[发明专利]图像预测编码装置、图像预测编码方法、图像预测编码程序、图像预测解码装置、图像预测解码方法以及图像预测解码程序

说明书

技术领域

本发明的一个方面涉及图像预测编码装置、图像预测编码方法以及图像预测编码程序。此外，本发明的另一个方面涉及图像预测解码装置、图像预测解码方法以及图像预测解码程序。特别地，这些方面涉及使用周围块的运动信息生成对象块的预测信号的图像预测编码装置、图像预测编码方法、图像预测编码程序、图像预测解码装置、图像预测解码方法以及图像预测解码程序。此外，本发明的再另一个方面涉及根据运动矢量的运动补偿进行预测信号的生成的动态图像编码装置、动态图像编码方法、动态图像编码程序、动态图像解码装置、动态图像解码方法以及动态图像解码程序。

背景技术

为了高效地进行静态图像或动态图像数据的传输或存储，使用压缩编码技术。在动态图像的情况下，广泛使用MPEG-1～4或ITU（International Telecommunication Union：国际电信联盟）H.261～H.264的方式。

在这些编码方式中，在将作为编码的对象的图像分割为多个块的基础上进行编码处理或解码处理。在画面内的预测编码中，在使用位于与对象块相同的画面内的相邻的已再现的图像信号（将压缩的图像数据复原后的图像信号）生成预测信号的基础上，对从对象块的信号中减去该预测信号得到的差分信号进行编码。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相邻的已再现的图像信号，进行运动的校正，生成预测信号，对从对象块的信号中减去该预测信号得到的差分信号进行编码。

例如，在H.264的画面内预测编码中，采用将与作为编码对象的块相邻的已再现的像素值在预定的方向上外插并生成预测信号的方法。图22是用于说明在ITU H.264中使用的画面内预测方法的示意图。在图22的（A）中，对象块802是作为编码对象的块，由与该对象块802的边界相邻的像素P_A～P_M构成的像素组801是相邻区域，是在过去的处理中已经被再现的图像信号。

在图22的（A）所示的情况下，将位于对象块802的正上方的相邻像素即像素组801向下方拉伸，由此生成预测信号。此外，在图22的（B）所示的情况下，将位于对象块804的左侧的已再现像素（P_I～P_L）向右拉伸，由此生成预测信号。生成预测信号的具体的方法例如在专利文献1中记载。由此，取得由图22的（A）～（I）所示的方法生成的9个预测信号分别与对象块的像素信号的差分，将差分值最小的信号作为最优的预测信号。如以上那样，能够通过外插像素来生成预测信号。关于以上内容在下述专利文献1中记载。

在通常的画面间预测编码中，使用如下方法来生成预测信号：针对作为编码对象的块，从已经再现过的画面搜索与该块的像素信号类似的信号。而且，对搜索到的信号构成的区域与对象块之间的空间性位移量即运动矢量、和对象块的像素信号与预测信号的残差信号进行编码。将这样对每个块搜索运动矢量的方法称为块匹配。

图21是用于说明块匹配处理的示意图。以下，以作为编码对象的画面701上的对象块702为例对预测信号的生成步骤进行说明。画面703已经再现过，区域704与对象块702在空间上是同一位置的区域。在块匹配中，设定包围区域704的搜索范围705，从该搜索范围的像素信号中检测与对象块702的像素信号的绝对值误差和最小的区域706。该区域706的信号成为预测信号，检测从区域704到区域706的位移量作为运动矢量707。此外，有时也使用以下方法：准备多个参照画面703，对每个对象块选择实施块匹配的参照画面，并检测参照画面选择信息。在H.264中，为了对应图像的局部性的特征变化，准备用于对运动矢量进行编码的块尺寸不同的多个预测类型。关于H.264的预测类型例如在专利文献2中记载。

在动态图像数据的压缩编码中，各画面（帧、场）的编码顺序可以是任意的。因此，在参照已再现画面生成预测信号的画面间预测中，关于编码顺序存在3种方法。第1方法是以再现顺序参照过去的已再现画面来生成预测信号的前向预测，第2方式是以再现顺序参照未来的已再现画面来生成预测信号的后向预测，第3手法是同时进行前向预测和后向预测，并将两个预测信号进行平均化的双向预测。关于画面间预测的种类例如在专利文献3中记载。