[发明专利]图像处理设备、图像处理方法和程序

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理设备、图像处理方法和程序，且具体地说，涉及能够提高通过帧间预测产生的预测图像的质量的图像处理设备、图像处理方法和程序。

背景技术

近年来，以数字格式操作图像信息的设备以及在那时，为了高效地传送和累积信息，压缩编码图像已经得到广泛应用。该设备使用对图像信息特定的冗余度并采用基于比如离散余弦变换之类的正交变换和运动补偿(例如，MPEG(运动图像专家组阶段)标准)压缩图像的方法。

具体地说，MPEG 2(ISO/IEC 13818-2)被定义为通用的图像编码方法。MPEG 2是对于隔行扫描图像和逐行扫描图像和对于标准清晰度图像和高清晰度图像定义的标准。MPEG 2现今广泛地用于专业应用和消费者应用。通过使用MPEG 2压缩标准并向720×480像素的标准分辨率隔行图像分配4到8Mbps的编码量(位速率)和向1920×1088像素的高清晰度隔行图像分配18到22Mbps的编码量，可以实现高压缩比和优秀的图像质量。

MPEG 2意在提供主要与广播适应的高分辨率编码，因此，MPEG 2不支持具有低于MPEG 1的编码量的编码量，也就是，压缩比高于MPEG 1的压缩比的编码方法。但是，因为移动电话变得更广泛地使用，这种编码方法的需求正在增加。因此，已经标准化了MPEG 4编码方法。例如，在1998年12月MPEG 4图像编码方法被批准为国际标准ISO/IEC 14496-2。

另外，近年来，为了编码电视会议的图像，已经进行了被称为H.26L(ITU-T Q6/16VCEG)的标准的标准化。在H.26L中，与比如MPEG 2和MPEG 4之类的现有的编码标准比较，编码和解码操作需要大量计算。但是，已知H.26L可以实现更高的编码效率。此外，作为MPEG 4的活动的一部分，已经进行了被称为增强-压缩视频编码的联合模型的标准化。该增强-压缩视频编码的联合模型基于H.26L并包括H.26L不支持的功能，因此可以实现更高的编码效率。在2003年3月，增强-压缩视频编码的联合模型被批准为国际标准，作为H.264和MPEG-4部分10(高级视频编码；在下文中，称为“AVC”)。

另外，例如，在H.264/AVC中，使用在各帧或各场之间的相关性执行帧间预测。在这种帧间预测中执行的运动补偿处理中，通过平移表示参考图像的部分区域的运动补偿块，来通过帧间预测产生预测的图像(以下称为“帧间预测的图像”)。更具体地说，通过根据表示在各帧或各场之间的运动的运动矢量平移运动补偿块中的像素值来产生帧间预测的图像。

例如，如图1的“A”所示，如果在第(t-1)帧的图像中的面部11被平移到第t帧的图像中的右边，则在运动补偿处理中第(t-1)帧的图像被定义为参考图像，如图1的“B”所示。因此，获得指示右向的运动矢量。此后，如图1的“B”所示，根据该运动矢量将参考图像中包括面部11的运动补偿块12平移到右边。产生这种图像作为第t帧中的帧间预测的图像。

注意到，为了简单起见，在图1中，使用两个帧：第(t-1)帧和第t帧执行帧间预测。但是，实际上，使用的帧的数目不限于2。

另外，在H.264/AVC的运动补偿处理中，运动矢量的分辨率可以增加到分数像素的精度，比如1/2像素精度或1/4像素精度。

在这种具有分数像素精度的补偿处理中，假定在两个相邻像素之间存在被称为子像素的虚拟像素，且另外执行用于产生子像素的处理(以下称为“内插”)。

例如，FIR(有限持续时间脉冲响应)滤波器用于内插。该FIR滤波器在两个相邻像素之间内插数据。因此，FIR滤波器的抽头数是偶数。例如，在H.264/AVC中，用于具有1/2像素精度的运动补偿处理的FIR滤波器的抽头数是6。用于具有1/4像素精度的运动补偿处理的FIR滤波器的抽头数是2。

但是，在使用FIR滤波器的具有分数像素精度的运动补偿处理中，仅另外执行内插。像具有整数像素精度的运动补偿处理那样，通过平移运动补偿块产生帧间预测的图像。

另外，NPL 1和2描述在近来的研究论文中报告的自适应内插滤波器(AIF)。在这种使用AIF的运动补偿处理中，通过自适应地改变具有用于内插的偶数抽头的FIR滤波器的滤波器系数，可以减小混迭效应且因此，可以减小运动补偿中的误差。

但是，在使用AIF的具有分数像素精度的运动补偿中，仅通过自适应地改变FIR滤波器的滤波器系数执行内插。像具有整数像素精度的运动补偿那样，平移运动补偿块，并产生帧间预测的图像。