[发明专利]图像编码/图像解码方法以及图像编码/图像解码装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于运动图像或静止图像的图像编码方法和图像解码方法、图像编码装置、图像解码装置、图像编码程序以及图像解码程序。 

背景技术

近年来，人们希望将与现有技术相比编码效率大幅提高的视频编码方法推进为与ITU-T和ISO/IEC相关的ITU-TRec.H.264和ISO-IEC14496-10(以下称为“H.264”)。例如ISO/IECMPEG-1、2、4，ITU-TH.261、H.263的传统编码系统在正交变换频域(DCT系数)上执行帧内预测，以减少变换系数的编码位的数量。与常规的视频编码系统(ISO/IECMPEG-1、2、4)的帧内预测相比，H.264通过采用空间区域(像素区域)中的方向预测(非专利文献1)来实现高预测效率。 

在H.264高规格(high profile)等中，针对辉度信号定义了三种帧内预测系统，并可以以宏块(16×16像素块)为单位选择其中的一个系统。这些预测系统分别被称为4×4像素预测、8×8像素预测以及16×16像素预测。 

针对16×16像素预测，定义了四个编码模式，其分别被称为垂直预测、水平预测、DC预测以及平面预测。经过解块滤波器之前的、周围的被解码的宏块的像素值被用作参考像素值，并被用于预测处理。 

4×4像素预测将宏块中的辉度信号分成16个4×4像素块，并为每个4×4像素块选择九个模式中的一个。除了利用可用参考像素的平均值进行预测的DC预测(模式2)之外，九个模式中的每个均具有以22.5度为单位的预测方向，并利用参考像素在预测方向上外插宏块， 来生成预测值。对每一个宏块，4×4像素预测的模式信息需要16个信息项。因为4×4像素预测的预测处理单位小，因此可以对具有复杂纹理的图像执行比较高效的预测。然而，该4×4像素预测仅仅通过简单地在预测方向上复制内插值来执行预测，因此存在如下问题：当相对于参考像素的距离增大时，预测误差增大。 

8×8像素预测将宏块中的辉度信号分成四个8×8像素块，并为每个8×8像素块选择九个模式中的任一个。8×8像素预测模式是利用与4×4像素预测相同的框架进行设计的，8×8像素预测模式对已编码的参考像素执行三抽头的滤波，并包括通过平坦化用于预测的参考像素对编码失真进行平均化的处理。但是，与4×4像素预测相似，存在如下问题：随着相对于参考像素的距离的增加，预测越来越不正确。由于与4×4像素预测相比，相对于参考像素的距离变长，所以存在如下问题：对具有复杂纹理的图像，无法预期预测精度。 

8×8像素预测是仅由H.264高规格规定的预测单位，并且是特别为了提高高分辨率图像的编码效率而引入的。在4×4像素预测中使用4×4像素变换器/量化块大小，而在8×8像素预测中使用8×8像素变换器/量化块大小。换句话说，通过预测块形状来限定变换器/量化块大小。由于针对预测块形状要考虑主规格(main profile)和高规格的兼容性，在一个标准中，8×8像素预测和4×4像素预测无法共存于一个宏块中。 

为了减少模式信息的编码位的数量，H.264的4×4像素预测或8×8像素预测通过利用相邻块的模式信息的相关水平来预测模式信息，从而减少编码位的数量。在模式信息的预测正确时，编码1位的标志，而在不正确时，进一步编码3位的数据，由此减少了模式信息的编码位的数量。然而，如果在宏块中几乎不产生误差信号时选择4×4像素预测，则必须编码最少16位(最多64位)，这导致编码效率大幅降低。 

JP-A 2003-323736(特开)提出了一种通过在帧内进行块匹配，并从编码的参考图像填补预测块的预测值来执行预测的系统。该系统 是一种假定帧中的任意编码块的图像与要预测的块的图像相似的预测方法，并具有如下问题：在帧中的块的相关性低时，预测精度差。必须对示出预测中使用的参考图像的位置的位移量进行编码，这导致模式信息的编码位的数量增加。 

发明内容

如上所述，在通过H.264高规格中规定的方法从编码的参考图像生成基于预测模式的内插像素，并通过在由预测模式规定的预测方向上复制内插像素来生成预测图像信号的情况下，存在如下问题：随着预测像素和参考像素之间的在预测方向上的距离增加，预测误差增大，这导致预测块形状在宏块中不能共存，并且无法减少模式信息的编码位的数量。