图像预测解码装置、方法、以及编码/解码系统和方法
【专利说明】图像预测解码装置、方法、以及编码/解码系统和方法
[0001]本申请是申请日为2009年12月25日，申请号为200980147613.5，发明名称为“图像预测编码装置、方法和程序、图像预测解码装置、方法和程序、以及编码/解码系统和方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明涉及图像预测编码装置、方法和程序、图像预测解码装置、方法和程序、以及编码/解码系统和方法，特别涉及伴有画面内预测的图像预测编码/解码。
【背景技术】
[0003]为了高效地进行静态图像数据和动态图像数据的传送和蓄积，使用压缩编码技术。在动态图像的情况下，广泛使用MPEGl?4或H.261?H.264的方式。
[0004]在这些编码方式中，在将作为编码对象的图像分割成多个块之后，进行编码/解码处理。在MPEG4或H.264中，为了进一步提高编码效率，在画面内的预测编码中，使用位于与对象块相同的画面内的邻接的已再现的图像信号(对被压缩的图像数据进行复原后的图像信号)生成预测信号后，对从对象块的图像信号中减去预测信号而得到的残差信号进行编码。在画面间的预测编码中，参照位于与对象块不同的画面内的邻接的已再现的图像信号，进行运动的校正，生成预测信号，对从对象块的图像信号中减去预测信号而得到的残差?目号进行编码。
[0005]具体而言，在H.264的画面内预测编码中，采用了在规定方向插值与作为编码对象的块邻接的已再现的像素值来生成预测信号的方法。图15是用于说明在H.264中使用的画面内预测方法的示意图。在图15㈧中，块1302是对象块，由与该对象块的边界邻接的像素A?M(邻接像素1301)构成的像素组是邻接区域，是在过去的处理中已再现的图像信号。该情况下，向下方拉伸邻接像素1301中的位于对象块1302正上方的已再现像素A?D来生成预测信号。并且，在图15(B)中，向右拉伸邻接像素1303中的位于对象块1304左侧的已再现像素I?L来生成预测信号。生成预测信号的具体方法例如记载于专利文献I中。这样，对利用图15(A)?图15(1)所示的方法生成的9个预测信号，分别取得与对象块的像素信号之间的差分，将差分值最小的预测方法作为最佳预测方法。这些插值方法能够如图16那样总结。图16的箭头表示拉伸已再现像素的方向，在各方向中记载的编号是各自的识别编号(也称为“预测模式”)。另外，在通过周边的已再现像素的平均来生成预测信号的方法中，如图15(C)所示，赋予识别编号“2”，在图16中示出“DC”。即，图16示出没有拉伸已再现像素的方向识别编号“2”的方法(通过周边的已再现像素的平均来生成预测信号的方法)、以及通过箭头示出拉伸已再现像素的方向的8个方法，示出合计9个方法。
[0006]专利文献1:美国专利公报第6765964号
[0007]但是，在现有技术的画面内预测信号生成方法中，将正方形的块作为对象，所以，存在针对与已再现像素的某个边界分开较远的像素的预测精度降低的课题。例如，使用图15(A)，考虑影像的信号在垂直方向稍微变化的情况。该情况下，关于对象块1302中位于上方的像素(例如位于邻接像素I的右侧的像素)，即使利用邻接像素A?D近似，误差也很小，但是，关于对象块1302中位于下方的像素(例如位于邻接像素L的右侧的像素)，由于与邻接像素A?D较远，所以，当利用邻接像素A?D近似时，误差较大。其结果，编码量增加，压缩的效率降低。图15(A)以外的预测方法也示出同样的倾向。
【发明内容】
[0008]因此，本发明的目的在于，解决上述课题，提高针对与对象块的边界分开较远的像素的预测精度，提高编码效率。
[0009]为了实现上述目的，本发明的图像预测编码装置的特征在于，具有:区域分割单元，其将输入图像分割为多个块；预测信号生成单元，其针对所述多个块中作为处理对象的对象块所包含的像素信号，生成预测信号；残差信号生成单元，其生成所述对象块的像素信号与所述生成的预测信号之间的残差信号；信号编码单元，其对所述残差信号进行编码，从而生成压缩信号；以及存储单元，其对所述压缩信号进行复原，存储复原后的信号作为再现像素信号，所述预测信号生成单元将所述对象块再分割为多个小区域，所述小区域中的至少一个为非正方形，所述非正方形的小区域的第I边的长度比与所述第I边不同的第2边的长度长。
[0010]另外，在上述图像预测编码装置中，优选构成为，所述预测信号生成单元使用与所述第I边相邻的已再现的像素信号，生成所述非正方形的小区域的预测信号。
[0011]并且，在上述图像预测编码装置中，优选构成为，所述非正方形的小区域的所述第I边与已再现的像素相邻，所述第2边不与已再现的像素相邻，所述预测信号生成单元使用与所述第I边相邻的已再现的像素信号，生成所述非正方形的小区域的预测信号。
[0012]并且，在上述图像预测编码装置中，优选构成为，所述信号编码单元对表示所述小区域的预测信号的生成方法的预测信号生成关联信息进行编码，将通过该编码而得到的信号与所述压缩信号一起输出。
[0013]为了实现上述目的，本发明的图像预测解码装置的特征在于，具有:输入单元，其其输入包含残差信号和预测信号生成关联信息的压缩图像数据，其中，该残差信号是这样生成的:将图像分割为多个块，进一步将所述块再分割为多个小区域，所述小区域中的至少一个为非正方形，所述非正方形的小区域的第I边的长度比与所述第I边不同的第2边的长度长，对所述小区域所包含的像素信号进行预测编码，该预测信号生成关联信息表示所述预测编码中的所述小区域的预测信号的生成方法；复原单元，其从所述压缩图像数据中提取所述小区域的残差信号，将其复原为再现残差信号；预测信号生成单元，其从所述压缩图像数据中提取所述预测信号生成关联信息，根据所述预测信号生成关联信息生成所述小区域的预测信号；图像复原单元，其将所述小区域的所述预测信号与所述再现残差信号相加，从而复原所述小区域的像素信号；以及存储单元，其存储所述复原后的像素信号作为再现像素信号，所述预测信号生成单元使用与所述第I边相邻的已再现的像素信号，生成所述非正方形的小区域的预测信号。
[0014]另外，在上述图像预测解码装置中，优选构成为，所述非正方形的小区域的所述第I边与已再现的像素相邻，所述第2边不与已再现的像素相邻。
[0015]并且，在上述图像预测解码装置中，优选构成为，所述预测信号生成单元由所述预测信号生成关联信息确定所述小区域的形状，与所确定的小区域的形状相应地根据所述预测信号生成关联信息，生成所述小区域的预测信号。
[0016]并且，在上述图像预测解码装置中，优选构成为，所述复原单元由所述预测信号生成关联信息确定所述小区域的形状，与所确定的小区域的形状相应地进行逆量化和逆频率转换，从而将所述小区域的残差信号复原为所述再现残差信号。
[0017]但是，上述图像预测编码装置的发明还能够记载为图像预测编码方法的发明和图像预测编码程序的发明，能够如下所述来记载。
[0018]本发明的图像预测编码方法由图像预测编码装置执行，该图像预测编码方法的特征在于，该图像预测编码方法具有以下步骤:区域分割步骤，将输入图像分割为多个块；预测信号生成步骤，针对所述多个块中作为处理对象的对象块所包含的像素信号，生成预测信号；残差信号生成步骤，生成所述对象块的像素信号与所述生成的预测信号之间的残差信号；信号编码步骤，对所述残差信号进行编码，从而生成压缩信号；以及存储步骤，对所述压缩信号进行复原，存储复原后的信号作为再现像素信号，在所述预测信号生成步骤中，将所述对象块再分割为多个小区域，所述小区域中的至少一个为非正方形，所述非正方形的小区域的第I边的长度比与所述第I边不同的第2边的长度长。
[0019]另外，优选在所述预测信号生成步骤中，使用与所述第I边相邻的已再现的像素信号，生成所述非正方形的小区域的预测信号。
[0020]并且，优选所述非正方形的小区域的所述第I边与已再现的像素相邻，所述第2边不与已再现的像素相邻，在所述预测信号生成步骤中，使用与所述第I边相邻的已再现的像素信号，生成所述非正方形的小区域的预测信号。
[0021]并且，优选在所述预测信号生成步骤中，对表示所述小区域的预测信号的生成方法的预测信号生成关联信息进行编码，将通过该编码而得到的信号与所述压缩信号一起输出。
[0022]本发明的图像预测编码程序的特征在于，该图像预测编码程序使计算机作为以下单元进行工作:区域分割单元，其将输入图像分割为多个块；预测信号生成单元，其针对所述多个块中作为处理对象的对象块所包含的像素信号，生成预测信号；残差信号生成单元，其生成所述对象块的像素信号与所述生成的预测信号之间的残差信号；信号编码单元，其对所述残差信号进行编码，从而生成压缩信号；以及存储单元，其对所述压缩信号进行复原，存储复原后的信号作为再现像素信号，所述预测信号生成单元将所述对象块再分割为多个小区域，所述小区域中的至少一个为非正方形，所述非正方形的小区域的第I边的长度比与所述第I边不同的第2边的长度长。
[0023]另一方面，上述图像预测解码装置的发明还能够记载为图像预测解码方法的发明和图像预测解码程序的发明，能够如下所述来记载。
[0024]本发明的图像预测解码方法由图像预测解码装置执行，该图像预测解码方法的特征在于，该图像预测解码方法具有以下步骤:输入步骤，输入包含残差信号和预测信号生成关联信息的压缩图像数据，其中，该残差信号是这样生成的:将图像分割为多个块，进一步将所述块再分割为多个小区域，所述小区域中的至少一个为非正方形，所述非正方形的小区域的第I边的长度比与所述第I边不同的第2边的长度长，对所述小区域所包含的像素信号进行预测编码，该预测信号生成关联信息表示所述预测编码中的所述小区域的预测信号的生成方法；复原步骤，从所述压缩图像数据中提取所述小区域的残差信号，将其复原为再现残差信号；预测信号生成步骤，从所述压缩图像数据中提取所述预测信号生成关联信息，根据所述预测信号生成关联信息生成所述小区域的预测信号；图像复原步骤，将所述小区域的所述预测信号与所述再现残差信号相加，从而复原所述小区域的像素信号；以及存储步骤，存储所述复原后的像素信号作为再现像素信号，在所述预测信号生成步骤中，使用与所述第I边相邻的已再现的像素信号，生成所述非正方形的小区域的预测信号。
[0025]另外，优选所述非正方形的小区域的所述第I边与已再现的像素相邻，所述第2边不与已再现的像素相邻。
[0026]并且，优选在所述预测信号生成步骤中，由所述预测信号生成关联信息确定所述小区域的形状，与所确定的小区域的形状相应地根据所述预测信号生成关联信息，生成所述小区域的预测信号。
[0027]并且，优选在所述复原步骤中，由所述预测信号生成关联信息确定所述小区域的形状，与所确定的小区域的形状相应地进行逆量化和逆频率转换，从而将所述小区域的残差信号复原为所述再现残差信号。
[0028]本发明的图像预测解码程序的特征在于，该图像预测解码程序使计算机作为以下单元进行工作:输入单元，其输入包含残差信号和预测信号生成关联信息的压缩图像数据，其中，该残差信号是这样生成的:将图像分割为多个块，进一步将所述块再分割为多个小区域，所述小区域中的至少一个为非正方形，所述非正方形的小区域的第I边的长度比