[发明专利]图像处理设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理设备和图像处理方法，更具体地，本发明涉及实现由于运动预测而对效率的改进的图像处理设备和图像处理方法。

背景技术

近年来，通过采用其中对图像信息进行数字式处理的编码系统（此时，目的是以高效率对信息进行传输和累积），并且通过利用图像信息特有的冗余，通过正交变换如离散余弦变换和运动补偿来进行压缩的压缩和编码图像的设备正在普及。该编码系统的示例包括MPEG（运动图像专家组）。

具体地，MPEG2(ISO/IEC 13818-2)定义为通用图像编码系统，其是涵盖对隔行扫描图像和非隔行扫描图像二者以及标准分辨率图像和高清晰度图像的标准。例如，MPEG2目前广泛地用在用于专业用途和消费用途的广泛应用中。对MPEG2压缩系统的使用使得能够例如为具有720×480像素的标准分辨率的隔行扫描图像分配4Mbps至8Mbps的代码量（比特率）。例如，通过使用MPEG2压缩系统，在具有1920×1088像素的高分辨率的隔行扫描图像的情况下，分配18Mbps至22Mbps的代码量（比特率）。因此，可以实现高压缩率和满意的图像质量。

这种MPEG2主要以符合广播用途的高图像质量编码为目的，但是不兼容低于MPEG1的代码量（比特率），也就是具有更高压缩率的编码系统。随着移动终端的普及，在未来，可料到对这种编码系统的需求会增加，而为了解决这一点，实行了MPEG4编码系统的标准化。关于图像编码系统，其规范已经在1998年12月批准为国际标准ISO/IEC 14496-2。

此外，近年来，以用于TV会议用途的图像编码为目的，被称为H.26L（ITU-T Q6/16VCEG）的标准的标准化取得进展。与传统的编码系统如MPEG2和MPEG4相比，已知的是H.26L需要更多的计算量以用于其编码和解码，但是H.26L实现了还要更高的编码效率。此外，目前，作为关于MPEG4的活动的一部分，基于该H.26L，还引入了不被H.26L支持的功能，并且用于实现还要更高的编码效率的标准化已经被实行为增强型压缩视频编码的联合模型。其已经在2003年3月成为名为H.264以及MPEG-4第10部分（高级视频编码；以下称为H.264/AVC）的国际标准。

此外，作为其扩展，在2005年2月完成了对商业用途所必须的编码工具的标准化，诸如RGB、4:2:2或4:4:4以及包括MPEG-2中定义的8×8DCT和量化矩阵的FRExt（保真度范围扩展）。这实现了能够通过使用H.264/AVC来良好地表现电影中含有的胶片噪声的编码系统，并且被用于广泛的应用，如蓝光盘（Blu-Ray Disc^TM）。

然而，近年来，对于具有更高压缩率的编码存在有渐增的需要，例如对具有大约4000×2000像素（高清晰度图像的四倍之多）的图像的压缩或者在具有有限的传输能力的环境（如因特网）下递送高清晰度图像。为此，在以上所描述的ITU-T下的VCEG（视频编码专家组）中，连续不断地讨论了对编码效率的改进。

顺便地说，例如，在MPEG2系统中，在帧运动补偿模式下，运动预测/补偿处理以16×16像素为单位进行，而在场运动补偿模式下，针对第一场和第二场中的每个场，运动预测/补偿处理均以16×8像素为单位进行。

另一方面，在H.264/AVC系统中的运动预测和补偿中，宏块尺寸是16×16像素，而运动预测/补偿以可变的块尺寸来实行。

图1是示出了在H.264/AVC系统中用于运动预测/补偿的块尺寸的示例的图。

在图1的上段中，从左侧顺序地示出了具有16×16像素的并且被划分成16×16像素、16×8像素、8×16像素和8×8像素的分区的宏块。在图1的下段中，从左侧顺序地示出了被划分成8×8像素、8×4像素、4×8像素和4×4像素的子分区的8×8像素的分区。

具体地，在H.264/AVC系统中，一个宏块可以被划分成16×16像素、16×8像素、8×16像素或8×8像素的分区并且可以具有独立的运动矢量信息。8×8像素的分区可以被划分成8×8像素、8×4像素、4×8像素或4×4像素的子分区并且可以具有独立的运动矢量信息。

如以上参照图1所描述的，在H.264/AVC系统中，宏块尺寸是16×16像素。然而，对于以下一代编码系统为目的的大图片帧如UHD（超高清晰度，4000×2000）来说，16×16像素的宏块尺寸不是最优的。

在这点上，例如，非专利文献1等提出了用于将宏块尺寸扩展至32×32像素的技术。