータは、低いビットレートの符号化対象画像の圧縮データを生成することが可能とされる。
【００１２】
また、本発明の画像符号化プログラムにおいては、上記符号化手段は更に、上記符号化対象画像が変換された上記変換情報に含まれる上記係数のうち絶対値が最小の上記係数を抽出して、抽出された該係数の絶対値に関する符号を上記圧縮データに含め、上記複数のブロック各々についてそのブロックに含まれる上記変換情報の各々が有する上記係数を該係数の絶対値と上記最小の係数の絶対値との差分値に変換し、該差分値を圧縮符号化して上記圧縮データに含めると共に、該係数の正負符号を圧縮符号化して上記圧縮データに含めることを特徴とすることが好ましい。
【００１３】
この発明によれば、符号化対象画像が変換された変換情報に含まれる係数のうち絶対値が最小の係数が抽出され、かかる最小の係数の絶対値に関する符号が圧縮データに含められる。上記の変換情報に含まれる係数は、その絶対値と上記の最小の係数の絶対値との差分値に変換され、かかる差分値と係数の正負符号が圧縮符号化されて圧縮データに含められる。このように変換情報に含まれる係数は差分値へと変更されることによって符号量が小さくなるので、圧縮データのビットレートが更に低減される。
【００１４】
また、本発明の画像符号化プログラムにおいては、上記符号化手段は更に、上記複数のブロック各々についてそのブロックに含まれる上記変換情報の各々を該変換情報に含まれている上記係数の絶対値の降順に配列して、上記変換情報の各々についての上記差分値を配列された順に圧縮符号化すると共に、０となる上記差分値が出現した場合に、該ブロックにおける上記差分値の圧縮符号化を停止することを特徴とすることが好ましい。
【００１５】
この発明によれば、符号化対象画像を分割した複数のブロック各々についてそのブロック内に含まれる変換情報が、係数の絶対値の降順に配列される。かかる変換情報に含まれる係数は、上記の最小の係数の絶対値との差分値とされ、配列された順に圧縮符号化される。そして、０となる差分値が出現した場合には、そのブロックにおける差分値の圧縮符号化は停止される。このように、変換情報の係数に基づく上記の差分値のうち、０となる差分値については圧縮符号が生成されないので、圧縮データのビットレートが更に低減される。
【００１６】
また、本発明の画像符号化プログラムにおいては、上記符号化手段は、上記所定の圧縮符号化規則に算術符号化を用い、上記ブロックのサイズに応じて異なる所定の確率テーブルを用いて該算術符号化を実行することが好ましい。
【００１７】
この発明によれば、変換情報の有無を示す上記のフラグ、変換情報の数、及び変換情報は符号化対象画像を分割するブロックのサイズに応じて異なる所定の確率テーブルを用いた算術符号化によって圧縮符号化される。ブロックのサイズによって、ブロック内に変換情報が含まれる確率、変換情報の数の数値の出現確率等は異なるので、ブロックのサイズに応じて異なる確率テーブルを用いることによって、圧縮データのビットレートを更に低減することが可能となる。
【００１８】
また、本発明は別の面においては、上述した画像符号化装置、または画像符号化プログラムによって動作するコンピュータによって圧縮符号化される圧縮データを復号して画像を生成する画像復号装置に関するものであり、復号対象画像が所定の変換規則に基づき複数の基底を用いて変換されてなる変換情報であって、該復号対象画像を復号するための上記基底へのインデックス情報と、該インデックス情報によって特定される上記基底に乗じる係数と、該インデックス情報によって特定される上記基底に上記係数を乗じてなるパターンを復元する位置を示す位置情報とが含まれる変換情報が圧縮符号化されてなる圧縮符号とが含まれる圧縮データを、所定の復号規則に基づいて復号する復号手段と、複数の基底が格納される辞書記憶手段と、上記辞書記憶手段に記憶されている上記複数の基底を用い所定の逆変換規則に基づいて上記復号手段によって復号される上記変換情報から、上記復号対象画像を生成する逆変換手段とを備え、上記圧縮データには、上記復号対象画像を分割するブロックのサイズに関する符号が含まれており、上記変換情報に含まれる上記位置情報は該変換情報が含まれる上記ブロックにおける相対的な位置を示すブロック内位置情報とされており、上記復号手段は、上記圧縮データに含まれる上記ブロックのサイズに関する符号を参照して、上記変換情報に含まれるブロック内位置情報を上記復号対象画像における位置を示す上記位置情報に変換することを特徴としている。
【００１９】
また、本発明の画像復号方法は、復号対象画像が所定の変換規則に基づき複数の基底を用いて変換されてなる変換情報であって、該復号対象画像を復号するための上記基底へのインデックス情報と、該インデックス情報によって特定される上記基底に乗じる係数と、該インデックス情報によって特定される上記基底に上記係数を乗じてなるパターンを復元する位置を示す位置情報とが含まれた変換情報が圧縮符号化されてなる圧縮符号とが含まれる圧縮データを、復号手段が所定の復号規則に基づいて復号する復号ステップと、逆変換手段が、辞書記憶手段に記憶されている上記複数の基底を用い所定の逆変換規則に基づいて上記復号手段によって復号される上記変換情報から、上記復号対象画像を生成する逆変換ステップとを備え、上記圧縮データには、上記復号対象画像を分割するブロックのサイズに関する符号が含まれており、上記変換情報に含まれる上記位置情報は該変換情報が含まれる上記ブロックにおける相対的な位置を示すブロック内位置情報とされており、上記復号手段は、上記圧縮データに含まれる上記ブロックのサイズに関する符号を参照して、上記変換情報に含まれる位置情報を上記復号対象画像における位置を示す上記位置情報に変換することを特徴としている。
【００２０】
これらの発明によれば、上述の画像符号化装置によって生成される圧縮データが復号され、変換情報に含まれるブロック内位置情報が圧縮データに含まれるブロックのサイズに関する符号に基づいて復号対象画像における位置を示す位置情報へと変換される。かかる変換情報を用いた逆変換処理によって、復号対象画像が復元される。したがって、上述の画像符号化装置によって生成される圧縮データから復号対象画像を復元することが可能となる。
【００２１】
また、本発明の画像復号プログラムは、コンピュータを、復号対象画像が所定の変換規則に基づき複数の基底を用いて変換されてな変換情報であって、該復号対象画像を復号するための上記基底へのインデックス情報と、該インデックス情報によって特定される上記基底に乗じる係数と、該インデックス情報によって特定される上記基底に上記係数を乗じてなるパターンを復元する位置を示す位置情報とが含まれた変換情報が圧縮符号化されてなる圧縮符号とが含まれる圧縮データを、所定の復号規則に基づいて復号する復号手段と、辞書記憶手段に記憶されている上記複数の基底を用い所定の逆変換規則に基づいて上記復号手段によって復号される上記変換情報から、上記復号対象画像を生成する逆変換手段と、として機能させ、上記圧縮データには、上記復号対象画像を分割するブロックのサイズに関する符号が含まれており、上記変換情報に含まれる上記位置情報は該変換情報が含まれる上記ブロックにおける相対的な位置を示すブロック内位置情報とされており、上記復号手段は、上記圧縮データに含まれる上記ブロックのサイズに関する符号を参照して、上記変換情報に含まれる位置情報を上記復号対象画像における位置を示す上記位置情報に変換することを特徴としている。
【００２２】
かかる画像復号プログラムは、コンピュータを上述した復号手段と、逆変換手段と、として機能させるので、かかる画像復号プログラムによって動作するコンピュータは、上述の圧縮データから復号対象画像を復元することが可能となる。
【００２３】
また、本発明の画像復号プログラムにおいては、上記圧縮データには、上記復号対象画像が分解されてなる上記変換情報各々に含まれる上記係数のうち絶対値が最小の係数の該絶対値に関する符号と、上記変換情報各々に含まれる上記係数の正負符号と、該係数の絶対値と上記最小の係数の絶対値との差分値とが圧縮符号化された圧縮符号が含まれており、上記復号手段は更に、上記圧縮データを復号して生成される上記変換情報の各々について、その変換情報に含まれる上記差分値に上記絶対値に関する符号を参照して上記最小の係数の絶対値を加算すると共に、加算された値に該変換情報に含まれる上記正負符号を与えることを特徴とすることが好ましい。
【００２４】
かかる画像復号プログラムによれば、圧縮データを復号して生成される変換情報の各々について、その変換情報に含まれる差分値に上記の最小の係数の絶対値が加算されると共に、加算された値に変換情報に含まれる正負符号が与えられる。したがって、かかる画像復号プログラムによれば、ビットレートを低減するために係数が上記のように差分値へと変換された変換情報についてその係数を復元することが可能となる。
【００２５】
また、本発明の上記圧縮データに含まれる上記圧縮符号は、上記所定の圧縮符号化規則として上記ブロックのサイズに応じて異なる所定の確率テーブルが用いられた算術符号化によって圧縮符号化されており、上記符号化手段は、上記復号対象画像を分割する上記ブロックのサイズに応じた上記所定の確率テーブルを用い所定の復号規則に基づいて逆算術符号化を実行することが好ましい。
【００２６】
かかる画像復号プログラムによれば、復号対象画像を分割するブロックのサイズに応じた所定の確率テーブルを用い所定の復号規則に基づいて圧縮データを復号するための逆算術符号化が実行される。したがって、かかる画像復号プログラムによれば、ビットレートを低減するためにブロックのサイズに応じて可変の確率テーブルを用いて生成された圧縮データを復号することが可能となる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態にかかる動画像符号化装置１について説明する。動画像符号化装置１は、物理的にはＣＰＵ（中央演算装置）、メモリといった記憶装置、ハードディスクといった格納装置等を備えるコンピュータである。ここでの「コンピュータ」とは、パーソナルコンピュータ等の通常のコンピュータに加えて、移動通信端末といった情報携帯端末も含むものであり、本発明の思想は情報処理可能な機器に広く適用される。
【００２８】
次に、動画像符号化装置１の機能的な構成について説明する。図１は動画像符号化装置１の機能的な構成を示すブロック図である。図１に示すように、動画像符号化装置１は、動き補償予測部（動き補償予測手段）２と、フレームメモリ４と、減算部（減算手段）６、変換部（変換手段、辞書記憶手段）８と、量子化部１０と、符号化部（符号化手段）１２と、逆量子化部１４と、逆変換部１６と、加算部１８とを備えて構成される。以下、それぞれの構成要素について詳細に説明する。
【００２９】
動き補償予測部２は、フレームメモリ４に格納されている参照フレームを用いて符号化対象フレームに対する動き補償を行い、かかる符号化対象フレームの予測画像を生成する。
【００３０】
より具体的には、動き補償予測部２は符号化対象フレームを所定サイズのブロックに分割する。この所定サイズは、例えば１６画素×１６ラインのサイズとすることができる。動き補償予測部２は、かかる分割によって生成された複数のブロックの各々について、フレームメモリ４に格納されている参照フレームのうち所定の領域の予測参照領域に対するブロックマッチングを行い、各々のブロックの参照フレームに対する動きベクトルを検出する。動き補償予測部２は、かかる動きベクトルを用いて参照フレームから符号化対象フレームの予測画像を生成する。なお、参照フレームから生成する予測参照領域の画像は、整数画素のみによって構成される画像に限らず、整数画素間を１／２位置、１／４位置を補間する補間画素を設けた画像としても良い。このように補間画素を設けることによって、動きベクトルを高解像度に検出することが可能とされる。
【００３１】
減算部６は、動き補償予測部２によって生成される予測画像と符号化対象フレームとの差演算を実行し、予測画像と符号化対象フレームとの残差からなる予測残差画像を生成する。
【００３２】
変換部８は、式（１）に示すＭＰ法により予測残差画像を分解する。変換部８は、ＭＰ法を実行するために用いる基底セットを保持している。かかる基底セットは、所定の二次元関数に基づくものである。所定の二次元関数には、例えば、下式（２）に示す母関数に基づく二次元関数を用いることができる。
【数２】
2004266567.tif 000004
【００３３】
また、所定の二次元関数は、上記の母関数によって生成される二次元パターンを種々に変形させるパラメータを含む。かかるパラメータとしては、式（２）によって生成される二次元パターンを移動させる移動パラメータ、回転させる回転パラメータ、Ｘ方向とＹ方向の二方向へ独立に拡大・縮小させるスケーリングパラメータ、及び上記の二次元パターンを湾曲させる湾曲パラメータを用いることができる。
【００３４】
ここで、上記の二次元パターンを湾曲させるために、下式（３）によるｘ’を式（２）に代入し、下式（３）のＫ及びαを湾曲パラメータとして用いることができる。例えば、αとして２を与えることにより、式（２）の母関数によって生成される二次元パターンを湾曲させてアーチ状の二次元パターンを得ることができる。また、Ｋに正または負の数値を与えることによってアーチ状の二次元パターンの向きを変えることができる。
【数３】
2004266567.tif 000005
【００３５】
変換部８は、上記のパラメータを調整して得られる基底セットを用いて、上述した式（１）により、予測残差画像を、基底セットの中から選択される基底と基底に乗じる係数と、基底に係数を乗じたパターンを復元する位置を特定するための位置情報とを含むアトム情報の組に変換する。アトム情報に含まれる係数は、量子化部１０によって量子化操作が施され、アトム情報には上記の係数に代えて量子化係数が含められる。
【００３６】
符号化部１２は、動き補償予測部２によって生成された動きベクトルをエントロピー符号化処理によって符号化して、圧縮符号を生成する。また、符号化部１２は、量子化部１０によってそれに含む係数が量子化係数とされたアトム情報を符号化して、圧縮符号を生成する。符号化部１２は、これら圧縮符号を含む圧縮データを生成する。以下、アトム情報の符号化処理について詳述する。
【００３７】
符号化部１２は、まず、符号化対象フレームを分解して生成されたアトム情報に含まれる量子化係数のうち絶対値が最小の量子化係数を求め、これを符号化フレームにおける量子化係数の最小絶対値として記憶する。かかる最小絶対値は、各符号化対象フレームのフレームヘッダに含められることによって圧縮データに含められる。
【００３８】
次いで、符号化部１２は符号化対象フレームを複数のブロックに分割し、各々のブロックにおいてアトム情報の符号化処理を行う。符号化対象フレームに対するアトム情報の符号化処理は、ブロックのサイズを変えて行われる。ブロックのサイズとしては、例えば、４×４、８×８、１６×１６の３種のサイズを用いることができ、この場合にはアトム情報の符号化処理は３回繰り返される。なお、ブロックのサイズ、及びブロックのサイズを変更する回数は上記の例に限定されるものではない。
【００３９】
符号化部１２は、符号化対象フレームを分割した複数のブロック各々において、そのブロック内に位置が含まれる位置情報を有するアトム情報の有無を示すアトムフラグを求める。また、そのブロックにアトム情報が含まれる場合には、アトム情報の数を求める。そして、アトムフラグ及びアトム数を算術符号化して上記の圧縮データに含める。この算術符号化処理については後述する。
【００４０】
符号化部１２は、次に、複数のブロック各々についてそのブロック内に含まれるアトム情報を、各々のアトム情報に含まれる量子化係数をその絶対値の降順に並び替える。そして、符号化部１２は、各々のアトム情報に含まれる位置情報をブロックにおける相対的な位置情報へと変換したブロック内位置情報とし、かかるブロック内位置情報とインデックス情報とを上記の並びの順に算術符号化して上記の圧縮データに含める。また、各々のアトム情報に含まれる量子化係数をその絶対値と上記の最小絶対値との差分値である差分量子化係数に変換して算術符号化する。また、各々の量子化係数の正負を示す正負符号を算術符号化し、上記の圧縮データに含める。ここで、各々のブロックにおいて差分量子化係数を上記の並びの順に算術符号化する処理では、「０」となる差分量子化係数が現れた時点で差分量子化係数の符号化は停止される。
【００４１】
以下、上述した符号化部１２によって行われるアトム情報の算術符号化処理について詳述する。まず、ブロックにおけるアトムの有無を示すアトムフラグは、図２に示すアトムフラグの符号化値と２進値との対応関係を用いて、２進値へと変換される。２進値とされたアトムフラグは、ブロックのサイズ毎に初期値が異なる確率テーブルを用いて算術符号化される。この確率テーブルとしては、図３の確率テーブルを用いることができる。図３は、アトムフラグの算術符号化に用いられる確率テーブル初期値の一例を示すものであり、確率テーブルの初期値がブロックのサイズによって異なる。これは、ブロックのサイズが小さい程、各々のブロックがその中にアトム情報を有する確率が小さく、逆にブロックのサイズが大きい程、各々のブロックがその中にアトム情報を有する確率が大きくなるためである。周知のように算術符号化は確率テーブルを用いて符号を数直線上の区間に割り当てるものであるから、アトムフラグの符号化においては発生頻度の多い２進値に大きな区間が割り当てられるようするため、図３に示すようにブロックサイズに応じて異なる確率テーブルが用いられる。アトムフラグの算術符号化に用いられる確率テーブルは、発生頻度の大きい２進値に数直線上の区間が大きく割り当てられるように、過去のフレーム内の２進値の発生頻度に応じて更新される。なお、アトムフラグの算術符号化に用いる確率テーブルとしては、図４に示す確率テーブルも適用可能である。図４において、「ＦＡＮ」はフレーム内のアトム数を示し、「ＦＳ」はフレームの画素数を示す。図４に示す確率テーブルを用いても、アトムフラグの算術符号化に関し、図３に示す確率テーブルによる効果と同様の効果が得られる。
【００４２】
ブロック内に含まれるアトム数は、図５に示すアトム数の符号化値と２進値の対応関係を用いて２進値の列へ変換される。そして、アトム数に対応する２進値の列が、それぞれのＢＩＮ番号（ＢＩＮ番号は、２進値のビット番号を示す。）毎に用意された確率テーブルに基づいて算術符号化される。図６は、アトム数を算術符号化する際に用いる確率テーブルの例を示す図であり、ＢＩＮ番号０の確率テーブルの初期値の一例を示す。アトム数についても、ブロックのサイズによってＢＩＮ番号毎に２進値の発生頻度が異なるので、発生頻度の多い２進値が数直線上において大きな区間を割り当てられるように、確率テーブルの初期値が設定されている。かかる確率テーブルは、過去のフレーム内のＢＩＮ番号毎の２進値の発生頻度に応じて更新される。
【００４３】
ブロック内位置情報は、横軸・縦軸それぞれにわけて２進値の列へ変更された後、算術符号化される。図７（ａ）〜（ｃ）は、それぞれブロック内位置情報と２進値の対応関係の一例を示す図であり、それぞれブロックサイズ４×４、８×８、１６×１６の場合のブロック内位置情報と２進値の対応関係を示す。ブロック内位置情報は、ブロックサイズに応じた上記の対応関係を用いて２進値の列へと変換される。ブロック内位置情報が変換された２進値の列は、各々のＢＩＮ番号毎に算術符号化される。この算術符号化に用いる確率テーブルは「０」「１」ともに０．５の区間を数直線上に割り当てる確率テーブルを用いることができる。
【００４４】
インデックス情報も同様に、図８に示すインデックス情報と２進値の対応関係の一例に示される規則にしたがって、２進値の列に変換される。インデックス情報が変換された２進値の列は、各々のＢＩＮ番号毎に算術符号化される。この算術符号化に用いる確率テーブルは「０」「１」ともに０．５の区間を数直線上に割り当てる確率テーブルを用いることができる。かかる確率テーブルは、過去のフレーム内のＢＩＮ番号毎の２進値の発生頻度に応じて更新される。
【００４５】
量子化係数の正負符号は、図９に示す正負符号と２進値の対応関係の一例に示される規則にしたがって、２進値に変換される。正負符号が変換された２進値は、確率テーブルは「０」「１」ともに０．５の区間を数直線上に割り当てる確率テーブルを用いて算術符号化される。
【００４６】
差分量子化係数については、図１０に示す差分量子化係数と２進値の対応関係の一例に示される規則にしたがって、２進値の列に変換される。差分量子化係数が変換された２進値の列は、各々のＢＩＮ番号毎に算術符号化される。この算術符号化に用いる確率テーブルは２進値の「０」「１」ともに０．５の区間を数直線上に割り当てる確率テーブルを用いることができる。かかる確率テーブルは、過去のフレーム内のＢＩＮ番号毎の２進値の発生頻度に応じて更新される。
【００４７】
図１に戻り、符号化部１２は、以上のアトム情報の符号化処理をブロックサイズを変更して実行し、生成される圧縮符号のビットレートが最小の圧縮符号を採用して圧縮データに含め、かかる圧縮符号の生成に用いられたブロックサイズをフレームヘッダに含める。符号化対象フレームを分割するブロックサイズを小さくすれば、ブロック内位置情報の符号量は小さくできるがアトムフラグ及びアトム数の符号量は増える。逆にブロックサイズを大きくすればアトムフラグ及びアトム数の符号量は少なくできるが、ブロック内位置情報の符号量は増える。上述した符号化処理によれば、符号化対象フレーム毎に最適なブロックサイズを用いて求められた圧縮符号を用いることができるので圧縮データのビットレートを低減することができる。
【００４８】
逆量子化部１４、逆変換部１６、及び加算部１８は、フレームメモリ４に参照フレームを格納するための処理を行う部分である。逆量子化部１４は、アトム情報に含まれる量子化係数を逆量子化する。逆変換部１６は、変換部８によって行われる変換処理の逆変換処理をアトム情報に対して行い、予測残差画像を復元する。加算部１８は、参照フレームの予測画像と逆変換部１６によって復元された予測残差画像を加算し、参照フレームを生成する。かかる参照フレームは、上述したようにフレームメモリ４に格納され、この参照フレームは動き補償予測部２によって符号化対象フレームの予測画像を生成する処理に用いられる。
【００４９】
以下、動画像符号化装置１の動作について説明し、併せて実施形態にかかる動画像符号化方法について説明する。図１１は、かかる動画像符号化方法のフローチャートである。図１１に示すように、動画像符号化装置１においては、動き補償予測部２によって動き補償予測が行われる（ステップＳ０１）。動き補償予測においては、符号化対象フレームが所定サイズのブロックに分割される。そして、各々のブロックについて動き補償予測部２によって参照フレームに対する動きベクトルが求められ、符号化対象フレームの予測画像が生成される。ここで、参照フレームには、先に符号化されたフレームを用いることができる。すなわち、先に符号化されたフレームに関し、逆量子化部１４によって逆量子化され、逆変換部１６によって逆変換されることによって生成される予測残差画像と、そのフレームの予測画像とが加算部１８によって加算されてフレームメモリ４に格納された画像が参照フレームとして用いられる。
【００５０】
次に、減算部６によって、符号化対象フレームと予測画像の差演算が行われ、予測残差画像が生成される（ステップＳ０２）。予測残差画像は、変換部８によって上述したＭＰ法に基づく処理によってアトム情報に変換される（ステップＳ０３）。次に、アトム情報に含まれる係数が量子化部１０によって、量子化されて量子化係数へと変換される（ステップＳ０４）。そして、上述の動きベクトルとアトム情報とが、符号化部１２によって符号化される（ステップＳ０５）。
【００５１】
符号化部１２は、符号化対象フレームにおけるアトム情報に含まれる係数のうち、絶対値が最小の係数を最小絶対値として抽出する。かかる最小絶対値はフレームヘッダに含められる。次に符号化部１２は、符号化対象フレームを複数のブロックに分割する。
【００５２】
符号化部１２は、各々のブロックについて、図１２のフローチャートに示すアトム情報の符号化処理を行う。まず、符号化部１２は、そのブロックに位置が含まれるアトム情報の有無を示すアトムフラグを求め、かかるアトムフラグを上述したように算術符号化する（ステップＳ１０）。次に、符号化部１２は、ブロック内にアトム情報が含まれるか否か、すなわちアトムフラグが１であるか否かを判断し（ステップＳ１１）、アトムフラグが１でない場合には、アトム情報がそのブロックには無いので、そのブロックに関するアトム情報の符号化処理を終了する。一方、符号化部は、アトムフラグが１である場合、すなわちそのブロック内にアトム情報が含まれる場合には、そのブロック内に含まれるアトム情報の数を上述したように算術符号化する（ステップＳ１２）。
【００５３】
そして、符号化部１２は、ブロックに含まれるアトム情報を係数の絶対値の降順に並び替える。次いで、符号化部１２は、アトム情報に含まれる位置情報をブロック内における相対的な位置情報であるブロック内位置情報に変換し、ブロック内位置情報を算術符号化する（ステップＳ１３）。
【００５４】
次に、符号化部１２は、アトム情報に含まれるインデックス情報を算術符号化する（ステップＳ１４）。そして、符号化部１２は、アトム情報に含まれる量子化係数の正負符号を算術符号化し、量子化係数をその絶対値と上記の最小絶対値との差分値である差分量子化係数に変換し、かかる差分量子化係数を算術符号化する（ステップＳ１５）。符号化部１２は、ブロック内の全てのアトム情報の符号化が終了しているか否かを判断し（ステップＳ１６）、終了している場合にはそのブロックに関するアトム情報の符号化処理を終了し、一方、終了していない場合には、ステップＳ１２〜Ｓ１６の処理を繰り返す。
【００５５】
以上の処理は、符号化対象フレームを分割するブロックのサイズを変更して行われ、符号化された圧縮符号のうちビットレートが低い圧縮符号が採用されると共に、フレームヘッダに採用されたブロックのサイズが含められる。
【００５６】
次に、実施形態にかかる動画像復号装置２０について説明する。動画像復号装置２０は、物理的にはＣＰＵ（中央演算装置）、メモリといった記憶装置、ハードディスクといった格納装置等を備えるコンピュータである。ここでの「コンピュータ」とは、パーソナルコンピュータ等の通常のコンピュータに加えて、移動端末といった情報携帯端末も含むものであり、本発明の思想は情報処理可能な機器に広く適用される。
【００５７】
次に、動画像復号装置２０の機能的な構成について説明する。図１３は動画像復号装置２０の機能的な構成を示すブロック図である。動画像復号装置２０は、機能的には、復号部（復号手段）２２と、逆量子化部２４と、逆変換部（逆変換手段）２６と、動き補償予測部（動き補償予測手段）２８と、フレームメモリ３０と、加算部（加算手段）３２とを備えて構成される。
【００５８】
復号部２２は、動画像符号化装置１によって生成された圧縮データを復号する。復号部２２は、動画像符号化装置１の符号化部１２によって利用された確率テーブルの初期値と確率テーブルの更新の規則とを予め知っており、符号化部１２によって符号化された圧縮データを復号することができる。また、復号部２２は、圧縮データを復号することによって得られる差分量子化係数に、フレームヘッダに含められている最小絶対値を加算し、この値に正負符号を負荷して量子化係数を復元する。また、復号部２２は、フレームヘッダに含められているブロックのサイズを参照してブロック内位置情報を復号対象フレームにおける位置情報に変換する。以上の処理を行うことによって復号部２２は、動きベクトルとアトム情報とを復元する。また、かかるアトム情報に含まれている量子化係数は、逆量子化部２４によって逆量子化が施されてなる係数に変換される。
【００５９】
逆変換部２６は、動画像符号化装置１によって上述のＭＰ法に用いられたものと同じ基底セットを備えており、かかる基底セットを参照して上述のアトム情報から復号対象フレームの予測残差画像を生成する。すなわち、逆変換部２６が行う逆変換処理は、アトム情報に含まれる位置情報、係数、及び基底へのインデックス情報を用いて行われるものであり、位置情報によって特定される位置に、インデックス情報によって特定される基底によって生成される二次元パターンにアトム情報に含まれる係数を乗じた二次元パターンを復元するものである。かかる逆変換処理によって、予測残差画像が生成される。
【００６０】
動き補償予測部２８は、復号部２２によって復号された動きベクトルを用い、フレームメモリ３０に格納されている参照フレームを参照し、復号対象フレームの予測画像を生成する。
【００６１】
フレームメモリ３０は、先に復号されたフレームが参照フレームが格納される一時メモリであり、上述したように動き補償予測部２８によって参照される参照フレームが格納される。
【００６２】
加算部３２は、動き補償予測部２８によって生成される予測画像と、逆変換部２６とによって生成される予測残差画像を加算することによって、復号対象フレームを生成する。
【００６３】
以下、動画像復号装置２０の動作について説明すると共に、実施形態にかかる動画像復号方法について説明する。図１４は、かかる動画像復号方法を示すフローチャートである。動画像復号装置２０においては、動画像符号化装置１によって生成された圧縮データが復号部２２によって上述したように復号され、位置情報、量子化係数が復元されたアトム情報とされる（ステップＳ２１）。復号部２２によって復号されたアトム情報はこの段階で量子化係数を含んでおり、量子化係数は逆量子化部２４によって逆量子化された係数へと変換される（ステップＳ２２）。次いで、逆変換部２６によって、動画像符号化装置１が上述したＭＰ法に用いたものと同じ基底セットが参照され、上述のアトム情報から復号対象フレームの予測残差画像が生成される（ステップＳ２３）。
【００６４】
次に、復号部２２によって復号された動きベクトルと、フレームメモリ３０に格納された参照フレームを用いた動き補償予測が、動き補償予測部２８によって実行され、復号対象フレームの予測画像が生成される（ステップＳ２４）。そして、加算部３２によって予測残差画像と予測画像が加算され復号対象フレームが生成される（ステップＳ２５）。
【００６５】
次に、コンピュータを上述した動画像符号化装置１として機能させるための動画像符号化プログラム１００と、コンピュータを上述した動画像復号装置２０として機能させるための動画像復号プログラム１２０について説明する。図１５、図１６はそれぞれ、動画像符号化プログラム１００、動画像復号プログラム１２０の構成を示す図である。
【００６６】
図１５に示すように、動画像符号化プログラム１００は、処理を統括するメインモジュール１０１と、動き補償測モジュール１０２と、減算モジュール１０４と、変換モジュール１０６と、量子化モジュール１０８と、符号化モジュール１１０と、逆量子化モジュール１１２と、逆変換モジュール１１４と、加算モジュール１１６とを備える。動き補償測モジュール１０２、減算モジュール１０４、変換モジュール１０６、量子化モジュール１０８、符号化モジュール１１０、逆量子化モジュール１１２、逆変換モジュール１１４、加算モジュール１１６がコンピュータに行わせる機能はそれぞれ、上述した動き補償予測部２、減算部６、変換部８、量子化部１０、符号化部１２、逆量子化部１４、逆変換部１６、加算部１８と同様である。
【００６７】
また、図１６に示すように、動画像符号化プログラム１２０は、処理を統括するメインモジュール１２１と、復号モジュール１２２と、逆量子化モジュール１２４と、逆変換モジュール１２６と、動き補償予測モジュール１２８と、加算モジュール１３０とを備える。復号モジュール１２２、逆量子化モジュール１２４、逆変換モジュール１２６、動き補償予測モジュール１２８、加算モジュール１３０がコンピュータに実現させる機能はそれぞれ、上述した復号部２２、逆量子化部２４、逆変換部２６と、動き補償予測部２８と、加算部３２と同様である。
【００６８】
以下、本実施形態にかかる動画像符号化装置１及び動画像復号装置２０の作用及び効果を説明する。動画像符号化装置１では、符号化対象フレームごとにブロックのサイズを変えて生成される圧縮符号のうち最適なビットレートの圧縮符号が圧縮データに含められるので、ビットレートの低い動画像の圧縮データを生成することが可能となる。また、かかる動画像符号化装置１によって生成される圧縮データには、符号化対象フレーム各々について適用されたブロックのサイズに関する符号が含められているので、動画像復号装置２０は、このブロックのサイズに基づいてアトム情報に含まれるブロック内位置情報を符号化対象フレームにおける位置情報へと復元することができる。
【００６９】
また、動画像符号化装置１では、符号化対象フレームごとにアトム情報に含まれる係数のうち絶対値が最小の係数が抽出され、符号化対象フレームに含まれるアトム情報の係数は、その絶対値と上記の最小の絶対値との差分値に変換され、かかる差分値と係数の正負符号が圧縮符号化されて圧縮データに含められる。このようにアトム情報に含まれる係数は差分値へと変更されることによって符号量が小さくなるので、圧縮データのビットレートが更に低減される。また、動画像符号化装置１によって生成される圧縮データには符号化対象フレーム各々について上記の最小の絶対値に関する符号が含められるので、動画像復号装置２０は、かかる最小の絶対値と上記の正負符号を参照することによって、圧縮データから復号されるアトム情報に含まれる上記の差分値を係数へと復元することができる。
【００７０】
また、動画像符号化装置１では、符号化対象フレームを分割した複数のブロック各々についてそのブロック内に含まれるアトム情報が係数の絶対値の降順に配列される。かかるアトム情報に含まれる係数は、上記の最小の係数の絶対値との差分値とされ、配列された順に圧縮符号化される。そして、０となる差分値が出現した場合には、そのブロックにおける差分値の圧縮符号化は停止される。このように、アトム情報の係数に基づく上記の差分値のうち、０となる差分値については圧縮符号が生成されないので、圧縮データのビットレートが更に低減される。
【００７１】
また、動画像符号化装置１では、アトムフラグ、アトム数、及びアトム情報は符号化対象フレームを分割するブロックのサイズに応じて異なる所定の確率テーブルを用いた算術符号化によって圧縮符号化される。ブロックのサイズによって、ブロック内にアトム情報が含まれる確率、アトム数の数値等の出現確率は異なるので、ブロックのサイズに応じて異なる確率テーブルを用いることによって、圧縮データのビットレートを更に低減することが可能となる。また、動画像復号装置２０は、動画像符号化装置１によって用いられる確率テーブルと同じ確率テーブルを用いることによって、動画像符号化装置１によって生成された圧縮データを復号することができる。
【００７２】
以上、動画像の符号化及び復号に係る本発明の実施形態について説明したが、動画像に限らず静止画像の符号化及び復号にも本発明の思想は適用されうる。
【００７３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、画像をＭＰ法に基づいてビットレートの低い圧縮データとする画像符号化装置、画像符号化方法、及び画像符号化プログラムが提供され、また、かかる圧縮データを復号するための画像復号装置、画像復号方法、及び画像復号プログラムを提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、実施形態にかかる動画像符号化装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、アトムフラグの符号化値と２進値との対応関係の一例を示す図である。
【図３】図３は、アトムフラグの算術符号化に用いられる確率テーブル初期値の例を示す図である。
【図４】図４は、アトムフラグの算術符号化に用いられる確率テーブル初期値の他の例を示す図である。
【図５】図５は、アトム数の符号化値と２進値の対応関係の一例を示す図である。
【図６】図６は、アトム数の算術符号化するための確率テーブル初期値の例を示す図であり、アトム数に対応する２進値のＢＩＮ番号０の算術符号化に用いる確率テーブル初期値の例を示す。
【図７】図７（ａ）は、ブロックサイズ４×４の場合の、ブロック内位置情報と２進値の対応関係の一例を示す図である。図７（ｂ）は、ブロックサイズ８×８の場合の、ブロック内位置情報と２進値の対応関係の一例を示す図である。図７（ｃ）は、ブロックサイズ１６×１６の場合の、ブロック内位置情報と２進値の対応関係の一例を示す図である。
【図８】図８は、インデックス情報と２進値の対応関係の一例を示す図である。
【図９】図９は、正負符号と２進値の対応関係の一例を示す図である。
【図１０】図１０は、差分量子化係数と２進値の対応関係の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、実施形態にかかる動画像符号化方法のフローチャートを示す。
【図１２】図１２は、実施形態にかかる動画像符号化方法のフローチャートであり、かかる動画像符号化方法におけるブロック内のアトム情報の符号化処理を示す。
【図１３】図１３は、実施形態にかかる動画像復号装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図１４】図１４は、実施形態にかかる動画像復号方法のフローチャートである。
【図１５】図１５は、実施形態にかかる動画像符号化プログラムの構成を示す図である。
【図１６】図１６は、実施形態にかかる動画像復号プログラムの構成を示す図である。
【符号の説明】
１…動画像符号化装置、２…動き補償予測部、４…フレームメモリ、６…減算部、８…変換部、１０…量子化部、１２…符号化部、１４…逆量子化部、１６…逆変換部、１８…加算部、２０…動画像復号装置、２２…復号部、２４…逆量子化部、２６…逆変換部、２８…動き補償予測部、３０…フレームメモリ、３２…加算部。
【図１】
2004266567.tif 000006
【図２】
2004266567.tif 000007
【図３】
2004266567.tif 000008
【図４】
2004266567.tif 000009
【図５】
2004266567.tif 000010
【図６】
2004266567.tif 000011
【図７】
2004266567.tif 000012
【図８】
2004266567.tif 000013
【図９】
2004266567.tif 000014
【図１０】
2004266567.tif 000015
【図１１】
2004266567.tif 000016
【図１２】
2004266567.tif 000017
【図１３】
2004266567.tif 000018
【図１４】
2004266567.tif 000019
【図１５】
2004266567.tif 000020
【図１６】
2004266567.tif 000021