[发明专利]编码和解码装置、编码和解码方法以及程序

说明书

技术领域

本发明涉及二维信号的编码以及解码装置，特别涉及使用预测残差的多值二维信号的编码以及解码装置。

背景技术

以往，在将以图像信号为代表的二维信号存储在记录介质中的情况下或通过网络进行传输的情况下，此种预测编码方式被使用在数据压缩上，所述数据压缩用于有效地利用记录介质或传输路径。

作为以往的预测编码的一般方式，存在根据已经完成编码的邻接像素(上/左/左上等)预测关注像素的值并对残差进行编码的方式(例如参考专利文献1)。图10表示一般的预测方式的例子。行列预测是根据左侧和上侧的像素A、C来预测关注像素X的值，平均预测是根据左侧和右上侧的像素A、D来预测关注像素X的值，平面预测是根据左侧、左上侧、以及上侧的像素A、B、C来预测关注像素的值。这些方式中的任一个预测值的计算式都是简单的，仅是那种情况的话，处理速度也是很快速的。对于采用这种方式的预测编码，代表的有JPEG-LS。

作为以往的预测编码的其他方式有如下方式：首先对从源图像每隔固定像素进行了二次采样(sub-sampling)的低析像度图像进行编码，接着根据已编码像素通过插值来预测剩下的未编码像素的值，并对其残差进行编码(例如参考非专利文献1、专利文献2、3)。作为这种方式的优点而列举了能够实现析像度改进(progressive)功能。由此，即使是巨大的图像也能够仅提取出低析像度分量而进行解码显示，并可缩短用户认识的等待时间。

在具有析像度改进功能的预测编码中，根据已编码的像素来预测未编码的像素的方式中有仅使用前析像度的像素来进行预测的方式(例如参考 非专利文献1、专利文献3等)、以及并用前析像度和现析像度的像素的方式(例如参考专利文献2的0004段)。

另外，作为适于预测残差编码的可变长度码公知有霍夫曼码、Golomb-Rice码等。特别的Golomb-Rice码是将信号值作为“一元码”+“k比特固定长度码(k为有效位数的推定值)”而输出，由于为越接近0的值码长越短，因此作为预测残差的简易编码被公知。另外，Golomb-Rice编码在应编码的信号值的有效位与k值一致的情况下，由于码长最短，因此设计出根据此前出现的残差的值和前后关系来预测最优的k值的适应型Golomb-Rice码。例如在专利文献4记载的适应型Golomb-Rice编码方式是根据预测残差d的统计来预测最优的K值。具体地说，累计此前出现的预测残差d的绝对值，根据其总和a以及累积次数n来估计平均的有效位数k。

非专利文献1：“Fast Progressive Lossless Image Compression”，Proceedings of the 1994 IST/SPIE，1994/02；

专利文献1：美国专利文献第5680129号说明书；

专利文献2：专利文献第2501598号；

专利文献3：日本专利文献特开2005-198014号公报；

专利文献4：美国专利文献第5764374号说明书。

发明内容

预测编码方式利用在空间上接近的像素的相关性高来根据已经完成编码的接近像素预测关注像素的值，并对预测值和实际的像素值的差进行编码。由此，预测精度越高，差越收敛在小的值的范围，从而能够通过可变长度码有效地进行压缩。但是，在具有以往的析像度改进功能的预测编码方式中，存在由于难以提高预测精度因此难以提高压缩率的问题。其理由如下所述。

首先，在根据已编码像素预测未编码像素的值时，在仅使用前析像度的像素的以往方式的情况下，由于产生必须利用从想要编码的关注像素分离的已编码像素的情况，因此插值精度降低的像素产生较多。例如，对如 图11所示的图像，每两个像素以一个像素的比例在纵横方向上间拔，在将○标记的像素编码为低析像度图像，并根据○标记的像素通过插值对剩下的·标记的像素进行预测的情况下，邻接的已编码的像素仅存在上下侧向的像素Y的插值精度比在左上、左下、右上、右下侧向已编码像素邻接的像素X的插值精度低。这是由于像素X通过根据附近四个像素的二维的内插能够高精度地进行预测，与此相对，像素Y基于上下两个像素的一维的内插进行预测。当然，如专利文献2的图7所示，也能使用周围的四个已编码像素的值通过矩阵运算来以二维内插的方式预测像素Y的值，但Y不位于四个像素的中心，因此预测式变得复杂，相比来说精度不如像素X那样高。