(57)【要約】【課題】従来、近傍画素（周辺画素）との相関により圧縮を行うイントラ予測において、規格上で用意されているすべての予測モードに対して評価を行い、予測モードを決定した場合、演算量は膨大となる。【解決手段】予測モード絞込み手段１１は、イントラ予測で使用可能なＮ個のイントラ予測モードのうち、原画像信号に基づいて、予測モードとしては有り得ない予測モードを外してイントラ予測モード候補をＭ（＜Ｎ）個に絞り込む。予測モード候補決定手段１３は、予測モード絞込み手段１１からのＭ個の予測モード候補を、周辺ブロック予測モード記憶手段１４からのイントラ対象ブロックの周辺ブロック（既に評価が決定しているブロック）の予測モード情報に基づいて、更に絞り込む。これにより、予測モード評価手段１２で評価する予測モード候補をより一層絞り込むことができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定画素数のブロック単位で、デジタル画像をイントラ予測モードに対応した前記ブロックの近傍画素との相関により圧縮を行うイントラ予測による画像圧縮装置であって、
前記デジタル画像の入力時に、規格で定められたＮ個（Ｎは２以上の自然数）のイントラ予測モードのうち、前記デジタル画像の前記所定画素数のブロック単位で、各ブロック内の画像情報に応じてＭ個（ＭはＮ未満の自然数）のイントラ予測モードを予測モード候補として絞り込む予測モード絞込み手段と、
前記ブロックの最終的に決定されたイントラ予測モードを記憶する記憶手段と、
前記予測モード絞込み手段により絞り込まれた、予測対象のブロックのＭ個の前記予測モード候補と、前記記憶手段から読み出した前記予測対象のブロックの周辺ブロックのイントラ予測モードとから、予測モード候補を決定する予測モード候補決定手段と、
前記予測モード候補決定手段により決定された予測モード候補を、前記予測モード絞込み手段に入力される前記デジタル画像の前記予測対象のブロックの情報に基づいて評価を行い、最終的な予測モードを決定すると共に、その予測モードを前記記憶手段に記憶する予測モード評価手段と
を有することを特徴とする画像圧縮装置。
【請求項２】
所定画素数のブロック単位で、デジタル画像をイントラ予測モードに対応した前記ブロックの近傍画素との相関により圧縮を行うイントラ予測による画像圧縮を、コンピュータにより実行させる画像圧縮プログラムであって、
前記コンピュータを、
前記デジタル画像の入力時に、規格で定められたＮ個（Ｎは２以上の自然数）のイントラ予測モードのうち、前記デジタル画像の前記所定画素数のブロック単位で、各ブロック内の画像情報に応じてＭ個（ＭはＮ未満の自然数）のイントラ予測モードを予測モード候補として絞り込む予測モード絞込み手段と、
前記ブロックの最終的に決定されたイントラ予測モードを記憶する記憶手段と、
前記予測モード絞込み手段により絞り込まれた、予測対象のブロックのＭ個の前記予測モード候補と、前記記憶手段から読み出した前記予測対象のブロックの周辺ブロックのイントラ予測モードとから、予測モード候補を決定する予測モード候補決定手段と、
前記予測モード候補決定手段により決定された予測モード候補を、前記予測モード絞込み手段に入力される前記デジタル画像の前記予測対象のブロックの情報に基づいて評価を行い、最終的な予測モードを決定すると共にその予測モードを前記記憶手段に記憶する予測モード評価手段と
して機能させることを特徴とする画像圧縮プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は画像圧縮装置及び画像圧縮プログラムに係り、特にイントラ予測により画像を圧縮する画像圧縮装置及び画像圧縮プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
デジタル画像を圧縮符号化するための画像圧縮手法の中で近傍画素との相関により圧縮を行うイントラ予測（面内予測）という手法がある（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）。例として図４を用いてＭＰＥＧ  ＡＶＣ／Ｈ.２６４（以下Ｈ.２６４）でのイントラ予測について説明する。イントラ予測では、被イントラ予測対象ブロック内の４×４の画素ａ〜ｐに対して、被イントラ予測対象ブロックに隣接する周辺画素（以下、近傍画素又は隣接画素ともいう）Ａ〜Ｍの値を用いて予測画面を作成する。
【０００３】
Ｈ.２６４では図４に１０１〜１０９で示すように、規格によってモード（ｍｏｄｅ）０〜モード８までの９種類のイントラ予測モードが規定されている。例えば、モード０の場合、図４に１０１で示すように、被イントラ予測対象ブロック内の１列目の画素ａ，ｅ，ｉ，ｍの予測値を周辺画素Ａを用いて生成し、２列目の画素ｂ，ｆ，ｊ，ｎの予測値を周辺画素Ｂを用いて生成し、３列目の画素ｃ，ｇ，ｋ，ｏの予測値を周辺画素Ｃを用いて生成し、４列目の画素ｄ，ｈ，ｌ，ｐの予測値を周辺画素Ｄを用いて生成するモードである。
【０００４】
そして、イントラ予測方法では、これら９種類のモードで生成したそれぞれの予測画像（予測値）と、対象となる原画像との残差を計算し、これが最終的に符号化したときに符号量の少ないイントラ予測モードを選択する。残差成分は直交変換、量子化などが施され、選択されたモード番号と共に符号化される。復号化は逆直交変換、逆量子化などで残差成分を抽出し、モード番号から予測画像を生成し、差分を加えて元の画像を再現する。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３０４７２４号公報
【非特許文献１】大久保  榮監修、「Ｈ.２６４／ＡＶＣ教科書」、株式会社インプレス、２００４年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかるに、ＭＰＥＧ  ＡＶＣ／Ｈ.２６４に代表されるような画像圧縮方法を採用した従来の画像圧縮装置では、近傍画素（周辺画素）との相関により圧縮を行うイントラ予測（画内予測）において、規格上で用意されているすべての予測モードに対して評価を行い、予測モードを決定した場合、演算量は膨大となる。
【０００７】
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、効果的に予測モードを絞り込み、画質劣化を最低限に抑えつつ演算量を低減し得る画像圧縮装置及び画像圧縮プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、第１の発明は、所定画素数のブロック単位で、デジタル画像をイントラ予測モードに対応したブロックの近傍画素との相関により圧縮を行うイントラ予測による画像圧縮装置であって、デジタル画像の入力時に、規格で定められたＮ個（Ｎは２以上の自然数）のイントラ予測モードのうち、デジタル画像の所定画素数のブロック単位で、各ブロック内の画像情報に応じてＭ個（ＭはＮ未満の自然数）のイントラ予測モードを予測モード候補として絞り込む予測モード絞込み手段と、ブロックの最終的に決定されたイントラ予測モードを記憶する記憶手段と、予測モード絞込み手段により絞り込まれた、予測対象のブロックのＭ個の予測モード候補と、記憶手段から読み出した予測対象のブロックの周辺ブロックのイントラ予測モードとから、予測モード候補を決定する予測モード候補決定手段と、予測モード候補決定手段により決定された予測モード候補を、予測モード絞込み手段に入力されるデジタル画像の予測対象のブロックの情報に基づいて評価を行い、最終的な予測モードを決定すると共にその予測モードを記憶手段に記憶する予測モード評価手段とを有することを特徴とする。
【０００９】
また、上記の目的を達成するため、第２の発明は、所定画素数のブロック単位で、デジタル画像をイントラ予測モードに対応したブロックの近傍画素との相関により圧縮を行うイントラ予測による画像圧縮を、コンピュータにより実行させる画像圧縮プログラムであって、コンピュータを第１の発明の各手段として機能させることを特徴とする。
【００１０】
第１及び第２の発明では、規格で定められたＮ個のイントラ予測モードのうち、デジタル画像の所定画素数のブロック単位で、各ブロック内の画像情報に応じてＭ個のイントラ予測モードを予測モード候補として絞り込み、更に、そのＭ個のイントラ予測モード候補を、記憶手段から読み出した予測対象のブロックの周辺ブロックのイントラ予測モードとから、予測モード候補を決定するようにしたため、予測モード候補をより一層絞り込むことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、各ブロック内の画像情報に応じてＭ個のイントラ予測モードを予測モード候補として絞り込み、更に、そのＭ個のイントラ予測モード候補を、予測対象のブロックの周辺ブロックのイントラ予測モードから、予測モード候補を決定することにより、予測モード候補をより一層絞り込むようにしたため、予測モードの評価を行う予測モード候補の数を極力少なくすることにより、最終的に予測モード候補から予測モードを評価して決定する演算量を大幅に削減することができ、画質劣化が少なく、かつ、全体の演算量を抑えた画像圧縮が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、本発明の実施の形態について図面と共に説明する。図１は本発明になる画像圧縮装置の一実施の形態のブロック図を示す。同図において、圧縮対象のデジタル画像信号である原画像信号は、予測モード絞込み手段１１に供給され、ここでイントラ予測で使用可能な例えば全部で９種類のイントラ予測モードのうち、原画像信号に基づいて９未満の数に絞り込まれたイントラ予測モード候補を生成すると共に、予測モード絞込み手段１１をそのまま経由して予測モード評価手段１２に供給される。
【００１３】
予測モード絞込み手段１１によるイントラ予測モードの絞込みの具体的手法としては、前記特許文献１等に開示されている公知の方法を用いることができる。このイントラ予測モード絞込み方法について、図２を用いて説明する。対象となる被イントラ予測対象ブロック内の縦方向４画素、横方向４画素の各画素に対して、図２（Ａ）に示すように、左右方向の隣接画素同士の差分（相関）を計算し、その総和を求める。同様に、図２（Ｂ）に示すように、上下方向の隣接画素同士の差分（相関）を計算し、その総和を求める。
【００１４】
そして、それら計算した２つの総和のうちの小さい方、すなわち相関が高い方をイントラ予測モード候補とする。例えば、左右方向の総和が上下方向の総和よりも小さければ、上下方向の近傍画素との相関を利用する図４のモード０を候補から除外する。一方、上下方向の総和が左右方向の総和よりも小さければ、左右方向の近傍画素との相関を利用する図４のモード１を候補から除外する。
【００１５】
続いて、予測モード絞込み手段１１は、上記と同様に、対象となる被イントラ予測対象ブロック内の縦方向４画素、横方向４画素の各画素に対して、図２（Ｃ）に示すように、右斜め方向の隣接画素同士の差分（相関）を計算し、その総和を求め、また、図２（Ｄ）に示すように、左斜め方向の隣接画素同士の差分（相関）を計算し、その総和を求めた後、総和の小さい方をイントラ予測モード候補とする。例えば、右斜め方向の総和が左斜め方向の総和よりも小さければ、左斜め方向の近傍画素との相関を利用する図４のモード４を候補から除外する。一方、左斜め方向の総和が右斜め方向の総和よりも小さければ、右斜め方向の近傍画素との相関を利用する図４のモード３を候補から除外する。
【００１６】
図４のモード５からモード８に対しては、その方向性からモード０とモード３が選ばれた場合はモード７を候補とし、それ以外を除外するなどの方法で候補を絞り込むことができる。これらの方法により正確な評価を予測モード評価手段１２で行う前に予め予測モード候補を絞っておく。
【００１７】
本実施の形態では、更に予測モード絞込み手段１１によって絞り込まれたイントラ予測モード候補を、予測モード候補決定手段１３が周辺ブロック予測モード記憶手段１４によって記憶された周辺ブロック予測モード情報に基づいて、更に予測モード候補を絞り込む。具体的には、予測モード候補決定手段１３は、予測モード絞込み手段１１によって、例えば、対象となる被イントラ予測対象ブロックにおいてモード０とモード３が予測モード候補に絞り込まれており、かつ、周辺ブロック予測モード記憶手段１４からの被イントラ予測対象ブロックの周辺ブロックの予測モードがすべてモード０だった場合は、被イントラ予測対象ブロックがモード０の可能性が極めて高いので、モード３を候補から外して、予測モード候補をモード０に決定する処理を行う。
【００１８】
また、予測モード候補決定手段１３は、予測モード絞込み手段１１によって、例えば、対象となる被イントラ予測対象ブロックにおいてモード０とモード３が予測モード候補に絞り込まれており、かつ、周辺ブロック予測モード記憶手段１４からの被イントラ予測対象ブロックの周辺ブロックの予測モードがすべてモード５だった場合は、被イントラ予測対象ブロックがモード５である可能性が高いため、モード０とモード３を予測モード候補から外して、予測モード候補をモード５に決定する処理を行う。
【００１９】
図１の予測モード評価手段１２は、入力された原画像信号に対して、予測モード候補決定手段１３により決定された予測モード候補を使用して、予測モードの評価を行い、最終的にイントラ予測モードを決定する。具体的には、まず、予測モード候補決定手段１３により決定された予測モード候補による予測画像のそれぞれについて、予測画像と原画像信号との差分信号を求める。ここで、「予測画像」とは、周辺画素の値だけを用いて生成した４×４画素の画像であって、例えば、図４に１０１で示すモード０が予測モード候補の場合、その予測画像は、周辺画素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの値だけを用いて生成した画像であり、周辺画素Ａ〜Ｄの各値を例えば、Ａ＝１０、Ｂ＝２０、Ｃ＝３０、Ｄ＝４０とすると、予測画像は図３（Ａ）に示す４×４画素の画像となる。
【００２０】
また、図４に１０５で示すモード４が予測モード候補の場合、その予測画像は、周辺画素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｉ、Ｅ、Ｆ、Ｇの値だけを用いて生成した４×４画素の画像であり、それら周辺画素の各値を例えば、Ａ＝１０、Ｂ＝２０、Ｃ＝３０、Ｉ＝５０、Ｅ＝６０、Ｆ＝７０、Ｇ＝８０とすると、予測画像は図３（Ｂ）に示す４×４画素の画像となる。
【００２１】
ここで、原画像信号が、例えば図３（Ｃ）に示す４×４画素の画像であるものとすると、図３（Ａ）に示したモード０の予測画像との差分を求めると、その差分信号は図３（Ｄ）に示す４×４画素の画像となる。また、原画像信号と図３（Ｂ）に示したモード４の予測画像との差分を求めると、その差分信号は図３（Ｅ）に示す４×４画素の画像となる。
【００２２】
続いて、図１の予測モード評価手段１２は、得られた上記の各差分信号に対して直交変換を行って得られた直交変換成分の総和を求め、その直交変換成分の総和を比較し、最も総和の小さな予測画像の予測モード候補を、最終的にイントラ予測モードとして決定する。上記の図３の例ではモード４の方が原画像に「似ている」としてイントラ予測モードとして決定される。
【００２３】
なお、予測モード評価手段１２は、予測モード候補決定手段１３により決定された予測モード候補が一つしかない場合は、その予測モード候補をイントラ予測符号化に使用するイントラ予測モードとして決定する。
【００２４】
予測モード評価手段１２により決定されたイントラ予測モードは、周辺ブロック予測モード記憶手段１４に供給されて記憶される一方、決定されたイントラ予測モードとその予測画像等の予測結果が、次段の符号化部へ出力される。
【００２５】
このように、本実施の形態によれば、予測モード絞込み手段１１で予測モードとしてはありえないモードを外して絞り込むことで予測モード候補となったモードに対して、更に被イントラ予測対象ブロックの周辺ブロック（これは既に評価が決定しているブロック）の予測モード情報を適応的に考慮し、更にモードの絞込みを行うことによって、演算量をより一層抑えることができる。
【００２６】
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、例えば、上記の実施の形態に、周辺ブロックの予測モードによる対象予測モードの絞り込みを行うかどうかを選択できる機能を付加し、画面サイズの変更など演算量を抑えたい場合と、そうでない場合で絞り込み機能を選択するような構成とするようにしてもよい。
【００２７】
また、本発明は、コンピュータを、図１の各手段１１〜１４として機能させるためのコンピュータプログラムも包含するものである。この場合、コンピュータプログラムは、記録媒体に記録されてコンピュータに取り込まれてもよいし、ネットワークを介して配信されてコンピュータに取り込まれてもよく、更には、ファームウェアとして装置内に組み込まれていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の動画像圧縮装置の一実施の形態のブロック図である。
【図２】図１中の予測モード絞込み手段の動作説明図である。
【図３】図１中の予測モード評価手段の評価動作の一例の説明図である。
【図４】イントラ予測におけるモードの説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
１１  予測モード絞込み手段
１２  予測モード評価手段
１３  予測モード候補決定手段
１４  周辺ブロック予測モード記憶手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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