(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
テンプレート・マッチングに基づくフレーム内予測符号化方法であって、
ｉ番目の形状のテンプレートを用いて予測すべき単位の予測された画素値を決定するステップであって、前記予測すべき単位は前記ｉ番目の形状の前記テンプレートに隣接し、ｉ番目の予測された画素値は前記ｉ番目の形状の前記テンプレートに従って決定され、ｉ＝１，２，・・・，Ｎであり、Ｎは２以上の整数である、ステップと、
前記予測すべき単位のＮ個の予測された画素値内にあり予め設定した条件を満たす予測された画素値を前記予測すべき単位の最適な予測された画素値として選択するステップであって、前記予測すべき単位の前記最適な予測された画素値が符号化に使用される、ステップと、
前記予測すべき単位の前記最適な予測された画素値と前記予測すべき単位の元の画素値との差分を計算して、残差信号を取得するステップと、
前記残差信号のエネルギ分布に従ってスキャン順序を決定するステップと、
を含み、
前記ｉ番目の形状のテンプレートを用いて予測すべき単位の予測された画素値を決定するステップは、
前記ｉ番目の形状のテンプレートｉｘを用いることによって、前記予測すべき単位内のサブ単位ｓｊの予測された画素値を決定するステップであって、前記サブ単位ｓｊは、前記予測すべき単位内にあり、前記テンプレートｉｘと同一の形状を有し、前記テンプレートｉｘに隣接する領域であり、ｊ＝１，２，・・・，Ｍ、ｘ＝１，２，・・・，Ｍであり、Ｍは２以上の整数であり、ｓ１∪ｓ２∪・・・∪ｓＭは前記予測すべき単位に等しく、前記サブ単位ｓ１、ｓ２、・・・、ｓＭは隣接する再構築された領域から連続的に離れており、前記テンプレートｉｘは異なるサイズを有する、ステップ
を含む、方法。
【請求項２】
前記残差信号に従って二次元量子化変換係数行列を取得するステップと、
前記スキャン順序に従って前記二次元量子化変換係数行列をスキャンするステップと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記残差信号のエネルギ分布に従ってスキャン順序を決定するステップは、
前記最適な予測された画素値を取得するために使用されるテンプレートがＬ字形テンプレートであるとき、前記スキャン順序は対角スキャンであると判定するか、または、前記最適な予測された画素値を取得するために使用されるテンプレートが直線形テンプレートであるとき、前記スキャン順序は水平スキャンであると判定するか、または、前記最適な予測された画素値を取得するために使用されるテンプレートが１形のテンプレートであるとき、前記スキャン順序は垂直スキャンであると判定するステップ
を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ｉ番目の形状のテンプレートを用いることによって、予測すべき単位の予測された画素値を計算するステップは、前記Ｌ字形テンプレート、前記直線形テンプレート、および前記１形のテンプレートを用いることによって前記予測すべき単位の前記予測された画素値を別々に計算するステップを含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記予測すべき単位の前記最適な予測された画素値を取得するために使用されるテンプレートに関する情報を復号器側に送信するステップであって、前記テンプレートに関する前記情報は復号化を実施するために前記復号器側により使用される、ステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記予め設定した条件は、レート歪コストＲＤコストが最小であることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
テンプレート・マッチングに基づくフレーム内予測復号化方法であって、
最適なテンプレートを示す情報を受信するステップであって、前記最適なテンプレートは予測すべき単位の最適な予測された画素値を取得するために符号器側により使用されるテンプレートであり、前記予測すべき単位の前記最適な予測された画素値は前記予測すべき単位のＮ個の予測された画素値内にあり予め設定した条件を満たす予測された画素値であり、前記Ｎ個の予測された画素値は、ｉ番目の形状のテンプレートを用いて前記符号器側で決定され、前記予測すべき単位は前記ｉ番目の形状の前記テンプレートに隣接し、ｉ番目の予測された画素値は前記ｉ番目の形状の前記テンプレートに従って決定され、ｉ＝１，２，・・・，Ｎであり、Ｎは２以上の整数であり、前記予測すべき単位内のサブ単位ｓｊの予測された画素値は、前記ｉ番目の形状のテンプレートｉｘを用いることによって決定され、前記サブ単位ｓｊは、前記予測すべき単位内にあり、前記テンプレートｉｘと同一の形状を有し、前記テンプレートｉｘに隣接する領域であり、ｊ＝１，２，・・・，Ｍ、ｘ＝１，２，・・・，Ｍであり、Ｍは２以上の整数であり、ｓ１∪ｓ２∪・・・∪ｓＭは前記予測すべき単位に等しく、前記サブ単位ｓ１、ｓ２、・・・、ｓＭは隣接する再構築された領域から連続的に離れており、前記テンプレートｉｘは異なるサイズを有する、ステップと、
前記最適なテンプレートを用いることにより、前記予測すべき単位の前記最適な予測された画素値を決定するステップであって、前記予測すべき単位の前記最適な予測された画素値は復号化に使用され、前記予測すべき単位の前記最適な予測された画素値と前記予測すべき単位の元の画素値との差分が、残差信号を取得するために計算される、ステップと、
前記残差信号のエネルギ分布に従ってスキャン順序を決定するステップと、
を含む、方法。
【請求項８】
予測すべき単位の最適な予測された画素値と前記予測すべき単位の元の画素値との差分を計算して残差信号を取得するステップであって、前記予測すべき単位の前記最適な予測された画素値は前記予測すべき単位のＮ個の予測された画素値内にあり予め設定した条件を満たす予測された画素値であり、前記Ｎ個の予測された画素値はｉ番目の形状のテンプレートを用いて決定され、前記予測すべき単位は前記ｉ番目の形状の前記テンプレートに隣接し、ｉ番目の予測された画素値は前記ｉ番目の形状の前記テンプレートに従って決定され、ｉ＝１，２，・・・，Ｎであり、Ｎは２以上の整数であり、前記予測すべき単位内のサブ単位ｓｊの予測された画素値は、前記ｉ番目の形状のテンプレートｉｘを用いることによって決定され、前記サブ単位ｓｊは、前記予測すべき単位内にあり、前記テンプレートｉｘと同一の形状を有し、前記テンプレートｉｘに隣接する領域であり、ｊ＝１，２，・・・，Ｍ、ｘ＝１，２，・・・，Ｍであり、Ｍは２以上の整数であり、ｓ１∪ｓ２∪・・・∪ｓＭは前記予測すべき単位に等しく、前記サブ単位ｓ１、ｓ２、・・・、ｓＭは隣接する再構築された領域から連続的に離れており、前記テンプレートｉｘは異なるサイズを有する、ステップと、
前記残差信号に従って二次元量子化変換係数行列を取得するステップと、
前記残差信号のエネルギ分布に従ってスキャン順序を決定するステップと、
前記スキャン順序に従って前記二次元量子化変換係数行列をスキャンするステップと、
を含む、行列スキャン方法。
【請求項９】
前記残差信号のエネルギ分布に従ってスキャン順序を決定するステップは、
前記最適な予測された画素値を取得するために使用されるテンプレートがＬ字形テンプレートであるとき、前記スキャン順序は対角スキャンであると判定するか、または、前記最適な予測された画素値を取得するために使用されるテンプレートが直線形テンプレートであるとき、前記スキャン順序は水平スキャンであると判定するか、または、前記最適な予測された画素値を取得するために使用されるテンプレートが１形のテンプレートであるとき、前記スキャン順序は垂直スキャンであると判定するステップ
を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
ｉ番目の形状のテンプレートを用いることによって、予測すべき単位の予測された画素値を決定するように構成された決定モジュールであって、前記予測すべき単位は前記ｉ番目の形状の前記テンプレートに隣接し、ｉ番目の予測された画素値は前記ｉ番目の形状の前記テンプレートに従って決定され、ｉ＝１，２，・・・，Ｎであり、Ｎは２以上の整数である、決定モジュールと、
前記予測すべき単位のＮ個の予測された画素値内にあり予め設定した条件を満たす予測された画素値を前記予測すべき単位の最適な予測された画素値として選択するように構成された選択モジュールであって、前記予測すべき単位の前記最適な予測された画素値が符号化に使用される、選択モジュールと、
前記予測すべき単位の前記最適な予測された画素値と前記予測すべき単位の元の画素値との差分を計算して残差信号を取得し、前記残差信号のエネルギ分布に従ってスキャン順序を決定するように構成されたスキャン・モジュールと、
を備え、
前記決定モジュールは、前記ｉ番目の形状のテンプレートｉｘを用いて前記予測すべき単位内のサブ単位ｓｊの予測された画素値を決定するように構成され、前記サブ単位ｓｊは、前記予測すべき単位内にあり前記テンプレートｉｘと同一の形状を有し、前記テンプレートｉｘに隣接する領域であり、ｊ＝１，２，・・・，Ｍ、ｘ＝１，２，・・・，Ｍであり、Ｍは２以上の整数であり、ｓ１∪ｓ２∪・・・∪ｓＭは前記予測すべき単位に等しく、前記サブ単位ｓ１、ｓ２、・・・、ｓＭは隣接する再構築された領域から連続的に離れており、前記テンプレートｉｘは異なるサイズを有する、符号器。
【請求項１１】
前記スキャン・モジュールはさらに、前記残差信号に従って二次元量子化変換係数行列を取得し、前記スキャン順序に従って前記二次元量子化変換係数行列をスキャンするように構成される、請求項１０に記載の符号器。
【請求項１２】
前記スキャン・モジュールは、前記最適な予測された画素値を取得するために使用されるテンプレートがＬ字形テンプレートであるとき、前記スキャン順序は対角スキャンであると判定するか、または、前記最適な予測された画素値を取得するために使用されるテンプレートが直線形テンプレートであるとき、前記スキャン順序は水平スキャンであると判定するか、または、前記最適な予測された画素値を取得するために使用されるテンプレートが１形のテンプレートであるとき、前記スキャン順序は垂直スキャンであると判定するように構成される、
請求項１１に記載の符号器。
【請求項１３】
前記決定モジュールは、前記Ｌ字形テンプレート、前記直線形テンプレート、および前記１形のテンプレートを用いることによって、前記予測すべき単位の前記予測された画素値を別々に計算するように構成される、請求項１２に記載の符号器。
【請求項１４】
前記予測すべき単位の前記最適な予測された画素値を取得するために使用されるテンプレートに関する情報を復号器側に送信するように構成された送信モジュールであって、前記テンプレートに関する前記情報は復号化を実施するために前記復号器側により使用される、送信モジュールをさらに備える、請求項１０に記載の符号器。
【請求項１５】
最適なテンプレートを示す情報を受信するように構成された受信モジュールであって、前記最適なテンプレートは予測すべき単位の最適な予測された画素値を取得するために符号器側により使用されるテンプレートであり、前記予測すべき単位の前記最適な予測された画素値は前記予測すべき単位のＮ個の予測された画素値内にあり予め設定した条件を満たす予測された画素値であり、前記Ｎ個の予測された画素値は、ｉ番目の形状のテンプレートを用いて前記符号器側で決定され、前記予測すべき単位は前記ｉ番目の形状の前記テンプレートに隣接し、ｉ番目の予測された画素値は前記ｉ番目の形状の前記テンプレートに従って決定され、ｉ＝１，２，・・・，Ｎであり、Ｎは２以上の整数であり、前記予測すべき単位内のサブ単位ｓｊの予測された画素値は、前記ｉ番目の形状のテンプレートｉｘを用いることによって決定され、前記サブ単位ｓｊは、前記予測すべき単位内にあり、前記テンプレートｉｘと同一の形状を有し、前記テンプレートｉｘに隣接する領域であり、ｊ＝１，２，・・・，Ｍ、ｘ＝１，２，・・・，Ｍであり、Ｍは２以上の整数であり、ｓ１∪ｓ２∪・・・∪ｓＭは前記予測すべき単位に等しく、前記サブ単位ｓ１、ｓ２、・・・、ｓＭは隣接する再構築された領域から連続的に離れており、前記テンプレートｉｘは異なるサイズを有する、受信モジュールと、
前記最適なテンプレートを用いて、前記予測すべき単位の前記最適な予測された画素値を決定するように構成された予測モジュールであって、前記予測すべき単位の前記最適な予測された画素値は復号化に使用され、前記予測すべき単位の前記最適な予測された画素値と前記予測すべき単位の元の画素値との差分が、残差信号を取得するために計算され、前記残差信号のエネルギ分布に従ってスキャン順序が決定される、予測モジュールと、
を備える、復号器。
【請求項１６】
予測すべき単位の最適な予測された画素値と前記予測すべき単位の元の画素値との差分を計算して残差信号を取得するように構成された計算モジュールであって、前記予測すべき単位の前記最適な予測された画素値は前記予測すべき単位のＮ個の予測された画素値内にあり予め設定した条件を満たす予測された画素値であり、前記Ｎ個の予測された画素値はｉ番目の形状のテンプレートを用いて決定され、前記予測すべき単位は前記ｉ番目の形状の前記テンプレートに隣接し、ｉ番目の予測された画素値は前記ｉ番目の形状の前記テンプレートに従って決定され、ｉ＝１，２，・・・，Ｎであり、Ｎは２以上の整数であり、前記予測すべき単位内のサブ単位ｓｊの予測された画素値は、前記ｉ番目の形状のテンプレートｉｘを用いることによって決定され、前記サブ単位ｓｊは、前記予測すべき単位内にあり、前記テンプレートｉｘと同一の形状を有し、前記テンプレートｉｘに隣接する領域であり、ｊ＝１，２，・・・，Ｍ、ｘ＝１，２，・・・，Ｍであり、Ｍは２以上の整数であり、ｓ１∪ｓ２∪・・・∪ｓＭは前記予測すべき単位に等しく、前記サブ単位ｓ１、ｓ２、・・・、ｓＭは隣接する再構築された領域から連続的に離れており、前記テンプレートｉｘは異なるサイズを有する、計算モジュールと、
前記残差信号に従って二次元量子化変換係数行列を取得するように構成された変換モジュールと、
前記残差信号のエネルギ分布に従ってスキャン順序を決定するように構成されたスキャン順序決定モジュールと、
前記スキャン順序に従って前記二次元量子化変換係数行列をスキャンするように構成されたスキャン・モジュールと、
を備える、行列スキャン装置。
【請求項１７】
前記スキャン順序決定モジュールは、前記最適な予測された画素値を取得するために使用されるテンプレートがＬ字形テンプレートであるとき、前記スキャン順序は対角スキャンであると判定するか、または、前記最適な予測された画素値を取得するために使用されるテンプレートが直線形テンプレートであるとき、前記スキャン順序は水平スキャンであると判定するか、または、前記最適な予測された画素値を取得するために使用されるテンプレートが１形のテンプレートであるとき、前記スキャン順序は垂直スキャンであると判定するように構成される、請求項１６に記載の行列スキャン装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、発明の名称を「テンプレート・マッチングに基づくフレーム内予測符号化および復号化方法、行列スキャン方法および装置、ならびに装置」とした、２０１４年５月２８日に中国特許庁に出願された中国特許出願第２０１４１０２３１１７７．２号に対する優先権を主張し、その全体を引用により本明細書に組み込む。
【０００２】
本発明は画像圧縮の分野に関し、特に、テンプレート・マッチングに基づくフレーム内予測符号化方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
画像圧縮の分野では、非隣接領域間の情報相関関係を用いることによってフレーム内予測を実施するための方法が予測品質を効果的に改善できることが証明されている。Ｌ字形テンプレート・マッチングに基づくフレーム内予測符号化方法はこの種の方法に属する。
【０００４】
Ｌ字形テンプレート・マッチングに基づくフレーム内予測符号化方法の理論上の仮定は以下の通りである。即ち、相対的に強いテクスチャ相関関係が予測単位内の画像情報とＬ字形テンプレート内の画像情報との間に存在する。しかし、圧縮すべき画像のテクスチャが複雑かつ可変であるとき、予測単位内の画像テクスチャとＬ字形テンプレート内の画像テクスチャとの間の相関関係は一般的に低く、上述の理論上の仮定は妥当でないかもしれない。このケースでは、フレーム内予測符号化を実施するためにＬ字形テンプレートが依然として使用される場合、予測単位の精度が低下するかもしれない。
【０００５】
圧縮すべき画像のテクスチャが複雑であるとき、予測単位の精度をどのように保証するかは今日解決すべき問題となることは理解できる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の諸実施形態では、圧縮すべき画像のテクスチャが複雑かつ可変であるとき予測単位の精度をどのように保証するかの問題を解決するための、テンプレート・マッチングに基づくフレーム内予測符号化方法および装置を提供する。
【０００７】
上述の目的を実現するために、以下の技術的解決策を本発明の諸実施形態において開示する。
【０００８】
本発明の諸実施形態の第１の態様では、ｉ番目の形状のテンプレートを用いて予測すべき単位の予測された画素値を決定するステップであって、当該予測すべき単位はｉ番目の形状のテンプレートに隣接し、ｉ番目の予測された画素値はｉ番目の形状のテンプレートに従って決定され、ｉ＝１，２，・・・，Ｎであり、Ｎは２以上の整数である、ステップと、当該予測すべき単位のＮ個の予測された画素値内にあり予め設定した条件を満たす予測された画素値を当該予測すべき単位の最適な予測された画素値として選択するステップであって、当該予測すべき単位の最適な予測された画素値が符号化に使用される、ステップとを含む、テンプレート・マッチングに基づくフレーム内予測符号化方法を提供する。
【０００９】
本発明の諸実施形態の第１の態様の第１の実装方式では、ｉ番目の形状のテンプレートを用いて予測すべき単位の予測された画素値を決定するステップは、
ｉ番目の形状のテンプレートｉｘを用いることによって、当該予測すべき単位内のサブ単位ｓｊの予測された画素値を決定するステップであって、サブ単位ｓｊは、当該予測すべき単位内にあり、テンプレートｉｘと同一の形状を有し、テンプレートｉｘに隣接する領域であり、ｊ＝１，２，・・・，Ｍ、ｘ＝１，２，・・・，Ｍであり、Ｍは２以上の整数であり、ｓ１∪ｓ２∪・・・∪ｓＭは当該予測すべき単位に等しく、サブ単位ｓ１、ｓ２、・・・、ｓＭは隣接する再構築された領域から連続的に離れており、テンプレートｉｘは異なるサイズを有する、ステップ
を含む。
【００１０】
本発明の諸実施形態の第１の態様の第２の実装方式では、テンプレート・マッチングに基づくフレーム内予測符号化方法はさらに、
当該予測すべき単位の最適な予測された画素値と当該予測すべき単位の元の画素値との差分を計算して、残差信号を取得するステップと、
当該残差信号に従って二次元量子化変換係数行列を取得するステップと、
当該残差信号のエネルギ分布に従ってスキャン順序を決定するステップと、
当該スキャン順序に従って当該二次元量子化変換係数行列をスキャンするステップと、
を含む。
【００１１】
本発明の諸実施形態の第１の態様の第３の実装方式では、当該残差信号のエネルギ分布に従ってスキャン順序を決定するステップは、当該最適な予測された画素値を取得するために使用されるテンプレートがＬ字形テンプレートであるとき、当該スキャン順序は対角スキャンであると判定するか、または、当該最適な予測された画素値を取得するために使用されるテンプレートが直線形テンプレートであるとき、当該スキャン順序は水平スキャンであると判定するか、または、当該最適な予測された画素値を取得するために使用されるテンプレートが１形のテンプレートであるとき、当該スキャン順序は垂直スキャンであると判定するステップを含む。
【００１２】
本発明の諸実施形態の第１の態様の第４の実装方式では、ｉ番目の形状のテンプレートを用いることによって、予測すべき単位の予測された画素値を計算するステップは、Ｌ字形テンプレート、直線形テンプレート、および１形のテンプレートを用いることによって当該予測すべき単位の当該予測された画素値を別々に計算するステップを含む。
【００１３】
本発明の諸実施形態の第１の態様の第５の実装方式では、テンプレート・マッチングに基づくフレーム内予測符号化方法はさらに、当該予測すべき単位の最適な予測された画素値を取得するために使用されるテンプレートに関する情報を復号器側に送信するステップであって、当該テンプレートに関する情報は復号化を実施するために復号器側により使用される、ステップを含む。
【００１４】
本発明の諸実施形態の第１の態様の第６の実装方式では、当該予め設定した条件は、速度歪コストＲＤコストが最小であることを含む。
【００１５】
本発明の諸実施形態の第２の態様では、
最適なテンプレートを示す情報を受信するステップであって、当該最適なテンプレートは予測すべき単位の最適な予測された画素値を取得するために符号器側により使用されるテンプレートであり、当該予測すべき単位の最適な予測された画素値は当該予測すべき単位のＮ個の予測された画素値内にあり予め設定した条件を満たす予測された画素値であり、当該Ｎ個の予測された画素値は、ｉ番目の形状のテンプレートを用いて符号器側で決定され、当該予測すべき単位はｉ番目の形状のテンプレートに隣接し、ｉ番目の予測された画素値はｉ番目の形状のテンプレートに従って決定され、ｉ＝１，２，・・・，Ｎであり、Ｎは２以上の整数である、ステップと、
当該最適なテンプレートを用いることにより、当該予測すべき単位の最適な予測された画素値を決定するステップであって、当該予測すべき単位の最適な予測された画素値は復号化に使用される、ステップと、
を含む、テンプレート・マッチングに基づくフレーム内予測復号化方法を提供する。
【００１６】
本発明の諸実施形態の第３の態様では、
予測すべき単位の最適な予測された画素値と当該予測すべき単位の元の画素値との差分を計算して残差信号を取得するステップであって、当該予測すべき単位の最適な予測された画素値は当該予測すべき単位のＮ個の予測された画素値内にあり予め設定した条件を満たす予測された画素値であり、当該Ｎ個の予測された画素値はｉ番目の形状のテンプレートを用いて決定され、当該予測すべき単位はｉ番目の形状のテンプレートに隣接し、ｉ番目の予測された画素値はｉ番目の形状のテンプレートに従って決定され、ｉ＝１，２，・・・，Ｎであり、Ｎは２以上の整数である、ステップと、
当該残差信号に従って二次元量子化変換係数行列を取得するステップと、
当該残差信号のエネルギ分布に従ってスキャン順序を決定するステップと、
当該スキャン順序に従って当該二次元量子化変換係数行列をスキャンするステップと、
を含む、行列スキャン方法を提供する。
【００１７】
本発明の諸実施形態の第３の態様の第１の実装方式では、当該残差信号のエネルギ分布に従ってスキャン順序を決定するステップは、当該最適な予測された画素値を取得するために使用されるテンプレートがＬ字形テンプレートであるとき、当該スキャン順序は対角スキャンであると判定するか、または、当該最適な予測された画素値を取得するために使用されるテンプレートが直線形テンプレートであるとき、当該スキャン順序は水平スキャンであると判定するか、または、当該最適な予測された画素値を取得するために使用されるテンプレートが１形のテンプレートであるとき、当該スキャン順序は垂直スキャンであると判定するステップを含む。
【００１８】
本発明の諸実施形態の第４の態様では、
ｉ番目の形状のテンプレートを用いることによって、予測すべき単位の予測された画素値を決定するように構成された決定モジュールであって、当該予測すべき単位はｉ番目の形状のテンプレートに隣接し、ｉ番目の予測された画素値はｉ番目の形状のテンプレートに従って決定され、ｉ＝１，２，・・・，Ｎであり、Ｎは２以上の整数である、決定モジュールと、
当該予測すべき単位のＮ個の予測された画素値内にあり予め設定した条件を満たす予測された画素値を当該予測すべき単位の最適な予測された画素値として選択するように構成された選択モジュールであって、当該予測すべき単位の最適な予測された画素値が符号化に使用される、選択モジュールと、
を備える、符号器を提供する。
【００１９】
本発明の諸実施形態の第４の態様の第１の実装方式では、決定モジュールが、ｉ番目の形状のテンプレートを用いることによって、予測すべき単位の予測された画素値を決定するように構成されることは、当該決定モジュールが特に、ｉ番目の形状のテンプレートｉｘを用いて当該予測すべき単位内のサブ単位ｓｊの予測された画素値を決定するように構成され、サブ単位ｓｊは、当該予測すべき単位内にあり、テンプレートｉｘと同一の形状を有し、テンプレートｉｘに隣接する領域であり、ｊ＝１，２，・・・，Ｍ、ｘ＝１，２，・・・，Ｍであり、Ｍは２以上の整数であり、ｓ１∪ｓ２∪・・・∪ｓＭは当該予測すべき単位に等しく、サブ単位ｓ１、ｓ２、・・・、ｓＭは隣接する再構築された領域から連続的に離れており、テンプレートｉｘは異なるサイズを有することを含む。
【００２０】
本発明の諸実施形態の第４の態様の第２の実装方式では、当該符号器はさらに、当該予測すべき単位の最適な予測された画素値と当該予測すべき単位の元の画素値との差分を計算して残差信号を取得し、当該残差信号に従って二次元量子化変換係数行列を取得し、当該残差信号のエネルギ分布に従ってスキャン順序を決定し、当該スキャン順序に従って当該二次元量子化変換係数行列をスキャンするように構成されたスキャン・モジュールを備える。
【００２１】
本発明の諸実施形態の第４の態様の第３の実装方式では、スキャン・モジュールが、当該残差信号のエネルギ分布に従ってスキャン順序を決定するように構成されることは、当該スキャン・モジュールが特に、当該最適な予測された画素値を取得するために使用されるテンプレートがＬ字形テンプレートであるとき、当該スキャン順序は対角スキャンであると判定するか、または、当該最適な予測された画素値を取得するために使用されるテンプレートが直線形テンプレートであるとき、当該スキャン順序は水平スキャンであると判定するか、または、当該最適な予測された画素値を取得するために使用されるテンプレートが１形のテンプレートであるとき、当該スキャン順序は垂直スキャンであると判定するように構成されることを含む。
【００２２】
本発明の諸実施形態の第４の態様の第４の実装方式では、決定モジュールがｉ番目の形状のテンプレートを用いることにより、予測すべき単位の予測された画素値を計算することは、当該決定モジュールが特に、Ｌ字形テンプレート、直線形テンプレート、および１形のテンプレートを用いることによって、当該予測すべき単位の当該予測された画素値を別々に計算するように構成されることを含む。
【００２３】
本発明の諸実施形態の第４の態様の第５の実装方式では、当該符号器はさらに、当該予測すべき単位の最適な予測された画素値を取得するために使用されるテンプレートに関する情報を復号器側に送信するように構成された送信モジュールであって、当該テンプレートに関する情報は復号化を実施するために復号器側により使用される、送信モジュールを備える。
【００２４】
本発明の諸実施形態の第５の態様では、
最適なテンプレートを示す情報を受信するように構成された受信モジュールであって、当該最適なテンプレートは予測すべき単位の最適な予測された画素値を取得するために符号器側により使用されるテンプレートであり、当該予測すべき単位の最適な予測された画素値は当該予測すべき単位のＮ個の予測された画素値内にあり予め設定した条件を満たす予測された画素値であり、当該Ｎ個の予測された画素値は、ｉ番目の形状のテンプレートを用いて符号器側で決定され、当該予測すべき単位はｉ番目の形状のテンプレートに隣接し、ｉ番目の予測された画素値はｉ番目の形状のテンプレートに従って決定され、ｉ＝１，２，・・・，Ｎであり、Ｎは２以上の整数である、受信モジュールと、
当該最適なテンプレートを用いて、当該予測すべき単位の最適な予測された画素値を決定するように構成された予測モジュールであって、当該予測すべき単位の最適な予測された画素値は復号化に使用される、予測モジュールと、
を備える復号器を提供する。
【００２５】
本発明の諸実施形態の第６の態様では、
予測すべき単位の最適な予測された画素値と当該予測すべき単位の元の画素値との差分を計算して残差信号を取得するように構成された計算モジュールであって、当該予測すべき単位の最適な予測された画素値は当該予測すべき単位のＮ個の予測された画素値内にあり予め設定した条件を満たす予測された画素値であり、当該Ｎ個の予測された画素値はｉ番目の形状のテンプレートを用いて決定され、当該予測すべき単位はｉ番目の形状のテンプレートに隣接し、ｉ番目の予測された画素値はｉ番目の形状のテンプレートに従って決定され、ｉ＝１，２，・・・，Ｎであり、Ｎは２以上の整数である、計算モジュールと、
当該残差信号に従って二次元量子化変換係数行列を取得するように構成された変換モジュールと、
当該残差信号のエネルギ分布に従ってスキャン順序を決定するように構成されたスキャン順序決定モジュールと、
当該スキャン順序に従って当該二次元量子化変換係数行列をスキャンするように構成されたスキャン・モジュールと、
を備える、行列スキャン装置を提供する。
【００２６】
本発明の諸実施形態の第６の態様の第１の実装方式では、スキャン順序決定モジュールが、当該残差信号のエネルギ分布に従ってスキャン順序を決定するように構成されることは、当該スキャン順序決定モジュールが特に、当該最適な予測された画素値を取得するために使用されるテンプレートがＬ字形テンプレートであるとき、当該スキャン順序は対角スキャンであると判定するか、または、当該最適な予測された画素値を取得するために使用されるテンプレートが直線形テンプレートであるとき、当該スキャン順序は水平スキャンであると判定するか、または、当該最適な予測された画素値を取得するために使用されるテンプレートが１形のテンプレートであるとき、当該スキャン順序は垂直スキャンであると判定するように構成されることを含む。
【００２７】
本発明の諸実施形態で開示する、テンプレート・マッチングに基づくフレーム内予測符号化および復号化方法、行列スキャン方法および装置、ならびに装置によれば、少なくとも２つの形状のテンプレートは予測すべき単位の予測された画素値を計算するために使用される。テンプレート・マッチングに基づくフレーム内予測はテンプレート領域のテクスチャと予測すべき単位のテクスチャの間の相関関係に基づいて実施される。単一形状のテンプレートと比較すると、異なる形状のテンプレートは異なるテクスチャを表現でき、或る形状のテンプレートのテクスチャと予測すべき単位のテクスチャとの間の相関関係が低いとき、別の形状のテンプレートを選択し使用してもよく、テンプレートのテクスチャと当該予測すべき単位の当該テクスチャの間のマッチ度合いをそれにより増大することができる。このように、最適な予測された画素値が少なくとも２つの予測された画素値から決定され、当該最適な予測された画素値の精度は、単一形状のテンプレートを用いることによって決定された予測された画素値の精度よりも高い。
【００２８】
本発明の諸実施形態における技術的解決策をより明確に説明するために、以下では当該諸実施形態を説明するのに必要な添付図面を簡単に説明する。明らかに、以下の説明における添付図面は本発明の幾つかの実施形態を示すにすぎず、当業者は創造的努力なしに依然としてこれらの添付図面から他の図面を導出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の１実施形態に従うテンプレート・マッチングに基づくフレーム内予測符号化の略図である。
【図２】本発明の１実施形態に従うテンプレート・マッチングに基づくフレーム内予測符号化方法の流れ図である。
【図３】本発明の１実施形態に従う予測すべき単位と３つのタイプのテンプレートの間の位置関係の略図である。
【図４】本発明の１実施形態に従う、Ｌ字形テンプレートを用いることによって予測すべき単位の予測された画素値を決定するプロセスの略図である。
【図５】本発明の１実施形態に従う様々なテンプレートに対応する行列スキャン順序の略図である。
【図６】本発明の１実施形態に従う予測すべき単位の予測された画素値を決定するプロセスの略図である。
【図７】本発明の１実施形態に従う連続的な反復により予測すべき単位の全ての予測された画素値を順に決定するプロセスの略図である。
【図８】本発明の１実施形態に従うテンプレート・マッチングに基づくフレーム内予測復号化方法の流れ図である。
【図９】本発明の１実施形態に従う行列スキャン方法の流れ図である。
【図１０】本発明の１実施形態に従う符号器の略構造図である。
【図１１】本発明の１実施形態に従う復号器の略構造図である。
【図１２】本発明の１実施形態に従う行列スキャン装置の略構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の諸実施形態では、テンプレート・マッチングに基づくフレーム内予測符号化方法および装置を開示する。図１は、テンプレート・マッチングに基づくフレーム内予測符号化の略図である。圧縮すべき画像が相違なる独立な画像ブロックに分割され、各画像ブロックは処理順序に従って順に符号化される。各画像ブロックは符号化ツリー単位（Ｃｏｄｉｎｇ  Ｔｒｅｅ  Ｕｎｉｔ、ＣＴＵ）と呼ばれ、各画像ブロックのデフォルトのサイズは一般に６４＊６４（画素）である。ＣＴＵがさらに複数のサブ単位に分割されてもよく、各サブ単位は符号化パラメータを別々に決定できる符号化単位（Ｃｏｄｉｎｇ  Ｕｎｉｔ、ＣＵ）である。フレーム内予測テンプレート、予測単位（Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ  Ｕｎｉｔ、ＰＵ）分割、およびフレーム内予測テンプレートおよび予測単位分割による予測動作の実施モードのような各ＣＵの符号化パラメータを別々に選択することができる。
【００３１】
図１に示すように、符号化プロセスは以下の通りである。即ち、予測単位の予測された画素値がフレーム内予測により取得され、当該予測単位の最適な予測された画素値と入力された画像の予測単位の元の画素値との間の差を計算することによって残差信号が取得され、当該残差信号を変換し量子化することによって量子化変換係数が取得され、エントロピ符号化動作が当該量子化変換係数に実施され、当該エントロピ符号化動作がビットストリームに挿入された後にビット文字列が出力され、および画像圧縮符号化のプロセスが完了する。同期復号化を保証するために、逆量子化および逆変換を当該量子化変換係数に実施して再構築された残差信号、および当該再構築された残差信号を取得してもよく、当該予測単位の予測された画素値を追加して、対応する再構築された画像情報を取得してもよく、当該再構築された画像情報を後続のフレーム内予測に対して使用してもよい。
【００３２】
本発明の諸実施形態では、符号化プロセスにおけるフレーム内予測による予測すべき単位の予測された画素値を取得するプロセスに着目する。
【００３３】
以下では、本発明の諸実施形態における添付図面を参照して、本発明の諸実施形態における技術的解決策を明確に説明する。明らかに、説明した実施形態は本発明の諸実施形態の全てではなく一部にすぎない。当業者が創造的努力なしに本発明の諸実施形態に基づいて当業者により取得された他の全ての実施形態は本発明の保護範囲に入るものとする。
【００３４】
本発明の１実施形態で開示するテンプレート・マッチングに基づくフレーム内予測符号化方法は、ｉ番目の形状のテンプレートを用いることによって、予測すべき単位の予測された画素値を計算するステップであって、当該予測すべき単位はｉ番目の形状のテンプレートに隣接し、ｉ番目の予測された画素値はｉ番目の形状のテンプレートに従って決定され、ｉ＝１，２，・・・，Ｎであり、Ｎは２以上の整数である、ステップと、当該予測すべき単位のＮ個の予測された画素値内にあり予め設定した条件を満たす予測された画素値を当該予測すべき単位の最適な予測された画素値として選択するステップであって、当該予測すべき単位の最適な予測された画素値が符号化に使用される、ステップとを含む。
【００３５】
テンプレート・マッチングに基づくフレーム内予測符号化方法では、テンプレートは、再構築された領域においてヒット探索（マッチング探索とも呼ばれる）を実施するために使用される。テンプレート・マッチングに基づく既存のフレーム内予測符号化方法では、単一形状のみのテンプレートがヒットに使用される。したがって、予測単位のテクスチャとテンプレートのテクスチャの間の差が相対的に大きいとき、当該予測単位の取得された予測された画素値の精度が低下する。さらに、取得された残差信号は相対的に大きいので、符号化効率が低下する。
【００３６】
当該実施形態の方法では、少なくとも２つの形状のテンプレートを別々に使用して、予測すべき単位の予測された画素値を計算する。当該予測された画素値内にあり元の画素値に最も近い予測された画素値は最適な予測された画素値である。圧縮すべき画像のテクスチャが複雑かつ可変であるとき、異なるテンプレートが配置される領域のテクスチャは異なることは理解できる。したがって、単一形状のテンプレートが使用される既存の方法と比較すると、異なる形状のテンプレートは予測単位のテクスチャにヒットする可能性が高い。即ち、当該異なる形状のテンプレートが使用されるので、当該テンプレートのテクスチャが当該予測すべき単位のテクスチャにマッチする可能性が増大し、当該予測すべき単位の予測された画素値の精度が改善され、それによりさらに残差信号が低下し、圧縮符号化効率が増大する。
【００３７】
明らかに、多くの形状のタイプのテンプレートは、元の画素値により近い最適な予測された画素値をもたらす。実際、精度および計算量を、要件を満たす最適な予測された画素値を取得するようにバランスさせてもよい。以下では、Ｎ＝３を、詳細な説明のための１例として使用する。
【００３８】
図２に示すように、本発明の１実施形態で開示するテンプレート・マッチングに基づく別のフレーム内予測符号化方法は以下を含む。
【００３９】
Ｓ２０１：３つの形状のテンプレートを用いることによって、予測すべき単位の予測された画素値を別々に計算する。
【００４０】
本実施形態では、任意選択で、当該３つの形状のテンプレートはそれぞれＬ字形テンプレート、直線形テンプレート、および１形のテンプレートである。当該３つのテンプレートと当該予測すべき単位との間の位置関係を図３に示す。Ｌ字形テンプレートは当該予測すべき単位に隣接し、当該予測すべき単位の上部の領域と左側の領域から成る。直線形テンプレートは当該予測すべき単位に隣接し、当該予測すべき単位の上部の領域から成る。１形のテンプレートは当該予測すべき単位に隣接し、当該予測すべき単位の左側の領域から成る。当該予測すべき単位のサイズがＮ＊Ｎであるとき、Ｌ字形テンプレートの内側の長さはＮであり、外側の長さはＭであり、直線形テンプレートの長さはＭであり、幅はＭ-Ｎであり、１形のテンプレートの長さはＭであり、幅はＭ-Ｎである。Ｍの値はここでは限定されない。本実施形態におけるテンプレートの形状は説明のための１例として使用されるにすぎないことに留意すべきである。本発明で使用できるテンプレートの形状は上述の形状には限定されない。
【００４１】
Ｌ字形テンプレートを１例として使用する。Ｌ字形テンプレートを用いることによって当該予測すべき単位の当該予測された画素値を決定するプロセスを図４に示す。
【００４２】
Ｌ字形テンプレートは、予測すべき単位Ｘの上側および左側の再構築された領域で定義される。Ｌ字形テンプレートの画素テクスチャ情報はＬ０である。Ｌ０のマッチ度合いが所定の値より大きい１つまたは複数の候補テンプレートが当該再構築された領域において探索される。当該候補テンプレートはＬ字形テンプレートと同一の形状およびサイズを有する。Ｌ１およびＬ２の例では、予測すべき単位Ｘの予測された画素値Ｘ１は、Ｌ１に対応する領域Ｐ１およびＬ２に対応する領域Ｐ２に従って決定される（任意選択で、Ｌ１およびＰ１の間の相対的な位置関係およびＬ２およびＰ２の間の相対的な位置関係はＬ０およびＸの間の相対的な位置関係と同一であり、Ｌ１およびＬ２はＬ０と同一の形状およびサイズを有する）。特に、Ｌ１に対応する領域Ｐ１の値またはＬ０に対する高い類似度を有するＬ２に対応する領域Ｐ２の値をＸ１として使用してもよく、または、Ｐ１およびＰ２の平均値がＸ１として使用される。
【００４３】
直線形テンプレートおよび１形のテンプレートを用いることによって、予測すべき単位の予測された画素値を決定するプロセスは、Ｌ字形テンプレートを用いることによって当該予測すべき単位の当該予測された画素値を決定するプロセスと同様であり、詳細についてはここでは説明しない。
【００４４】
Ｓ２０２：最小速度歪コスト（ＲＤコスト）を有する予測された画素値を、当該予測すべき単位の最適な予測された画素値として３つの予測された画素値から選択する。
【００４５】
Ｓ２０３：当該最適な予測された画素値と元の画素値との差分を計算して、残差信号を取得する。
【００４６】
Ｓ２０４：変換および量子化操作を当該残差信号に実施して、量子化変換係数行列を取得する。
【００４７】
Ｓ２０５：スキャン順序に従って当該量子化変換係数行列をスキャンし、１次元係数を取得する。
【００４８】
本実施形態では、スキャン順序が残差信号のエネルギ分布に従って決定される。特に、図５に示すように、最適な予測された画素値を取得するために使用されるテンプレートがＬ字形テンプレートであるとき、予測すべき単位の量子化変換係数行列のエネルギは主に残差信号の左上隅に配分され、当該スキャン順序は対角スキャンであり、または、当該最適な予測された画素値を取得するために使用されるテンプレートが直線形テンプレートであるとき、当該予測すべき単位の当該量子化変換係数行列のエネルギは主に当該残差信号の上から下に第１の幾つかの行に配分され、当該スキャン順序は水平スキャンであるか、または、当該最適な予測された画素値を取得するために使用されるテンプレートが１形のテンプレートであるとき、当該予測すべき単位の当該量子化変換係数行列のエネルギは主に当該残差信号の左から右に第１の幾つかの列に配分され、当該スキャン順序は垂直スキャンである。
【００４９】
Ｓ２０６：スキャンにより取得された１次元係数にエントロピ符号化動作を実施し、当該エントロピ符号化動作後に出力されたビット文字列をビットストリームに書き込む。この時点で、符号化プロセスが完了する。
【００５０】
復号の簡単さのため、本実施形態における方法がさらに以下を含んでもよい。
【００５１】
Ｓ２０７：予測すべき単位の最適な予測された画素値を取得するために使用されるテンプレートに関する情報を復号器側に送信する。当該テンプレートに関する情報は復号化を実施するために復号器側により使用される。
【００５２】
当該方法の実施形態では、３つの形状のテンプレートを別々に使用して、予測すべき単位の予測された画素値を決定する。圧縮すべき画像のテクスチャが複雑かつ可変である場合、当該予測すべき単位のテクスチャと或る形状のテンプレートのテクスチャの間の相関関係が低いとき、当該予測された画素値は簡単に当該テンプレートのテクスチャにより影響を受ける。本実施形態では当該３つの異なる形状のテンプレートが使用され、各形状のテンプレートは当該予測すべき単位の近傍のテクスチャ方向を表すことができる。したがって、当該３つの予測された画素値から選択された最適な予測された画素値の精度は、単一形状のテンプレートを用いることによって取得された予測された画素値の精度より高い。
【００５３】
本実施形態における方法を、既存の圧縮符号化方法に対する補完とみなしてもよい。画像の空間的な相関関係を十分に使用して、フレーム内予測の予測精度を高め、予測された画素値と元の値の間の残差を減らし、その結果、符号器は量子化変換係数をより少ないビットに圧縮し、それによりビデオ画像圧縮効率が高まる。最新のビデオ符号化標準ＨＥＶＣと比較すると、本実施形態における方法は圧縮効率を効果的に高めることができる。実験によれば、本実施形態における方法を用いることによって平均で符号化効率を２．８％高めることができることが示される。
【００５４】
本発明の１実施形態で開示するテンプレート・マッチングに基づくさらに別のフレーム内予測符号化方法と図２に示す方法との差は、予測すべき単位の予測された画素値を決定するプロセスにある。本実施形態の例では、Ｎ＝３であり、テンプレートはそれぞれＬ字形テンプレート、直線形テンプレート、および１形のテンプレートである。本実施形態における予測すべき単位の予測された画素値を決定するプロセスを図６に示す。
【００５５】
図６（ａ）に示すように、Ｌ字形テンプレートは予測すべき単位内のサブ単位ｓｊの予測された画素値を決定するために使用される。ｊ＝１，２，・・・，Ｍであり、Ｍは２以上の整数である。サブ単位ｓｊは、当該予測すべき単位内にありＬ字形テンプレートに隣接する領域である。本実施形態では、ｓ１∪ｓ２∪・・・∪ｓＭは当該予測すべき単位に等しい。上述の実施形態におけるテンプレート・マッチングに基づく予測された画素値を決定するプロセスによれば、当該予測すべき単位の全ての予測された画素値を、再構築された領域に最も近い予測すべき単位の周辺領域から連続的な反復により決定することができる。
【００５６】
４回の反復、即ち、Ｍ＝４を図６では１例として使用する。Ｌ字形テンプレートを用いて各反復におけるサブ単位ｓｊの予測された画素値を決定する方式は、上述の実施形態においてＬ字形テンプレートを用いて予測すべき単位Ｘの前記予測された画素値を決定するプロセスと同様であり、唯一の差は、予測すべき単位Ｘ全体の予測された画素値ではなく、サブ単位の予測された画素値が本実施形態で決定されるということである。具体的なプロセスを図７に示す。
【００５７】
Ｌ字形テンプレートが、サブ単位ｓｊの上部と左側の再構築された領域で定義される。Ｌ字形テンプレートの画素テクスチャ情報はＬ０である。Ｌ０を有するマッチ度合いが所定の値より大きい１つまたは複数の候補テンプレートを当該再構築された領域において探索する。当該候補テンプレートはＬ字形テンプレートと同じ形状およびサイズを有する。Ｌ１およびＬ２の例では、サブ単位ｓｊの予測された画素値ｓｊ１はＬ１に対応する領域Ｐ３およびＬ２に対応する領域Ｐ４に従って決定される（任意選択で、Ｌ１およびＰ３の間の相対的な位置関係およびＬ２およびＰ４の間の相対的な位置関係はＬ０およびｓｊの間の相対的な位置関係と同一であり、およびＰ３およびＰ４はｓｊと同一の形状およびサイズを有する）。特に、Ｌ０と高い類似度を有するＬ１に対応する領域Ｐ３の値をｓｊ１として使用してもよく、または、Ｐ３およびＰ４の平均値がｓｊ１として使用される。
【００５８】
各反復で使用されるＬ字形テンプレートは対応して変化することは理解できる。Ｎ＊Ｎのサイズの予測すべき単位に対して、初期Ｌ字形テンプレートの外側の長さはＭａであり、内側の長さはＮである。予測が一旦実施された後、予測すべき単位の全体の予測された画素値が全て生成されるまで、その類推により、Ｌ字形テンプレートの外側の長さはＭｂに更新され、内側の長さはＮ-１である。
【００５９】
同様に、直線形テンプレートと１形のテンプレートを用いて反復を実施する略図がそれぞれ図６（ｂ）および図６（ｃ）に示されている。
【００６０】
３つの形状のテンプレートを用いることによって予測すべき単位の予測された画素値を決定した後、本実施形態における方法の後続の手続きは上述の実施形態と同じであり、詳細についてはここでは説明しない。
【００６１】
本実施形態における予測すべき単位の予測された画素値を決定するための方法によれば、予測された画素値は複数の反復により取得される。各反復プロセスにおいて、テンプレートに隣接するサブ単位の予測された画素値のみが決定されるので、取得された予測された画素値はより正確である。例えば、図４で、Ｌ字形テンプレートを用いることによって得られた予測された画素値はＸ個の領域全体を含み、当該Ｘ個の領域の右下隅はＬ字形テンプレートから比較的離れており、画像のテクスチャが劇的に変化する場合、当該Ｘ個の領域の右下隅の予測された画素値の精度が低下しうる。この欠点は、図５に示すプロセスで克服され、予測された画素値の精度がさらに高まる。実験によれば、既存の方法と比較すると、本実施形態における方法を用いることによって圧縮効率を３．２％高めることができることが示される。
【００６２】
図８に示すように、本発明の１実施形態はさらに、以下を含むテンプレート・マッチングに基づくフレーム内予測復号化方法を開示する。
【００６３】
Ｓ８０１：最適なテンプレートを示す情報を受信する。
【００６４】
当該最適なテンプレートは予測すべき単位の最適な予測された画素値を取得するために符号器側により使用されるテンプレートであり、当該予測すべき単位の最適な予測された画素値は当該予測すべき単位のＮ個の予測された画素値内にあり予め設定した条件を満たす予測された画素値であり、当該Ｎ個の予測された画素値は、ｉ番目の形状のテンプレートを用いて符号器側で決定され、当該予測すべき単位はｉ番目の形状のテンプレートに隣接し、ｉ番目の予測された画素値はｉ番目の形状のテンプレートに従って決定され、ｉ＝１，２，・・・，Ｎであり、Ｎは２以上の整数である。
【００６５】
Ｓ８０２：当該最適なテンプレートを用いることによって、予測すべき単位の最適な予測された画素値を決定する。当該予測すべき単位の最適な予測された画素値は復号化に使用される。
【００６６】
本実施形態で開示する復号化方法によれば、復号化プロセスにおいて、符号器側により示された最適なテンプレートはフレーム内予測を実施するために使用される。上述の実施形態における符号化方法との組合せにおいて、画像圧縮効率を最大化することができる。
【００６７】
図９に示すように、本発明の１実施形態ではさらに、以下を含む行列スキャン方法を開示する。
【００６８】
Ｓ９０１：予測すべき単位の最適な予測された画素値と当該予測すべき単位の元の画素値との差分を計算して残差信号を取得する。
【００６９】
当該予測すべき単位の最適な予測された画素値は当該予測すべき単位のＮ個の予測された画素値内にあり予め設定した条件を満たす予測された画素値であり、当該Ｎ個の予測された画素値はｉ番目の形状のテンプレートを用いて決定され、当該予測すべき単位はｉ番目の形状のテンプレートに隣接し、ｉ番目の予測された画素値はｉ番目の形状のテンプレートに従って決定され、ｉ＝１，２，・・・，Ｎであり、Ｎは２以上の整数である。
【００７０】
Ｓ９０２：当該残差信号に従って二次元量子化変換係数行列を取得する。
【００７１】
Ｓ９０３：当該残差信号のエネルギ分布に従ってスキャン順序を決定する。
【００７２】
任意選択で、本実施形態では、当該最適な予測された画素値を取得するために使用されるテンプレートがＬ字形テンプレートであるとき、当該スキャン順序は対角スキャンとして決定されるか、または、当該最適な予測された画素値を取得するために使用されるテンプレートが直線形テンプレートであるとき、当該スキャン順序は水平スキャンとして決定されるか、または、当該最適な予測された画素値を取得するために使用されるテンプレートが１形のテンプレートであるとき、当該スキャン順序は垂直スキャンとして決定される。
【００７３】
Ｓ９０４：当該スキャン順序に従って当該二次元量子化変換係数行列をスキャンする。
【００７４】
本実施形態における行列スキャン方法によれば、スキャン順序が残差信号のエネルギ分布に従って決定され、スキャン効率を改善することができる。
【００７５】
上述の方法の実施形態に対応して、図１０に示すように本発明の１実施形態はさらに、
ｉ番目の形状のテンプレートを用いることによって、予測すべき単位の予測された画素値を決定するように構成された決定モジュール１００１であって、当該予測すべき単位はｉ番目の形状のテンプレートに隣接し、ｉ番目の予測された画素値はｉ番目の形状のテンプレートに従って決定され、ｉ＝１，２，・・・，Ｎであり、Ｎは２以上の整数である、決定モジュール１００１と、
当該予測すべき単位のＮ個の予測された画素値内にあり予め設定した条件を満たす予測された画素値を当該予測すべき単位の最適な予測された画素値として選択するように構成された選択モジュール１００２であって、当該予測すべき単位の最適な予測された画素値が符号化に使用される、選択モジュール１００２と
を備える符号器を開示する。
【００７６】
任意選択で、当該符号器はさらに、
当該予測すべき単位の最適な予測された画素値と当該予測すべき単位の元の画素値との差分を計算して残差信号を取得し、当該残差信号に従って二次元量子化変換係数行列を取得し、当該残差信号のエネルギ分布に従ってスキャン順序を決定し、当該スキャン順序に従って当該二次元量子化変換係数行列をスキャンするように構成されたスキャン・モジュール１００３と、
当該予測すべき単位の最適な予測された画素値を取得するために使用されるテンプレートに関する情報を復号器側に送信するように構成された送信モジュール１００４であって、当該テンプレートに関する情報は復号化を実施するために当該復号器側により使用される、送信モジュール１００４と、
を備えてもよい。
【００７７】
任意選択で、決定モジュール１００１が、ｉ番目の形状のテンプレートを用いることによって予測すべき単位の予測された画素値を決定するように構成される特定の実装方式は以下の通りである。
【００７８】
当該決定モジュールが、ｉ番目の形状のテンプレートｉｘを用いることによって当該予測すべき単位内のサブ単位ｓｊの予測された画素値を決定する。サブ単位ｓｊは、当該予測すべき単位内にあり、テンプレートｉｘと同一の形状を有し、テンプレートｉｘに隣接する領域であり、ｊ＝１，２，・・・，Ｍ、ｘ＝１，２，・・・，Ｍであり、Ｍは２以上の整数であり、ｓ１∪ｓ２∪・・・∪ｓＭは当該予測すべき単位に等しく、サブ単位ｓ１、ｓ２、・・・、ｓＭは隣接する再構築された領域から連続的に離れており、テンプレートｉｘは異なるサイズを有する。
【００７９】
決定モジュール１００１が、ｉ番目の形状のテンプレートを用いることによって予測すべき単位の予測された画素値を計算するように構成される特定の実装方式は以下の通りである。
【００８０】
当該決定モジュールは特に、Ｌ字形テンプレート、直線形テンプレート、および１形のテンプレートを用いることによって、当該予測すべき単位の当該予測された画素値を別々に計算するように構成される。
【００８１】
スキャン・モジュール１００３が、残差信号のエネルギ分布に従ってスキャン順序を決定するように構成される特定の実装方式は以下の通りである。
当該スキャン・モジュールは特に、当該最適な予測された画素値を取得するために使用されるテンプレートがＬ字形テンプレートであるとき、当該スキャン順序は対角スキャンであると判定するか、または、当該最適な予測された画素値を取得するために使用されるテンプレートが直線形テンプレートであるとき、当該スキャン順序は水平スキャンであると判定するか、または、当該最適な予測された画素値を取得するために使用されるテンプレートが１形のテンプレートであるとき、当該スキャン順序は垂直スキャンであると判定するように構成される。
【００８２】
フレーム内予測を実施するとき、本実施形態における符号器は少なくとも２つの形状のテンプレートを使用して予測された画素値を取得し、当該少なくとも２つの予測された画素値から最適な予測された画素値を選択する。既存の符号器と比較すると、本実施形態における符号器はフレーム内予測の精度を高めることができ、それにより符号化効率が高まる。
【００８３】
本実施形態における符号器では、符号化プロセスにおけるテンプレート・マッチングに基づくフレーム内予測プロセスに着目していることに留意すべきである。実際、上述のコア・モジュールに加えて、本実施形態における符号器はさらに、図１に示すように変換／量子化およびエントロピ符号化のための他のモジュールを備える。
【００８４】
図１１に示すように、本発明の１実施形態はさらに、
最適なテンプレートを示す情報を受信するように構成された受信モジュール１１０１であって、当該最適なテンプレートは予測すべき単位の最適な予測された画素値を取得するために符号器側により使用されるテンプレートであり、当該予測すべき単位の最適な予測された画素値は当該予測すべき単位のＮ個の予測された画素値内にあり予め設定した条件を満たす予測された画素値であり、当該Ｎ個の予測された画素値は、ｉ番目の形状のテンプレートを用いて符号器側で決定され、当該予測すべき単位はｉ番目の形状のテンプレートに隣接し、ｉ番目の予測された画素値はｉ番目の形状のテンプレートに従って決定され、ｉ＝１，２，・・・，Ｎであり、Ｎは２以上の整数である、受信モジュール１１０１と、
当該最適なテンプレートを用いて当該予測すべき単位の最適な予測された画素値を決定するように構成された予測モジュール１１０２であって、当該予測すべき単位の最適な予測された画素値は復号化に使用される、予測モジュール１１０２と、
を備える復号器を開示する。
【００８５】
使用時に、上述の符号器と本実施形態における復号器とを組み合わせることによって、画像圧縮効率を最大化することができる。
【００８６】
図１２に示すように、本発明の１実施形態はさらに、
予測すべき単位の最適な予測された画素値と当該予測すべき単位の元の画素値との差分を計算して残差信号を取得するように構成された計算モジュール１２０１であって、当該予測すべき単位の最適な予測された画素値は当該予測すべき単位のＮ個の予測された画素値内にあり予め設定した条件を満たす予測された画素値であり、当該Ｎ個の予測された画素値はｉ番目の形状のテンプレートを用いて決定され、当該予測すべき単位はｉ番目の形状のテンプレートに隣接し、ｉ番目の予測された画素値はｉ番目の形状のテンプレートに従って決定され、ｉ＝１，２，・・・，Ｎであり、Ｎは２以上の整数である、計算モジュール１２０１と、
当該残差信号に従って二次元量子化変換係数行列を取得するように構成された変換モジュール１２０２と、
当該残差信号のエネルギ分布に従ってスキャン順序を決定するように構成されたスキャン順序決定モジュール１２０３と、
当該スキャン順序に従って当該二次元量子化変換係数行列をスキャンするように構成されたスキャン・モジュール１２０４と、
を備える行列スキャン装置を開示する。
【００８７】
任意選択で、スキャン順序決定モジュール１２０３が、残差信号のエネルギ分布に従ってスキャン順序を決定するように構成される特定の実装方式は以下の通りである。
当該スキャン順序決定モジュールは特に、当該最適な予測された画素値を取得するために使用されるテンプレートがＬ字形テンプレートであるとき、当該スキャン順序は対角スキャンであると判定するか、または、当該最適な予測された画素値を取得するために使用されるテンプレートが直線形テンプレートであるとき、当該スキャン順序は水平スキャンであると判定するか、または、当該最適な予測された画素値を取得するために使用されるテンプレートが１形のテンプレートであるとき、当該スキャン順序は垂直スキャンであると判定するように構成される。
【００８８】
本実施形態における行列スキャン装置が、残差信号のエネルギ分布に従ってスキャン順序を決定し、これによりスキャン効率を高めることができ、それによりエントロピ符号化性能が高まる。
【００８９】
当該実施形態における方法の機能をソフトウェア機能ユニットの形で実装し独立な製品として販売または使用するとき、当該機能をコンピューティング・デバイス可読記憶媒体に格納してもよい。かかる理解に基づいて、先行技術に寄与する本発明の諸実施形態の部分または技術的解決策の一部をソフトウェア製品の形で実装してもよい。当該ソフトウェア製品は記憶媒体に格納され、コンピューティング・デバイス（パーソナル・コンピュータ、サーバ、モバイルコンピューティング・デバイス、またはネットワーク・デバイスであってもよい）に本発明の諸実施形態で説明した方法のステップの全部または一部を実施させるための幾つかの命令を含む。上述の記憶媒体は、ＵＳＢフラッシュ・ドライブ、取外し可能ハード・ディスク、読取り専用メモリ（ＲＯＭ、Ｒｅａｄ−Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ、Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、磁気ディスク、または光ディスクのような、プログラム・コードを格納できる任意の媒体を含む。
【００９０】
本明細書における実施形態は全て漸進的な方式で説明されている。当該実施形態における同一または類似の部分については、これらの実施形態を参照されたい。各実施形態では他の実施形態からの差分に着目している。
【００９１】
開示した実施形態の上述の説明により、当業者は本発明を実装または利用することができる。当該実施形態への様々な修正は当業者に明らかであり、本明細書で定義した一般的な原理を本発明の範囲から逸脱せずに他の実施形態で実装することができる。したがって、本発明は本明細書で説明した実施形態に限定されず、本明細書で開示した原理と新規性に準拠する最も広い範囲に拡張される。
【符号の説明】
【００９２】
１００１決定モジュール
１００２選択モジュール
１００３スキャン・モジュール
１００４送信モジュール
１１０１受信モジュール
１１０２予測モジュール
１２０１計算モジュール
１２０２変換モジュール
１２０３スキャン順序決定モジュール
１２０４スキャン・モジュール
【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（ａ）】
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【図６（ｂ）】
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【図６（ｃ）】
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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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