イントラ予測装置、符号化装置、及びプログラム
【課題】イントラ予測をする際に予測モードの予測値の確度を向上させ、予測モード情報の伝送量を低減させる。
【解決手段】イントラ予測装置１は、１以上の参照ブロックの画像を参照し、予め定められた複数の予測モードから予測対象ブロックの予測モードを決定するイントラ予測部１０と、イントラ予測部１０により決定済みの１以上の参照ブロックの予測モードを取得し、各参照ブロックと予測対象ブロックの位置関係から、各参照ブロックの予測モードの確度を判定し、確度が高いと判定した参照ブロックの予測モードを予測対象ブロックの予測モードの予測値とする予測値生成部１２と、予測値生成部１２により決定された予測値と前記予測対象ブロックの予測モードとが一致するか否かを判定し、両者が一致する場合には予測モード情報を出力せず、両者が一致しない場合又は予測値が決定されない場合にのみ、予測モード情報を出力するＭＰＭ判定部１３とを備える。
【解決手段】イントラ予測装置１は、１以上の参照ブロックの画像を参照し、予め定められた複数の予測モードから予測対象ブロックの予測モードを決定するイントラ予測部１０と、イントラ予測部１０により決定済みの１以上の参照ブロックの予測モードを取得し、各参照ブロックと予測対象ブロックの位置関係から、各参照ブロックの予測モードの確度を判定し、確度が高いと判定した参照ブロックの予測モードを予測対象ブロックの予測モードの予測値とする予測値生成部１２と、予測値生成部１２により決定された予測値と前記予測対象ブロックの予測モードとが一致するか否かを判定し、両者が一致する場合には予測モード情報を出力せず、両者が一致しない場合又は予測値が決定されない場合にのみ、予測モード情報を出力するＭＰＭ判定部１３とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブロック単位でイントラ予測（画面内予測）を行い、予測対象ブロックについて予測方向を示す予測モードを決定するとともに、該予測対象ブロックの予測モードの予測値を決定するイントラ予測装置、符号化装置、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＰＥＧ−４ ＡＶＣ／Ｈ．２６４方式（ＩＳＯ/ＩＥＣ １４４９６−１０／ＩＴＵ−Ｔ Ｒｅｃ．Ｈ．２６４）においては、予測対象ブロック（符号化対象ブロック）をイントラ予測により符号化する場合は、復号済みの周囲のブロックを用いてイントラ予測を行って予測画像を生成し、原画像と予測画像との差分を符号化することが知られている（例えば、非特許文献１参照）。イントラ予測にあたっては、予め設定された予測方向のうち、最適なものを選択して予測を行うとともに、選択された予測方向を示す情報（予測モード情報）を符号化して伝送する。
【０００３】
ＭＰＥＧ−４ ＡＶＣ／Ｈ．２６４方式におけるイントラ予測は、４×４画素単位、８×８画素単位、又は１６×１６画素単位で行われ、予め設定された複数種類の予測モードの中から最適な予測モードを選択する。図５は、ＭＰＥＧ−４ ＡＶＣ／Ｈ．２６４方式において、４×４画素単位で予測する場合の予測モードを示す図である。図中の斜線付きの丸は復号済みの画素を示し、白丸は予測対象の画素を示し、矢印は予測方向を示している。図５（ａ）の予測モード０では垂直方向予測、図５（ｂ）の予測モード１では水平方向予測、図５（ｃ）の予測モード２ではＤＣ予測、図５（ｄ）の予測モード３では対角左下方向予測、図５（ｅ）の予測モード４では対角右下方向予測、図５（ｆ）の予測モード５では垂直右方向予測、図５（ｇ）の予測モード６では水平下方向予測、図５（ｈ）の予測モード７では垂直左方向予測、図５（ｉ）の予測モード８では水平上方向予測を行う。このように、予測モードは予測方向を示すものであり、各予測モードは各予測方向に対応付けられている。なお、予測モード０から８には、それぞれ予測モード番号０から８が割り当てられており、用いられる頻度が高い予測モードほど予測モード番号が小さくなっている。
【０００４】
また、次世代の圧縮符号化方式として規格化が進められているＨＥＶＣ（High-Efficiency Video Coding）方式でもイントラ予測を行うことが知られている（例えば、非特許文献２参照）。図６は、非特許文献２に開示されている、ＨＥＶＣ方式における予測モードを示す図である。図６に示すように、予測モードはＭＰＥＧ−４ ＡＶＣ／Ｈ．２６４方式に比べて３４種類に増加している。予測モードの選択肢を増やすことで、予測画像の誤差が低減し、画質の向上が期待できる。しかし、予測モードの増加に伴い、予測モード情報が増加することとなる。なお、図面の便宜上、図５の矢印は予測方向を示しているが、図６の矢印は参照方向（予測方向と逆方向）を示している。
【０００５】
ＭＰＥＧ−４ ＡＶＣ／Ｈ．２６４方式では、予測モード情報の符号長を短くするために、予測対象ブロックに隣接するブロックにおいて用いられた予測モードを参照して予測対象ブロックの予測モードの符号化を行っている。図７は、ＭＰＥＧ−４ ＡＶＣ／Ｈ．２６４方式の予測モードの予測について説明する図である。ＭＰＥＧ−４ ＡＶＣ／Ｈ．２６４方式では、図７に示すように、予測対象ブロックＸの左隣のブロックＡ、及び予測対象ブロックＸの上隣のブロックＢで用いられた予測モードのうち、予測モード番号の小さいほうの予測モードをＭＰＭ（Most Probable Mode）として設定する。ＭＰＭは、予測対象ブロックの予測モードの予測値である。隣接するブロック間では最適な予測モードも類似することが推定されるため、ＭＰＭを参照して予測対象ブロックの予測モードを符号化する。すなわち、予測対象ブロックＸの予測モードがＭＰＭと同一である場合は、予測モード情報を伝送せずに、ＭＰＭと同一であることを示すフラグのみを伝送し、予測対象ブロックＸの予測モードがＭＰＭと同一でない場合は、ＭＰＭと同一でないことを示すフラグ及び予測モード情報を伝送する。
【０００６】
また、ＭＰＭを拡張し、ブロックＡ及びブロックＢの２つの予測モードをＭＰＭに設定し、予測対象ブロックＸの予測モードがＭＰＭと同一である場合は、ＭＰＭと同一であることを示すフラグ、並びにＭＰＭがブロックＡ及びブロックＢのいずれの予測モードであるかを示す情報を伝送し、予測対象ブロックＸの予測モードがＭＰＭと同一でない場合は、ＭＰＭと同一でないことを示すフラグ及び予測モード情報を伝送する方式が知られている（例えば、非特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】大久保 榮、他３名、「改訂三版 Ｈ．２６４／ＡＶＣ教科書」、インプレスR&D、2008年12月26日
【非特許文献２】T.Wiegand, W-J Han, B Bross, J-R.Ohm, G.J.Sullivan, “WD3:Working Draft 3 of High-Efficiency Video Coding”, JCTVC-E603
【非特許文献３】M.Guo, X.GUo, and S.Lei, “Improved Intra Mode Coding”, JCTVC-D166, 4th Meeting: Daegu, Korea, 19-25 January, 2011.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、ＭＰＭを参照して符号化することにより、予測モード情報の伝送量を低減させることが可能である。しかし、従来の技法では、予測対象ブロックの隣接ブロックにおいてどのような方向の予測が用いられたかを考慮することなく、ブロックＡ及びブロックＢの予測モードの予測モード番号が小さいほう、又は両方をＭＰＭに設定している。
【０００９】
ある方向に隣接点を０次ホールドして予測する予測方式においては、エッジや傾斜に平行な方向を予測方向とすると予測効率がよい。例えば、図８（ａ）に示すようにブロックＡに水平方向に走るエッジが存在する場合、ブロックＡでは水平方向の予測が用いられる可能性が高い。また、このようなエッジはブロックＡでとどまることなく、予測対象ブロックＸまで連続する可能性が高い。この場合には、予測対象ブロックＸもブロックＡと同様に水平方向の予測が適切と考えられるため、ブロックＡの予測モードをＭＰＭに設定するのが妥当である。
【００１０】
一方、図８（ｂ）に示すように、ブロックＡに垂直方向に走るエッジが存在する場合、ブロックＡでは垂直方向の予測が用いられる可能性が高い。しかし、予測対象ブロックＸの予測方向とエッジの方向とは直接の関連性はない。よって、この場合には、ブロックＡの予測モードをＭＰＭに設定するのは妥当ではない。ＭＰＭの予測確度が高いほど、予測モード情報の伝送量を低減させることが可能であるが、従来のイントラ予測方法では、予測対象ブロックに隣接するブロックの予測方向を考慮せずにＭＰＭを設定していたため、ＭＰＭの設定が妥当ではないことがあった。
【００１１】
本発明の目的は、上記問題を解決するため、予測対象ブロックに隣接するブロックの予測方向を考慮してＭＰＭを設定することにより、ＭＰＭの予測確度を向上させ、予測モード情報の伝送量を低減させることが可能なイントラ予測装置、符号化装置、及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明に係るイントラ予測装置は、予測対象ブロックに隣接するブロックの予測モードをＭＰＭとして扱うことが妥当か否かを判定し、妥当と判定された予測モードをＭＰＭとして設定する。
【００１３】
すなわち、本発明に係るイントラ予測装置は、ブロック単位でイントラ予測を行い、予測対象ブロックについて予測方向を示す予測モードを決定するとともに、該予測対象ブロックの予測モードの予測値（ＭＰＭ）を決定するイントラ予測装置であって、予測対象ブロックの周囲のブロックであって予測モードを決定済みの１以上の参照ブロックの画像を参照し、予め定められた複数の予測モードから予測対象ブロックの予測モードを決定するイントラ予測部と、前記イントラ予測部により決定済みの１以上の参照ブロックの予測モードを取得して、各参照ブロックと予測対象ブロックの位置関係から各参照ブロックの予測モードの確度を判定し、確度が高いと判定した参照ブロックの予測モードを、予測対象ブロックの予測モードの予測値と決定する予測値生成部（ＭＰＭ生成部）と、前記予測値生成部により決定された予測値と前記予測対象ブロックの予測モードとが一致するか否かを判定し、両者が一致する場合には前記予測対象ブロックの予測モードの情報を出力せず、両者が一致しない場合又は前記予測値生成部により予測値が決定されない場合にのみ、前記予測対象ブロックの予測モードの情報を出力するＭＰＭ判定部と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明に係るイントラ予測装置において、前記予測値生成部は、前記各参照ブロックの予測モードが、各参照ブロックから予測対象ブロックに向かう方向を示す所定の予測モードであるか否かを判定し、該所定の予測モードである場合にオン、該所定の予測モードでない場合にオフとする判定フラグを生成する予測モード判定部と、前記判定フラグに基づいて前記予測対象ブロックの予測モードの予測値を決定する予測値決定部（ＭＰＭ決定部）と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明に係るイントラ予測装置において、前記１以上の参照ブロックは、予測対象ブロックの左に隣接する参照ブロック、予測対象ブロックの上に隣接する参照ブロック、及び予測対象ブロックの左斜め上に隣接する参照ブロックの３つの参照ブロックからなり、前記予測値決定部は、前記３つの参照ブロックのうち１つの参照ブロックに対する前記判定フラグのみオンである場合には、該１つの参照ブロックの予測モードを前記予測対象ブロックの予測モードの予測値と決定し、前記３つの参照ブロックのうち２つの参照ブロックに対する前記判定フラグのみオンである場合には、該２つの参照ブロックの予測モードを前記予測対象ブロックの予測モードの予測値と決定し、前記３つの参照ブロックの全てに対する前記判定フラグがオン又はオフである場合には、前記予測対象ブロックの予測モードの予測値を定義しないことを特徴とする。
【００１６】
また、上記課題を解決するため、本発明に係る符号化装置は、上述したイントラ予測装置を備えることを特徴とする。
【００１７】
また、上記課題を解決するため、本発明に係るプログラムは、コンピュータを、上述したイントラ予測装置、又は符号化装置として機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、予測対象ブロックに隣接するブロックの予測方向を考慮してＭＰＭを設定することにより、ＭＰＭの予測確度を向上させ、予測モード情報の伝送量を低減させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例に係るイントラ予測装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施例に係るイントラ予測装置の参照ブロックを説明する図である。
【図３】本発明の一実施例に係るイントラ予測装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施例に係るイントラ予測装置を備える符号化装置の構成を示すブロック図である。
【図５】ＭＰＥＧ４ ＡＶＣ／Ｈ．２６４方式における４画素×４ライン単位でイントラ予測する場合の予測モードを示す図である。
【図６】ＨＥＶＣ方式におけるイントラ予測の予測モードを示す図である。
【図７】ＭＰＥＧ−４ ＡＶＣ／Ｈ．２６４方式の予測モードの予測について説明する図である。
【図８】従来の予測モードの予測の課題を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
［イントラ予測装置］
図１は、本発明の一実施例に係るイントラ予測装置の構成を示すブロック図である。イントラ予測装置１は、イントラ予測部１０と、予測モード保持部１１と、ＭＰＭ生成部（予測値生成部）１２と、ＭＰＭ判定部１３とを備える。イントラ予測装置１は、ブロック単位でイントラ予測を行い、予測対象ブロックについて、予測方向を示す予測モード（予測方向に対応する予測モード）を決定するとともに、予測対象ブロックの周囲のブロックの予測方向を考慮してＭＰＭを決定する。
【００２２】
イントラ予測部１０は、予測対象ブロックの周囲のブロックであって予測モードを決定済みのブロック（以下、「参照ブロック」という）の画像を参照し、予め定められた複数の予測モードから最適な予測モードを決定し、決定した予測モードを予測モード保持部１１、ＭＰＭ生成部１２、及び外部に出力する。また、イントラ予測部１０は、決定した予測モードに基づく予測画像を生成し、生成した予測画像を外部に出力する。最適な予測モードは既知の手法により決定することができる。例えば、各予測モードに基づいて予測画像を求め、符号化コストを最小とする予測モードをＲ−Ｄ最適化（Rate-Distortion Optimization）により決定する。ＭＰＥＧ４ ＡＶＣ／Ｈ．２６４方式により４×４画素単位でイントラ予測する場合には、図５に示した予測モードの中から予測対象ブロックの予測モードを決定し、ＨＥＶＣ方式によりイントラ予測する場合は図６に示した予測モードの中から予測対象ブロックの予測モードを決定する。
【００２３】
予測モード保持部１１は、イントラ予測部１０から入力される予測モードを保持する。
【００２４】
ＭＰＭ生成部１２は、イントラ予測部１０により決定済みの１以上の参照ブロックの予測モードを取得して、各参照ブロックと予測対象ブロックの位置関係から各参照ブロックの予測モードの確度を判定し、確度が高いと判定した参照ブロックの予測モードをＭＰＭ（予測対象ブロックの予測モードの予測値）とする。かかるＭＰＭ生成部１２は、例えば、予測モード判定部１２１と、ＭＰＭ決定部（予測値決定部）１２２とにより構成される。
【００２５】
予測モード判定部１２１は、１以上の参照ブロックの予測モードを予測モード保持部１１から取得し、各参照ブロックの予測モードが、各参照ブロックと予測対象ブロックの位置関係から定まる所定の予測モード（各参照ブロックから予測対象ブロックに向かう方向を示す所定の予測モード）であるか否かを判定する。
【００２６】
図２に示すように、本実施例では、１以上の参照ブロックを、予測対象ブロックＸの左に隣接するブロックＡ、予測対象ブロックＸの上に隣接するブロックＢ、及び予測対象ブロックＸの左斜め上に隣接するブロックＤとする。この場合、予測モード判定部１２１は、参照ブロックＡの予測モードが、参照ブロックＡから予測対象ブロックＸに向かう方向（右方向）を示す所定の予測モードであるか否かを判定し、参照ブロックＢの予測モードが、参照ブロックＢから予測対象ブロックＸに向かう方向（下方向）を示す所定の予測モードであるか否かを判定し、参照ブロックＤの予測モードが、参照ブロックＤから予測対象ブロックＸに向かう方向（右斜め下方向）を示す所定の予測モードであるか否かを判定する。
【００２７】
予測モード判定部１２１は、各参照ブロックＡ，Ｂ，Ｄの予測モードの判定結果を示す判定フラグflag_a，flag_b，flag_dをＭＰＭ決定部１２２に出力する。予測モード判定部１２１は、各参照ブロックＡ，Ｂ，Ｄの予測モードが、各参照ブロックＡ，Ｂ，Ｄと予測対象ブロックＸの位置関係から定まる所定の予測モードであると判定した場合には判定フラグをオンとし、そうでない場合には判定フラグをオフとする。
【００２８】
ＭＰＭ決定部１２２は、予測モード判定部１２１から入力される判定フラグflag_a，flag_b，flag_dに基づいてＭＰＭ（予測対象ブロックの予測モードの予測値）を決定し、ＭＰＭをＭＰＭ判定部１３に出力する。ＭＰＭの決定方法の具体例については後述する。
【００２９】
ＭＰＭ判定部１３は、ＭＰＭ生成部１２から入力されるＭＰＭと、イントラ予測部１０から入力される予測対象ブロックＸの予測モードとが一致するか否かを判定し、両者が一致する場合にオンとし、両者が一致しない場合、又はＭＰＭ生成部１２によりＭＰＭが決定されなかった場合にオフとするＭＰＭフラグを生成し、外部に出力する。ＭＰＭ判定部１３は、ＭＰＭフラグがオンの場合には予測対象ブロックの予測モード情報を外部に出力せず、ＭＰＭフラグがオフの場合にのみ予測対象ブロックの予測モード情報を外部に出力する。
【００３０】
また、ＭＰＭ判定部１３は、ＭＰＭフラグがオンである場合（すなわち、イントラ予測部１０により決定された予測対象ブロックＸの予測モードと、ＭＰＭとが一致する場合）に、イントラ予測部１０により決定された予測対象ブロックＸの予測モードが参照ブロックＡ，Ｂ，Ｄのいずれの参照ブロックの予測モードであるかを示すＭＰＭ情報を生成し、外部に出力する。
【００３１】
なお、復号側も符号化側と同様に参照ブロックの予測モードからＭＰＭを生成するＭＰＭ生成部を有する場合には、ＭＰＭが１つであれば、復号側は予測対象ブロックの予測モードを把握することができる。つまり、符号化側から伝送されるＭＰＭフラグがオンであるときは、復号側のＭＰＭ生成部で生成した１つのＭＰＭが予測対象ブロックの予測モードであり、符号化側から伝送されるＭＰＭフラグがオフのときは、符号化側から伝送される予測モード情報から予測対象ブロックの予測モードが解る。そのため、復号側がＭＰＭ生成部を有する場合には、ＭＰＭ判定部１３は、ＭＰＭが１つのときは、予測対象ブロックの予測モードが参照ブロックのいずれの参照ブロックの予測モードであるかを示すＭＰＭ情報を外部に出力する必要は無く、ＭＰＭが２つ以上あるときのみ、ＭＰＭ情報を外部に出力する。このようにして、ＭＰＭ判定部１３は、ＭＰＭフラグを外部に出力するとともに、状況に応じて予測モード情報又はＭＰＭ情報を外部に出力する。
【００３２】
次に、イントラ予測装置１の動作を、図３を参照して説明する。図３は、本発明の一実施例に係るイントラ予測装置１の動作を示すフローチャートである。
【００３３】
まず、イントラ予測装置１は、イントラ予測部１０により、予測対象ブロックの予測モードを決定する（ステップＳ１０１）。
【００３４】
続いて、イントラ予測装置１は、予測モード判定部１２１により、参照ブロックの予測モードを検査し、各参照ブロックと予測対象ブロックの位置関係に基づき判定フラグを生成する（ステップＳ１０２）。ＭＰＥＧ４ ＡＶＣ／Ｈ．２６４方式において図５に示した予測モードが予め設定されている場合、予測モード判定部１２１は、次のように判定フラグを設定する。参照ブロックＡについては、参照ブロックＡの予測モードが、右方向を示す予測モード（予測モード１）である場合に判定フラグflag_aをオンにし、それ以外の場合には判定フラグflag_aをオフにする。参照ブロックＢについては、参照ブロックＢの予測モードが、下方向を示す予測モード（予測モード０）である場合に判定フラグflag_bをオンにし、それ以外の場合には判定フラグflag_bをオフにする。参照ブロックＤについては、参照ブロックＤの予測モードが、右斜め下方向を示す予測モード（予測モード４）である場合に判定フラグflag_dをオンにし、それ以外の場合には判定フラグflag_dをオフにする。
【００３５】
ＨＥＶＣ方式において図６に示した予測モードが予め設定されている場合、予測モード判定部１２１は、次のように判定フラグを設定する。参照ブロックＡについては、参照ブロックＡの予測モードが、右方向を示す予測モード（例えば、予測モード１，１６，１５，２９，３０）のいずれかである場合に判定フラグflag_aをオンにし、それ以外の場合には判定フラグflag_aをオフにする。参照ブロックＢについては、参照ブロックＢの予測モードが、下方向を示す予測モード（例えば、予測モード０，１１，１２，２１，２２）のいずれかである場合に判定フラグflag_bをオンにし、それ以外の場合には判定フラグflag_bをオフにする。参照ブロックＤについては、参照ブロックＤの予測モードが、右斜め下方向を示す予測モード（例えば、予測モード３，１８，２６，１０，１４）のいずれかである場合に判定フラグflag_dをオンにし、それ以外の場合には判定フラグflag_dをオフにする。
【００３６】
判定フラグflag_a，flag_b，flag_dのうち、１つの判定フラグのみオンである場合には（ステップＳ１０３−Ｙｅｓ）、ＭＰＭ決定部１２２により、オンの判定フラグに対応する１つの参照ブロックの予測モードをＭＰＭと決定する（ステップＳ１０４）。例えば、判定フラグflag_aのみがオンである場合には、参照ブロックＡの予測モードを、予測確度が高いものと判定してＭＰＭに決定する。次に、イントラ予測装置１は、ＭＰＭ判定部１３により、決定したＭＰＭと予測対象ブロックの予測モードとが一致するか否かを判定する（ステップＳ１０５）。そして、ステップＳ１０５にて両者が一致すると判定した場合には、ＭＰＭフラグをオンにして出力し（ステップＳ１０６）、ステップＳ１０５にて両者が一致しないと判定した場合には、ＭＰＭフラグをオフにして出力するとともに、予測モード情報を出力する（ステップＳ１０７）。なお、復号側がＭＰＭ生成部を有していない場合には、ステップＳ１０６にて、ＭＰＭ情報を出力する必要がある。
【００３７】
判定フラグflag_a，flag_b，flag_dのうち、２つのみがオンである場合には（ステップＳ１０８−Ｙｅｓ）、ＭＰＭ決定部１２２により、オンの判定フラグに対応する２つの参照ブロックの予測モードをＭＰＭと決定する（ステップＳ１０９）。例えば、判定フラグflag_a，flag_bがオンである場合には、参照ブロックＡ，Ｂの予測モードを、予測確度が高いものと判定してＭＰＭに決定する。次に、ＭＰＭ判定部１３により、決定したＭＰＭと予測対象ブロックの予測モードとが一致するか否かを判定する（ステップＳ１１０）。そして、ステップＳ１１０にて両者が一致すると判定した場合には、ＭＰＭフラグをオンにして出力するとともに、ＭＰＭ情報を出力する（ステップＳ１１１）、ステップＳ１１０にて両者が一致しないと判定した場合には、ＭＰＭフラグをオフにして出力するとともに、予測モード情報を出力する（ステップＳ１１２）。
【００３８】
判定フラグflag_a，flag_b，flag_dの全てがオン又は全てがオフである場合には（ステップＳ１０８−Ｎｏ）、ＭＰＭ決定部１２２により、各参照ブロックの予測モードはいずれも予測確度が高くないと判定し、ＭＰＭを定義しない（ＭＰＭを決定しない）（ステップＳ１１３）。次に、ＭＰＭ判定部１３により、ＭＰＭフラグをオフにして出力するとともに、予測モード情報を出力する（ステップＳ１１４）。
【００３９】
なお、ＭＰＭ決定部１２２は、判定フラグflag_a，flag_b，flag_dのうち、２つ以上がオンである場合には、予め定められた優先順位に基づいて、オンの判定フラグのうち最も優先順位の高い判定フラグに対応する参照ブロックの予測モードをＭＰＭと決定するようにしてもよい。例えば、優先順位が判定フラグflag_b、flag_a、flag_dの順である場合に、判定フラグflag_a，flag_bがオンのときは、参照ブロックＢの予測モードをＭＰＭと決定する。
【００４０】
このように、イントラ予測装置１は、ＭＰＭ生成部１２により、各参照ブロックと予測対象ブロックの位置関係から、各参照ブロックの予測モードの確度を判定し、確度が高いと判定した参照ブロックの予測モードをＭＰＭと決定する。そして、ＭＰＭ判定部１３により、ＭＰＭ生成部１２により決定されたＭＰＭと予測対象ブロックの予測モードとが一致するか否かを判定し、両者が一致する場合には、予測対象ブロックの予測モード情報を出力せず、両者が一致しない場合又はＭＰＭ生成部１３によりＭＰＭが決定されない場合にのみ、予測対象ブロックの予測モード情報を出力する。このため、イントラ予測装置１によれば、ＭＰＭの予測確度を向上させ、予測モード情報の伝送量を低減させることができるようになる。特に、ＨＥＶＣ方式のように予測モードの種類が多い場合に、より予測モード情報の伝送量の低減率が高くなる。
【００４１】
なお、上述したイントラ予測装置１として機能させるためにコンピュータを好適に用いることができ、そのようなコンピュータは、イントラ予測装置１の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムを、当該コンピュータの記憶部に格納しておき、当該コンピュータのＣＰＵによってこのプログラムを読み出して実行させることで実現することができる。
【００４２】
［符号化装置］
次に、上述したイントラ予測装置１を備える符号化装置について説明する。図４は、本発明による一実施例の符号化装置の構成を示すブロック図であり、ここではＭＰＥＧ−４ ＡＶＣ／Ｈ．２６４方式の符号化装置に本発明に係るイントラ予測装置１を適用した例を示している。図４に示すように、符号化装置２０は、減算部２１と、直交変換部２２と、量子化部２３と、逆量子化部２４と、逆直交変換部２５と、加算部２６と、メモリ２７と、イントラ予測装置１と、動き補償部２８と、切替えスイッチ２９と、可変長符号化部３０とを備える。
【００４３】
減算部２１は、入力画像と、切替えスイッチ２９を介してイントラ予測装置１又は動き補償部２８から入力される予測画像との差分画像を生成し、直交変換部２２に出力する。
【００４４】
直交変換部２２は、減算部２１から入力される差分画像に対して小領域の画像ブロック（以下、単に「ブロック」という）ごとに直交変換を施し、直交変換係数を量子化部２３に出力する。
【００４５】
量子化部２３は、直交変換部２２から入力される直交変換係数に対して量子化テーブルを選択して量子化処理を行い、逆量子化部２４及び可変長符号化部３０に出力する。
【００４６】
逆量子化部２４は、量子化部２３から入力される量子化された直交変換係数に対して逆量子化処理を行い、逆直交変換部２５に出力する。
【００４７】
逆直交変換部２５は、逆量子化部２４から入力される直交変換係数に対して逆直交変換（例えば、ＩＤＣＴ；Inverse Discrete Cosine Transform）処理を施し、加算部２６に出力する。
【００４８】
加算部２６は、逆直交変換部２５から入力される逆直交変換した画像と、切替えスイッチ２９を介してイントラ予測装置１又は動き補償部２８から入力される予測画像とを加算して復号画像を生成し、メモリ２７に出力する。
【００４９】
イントラ予測装置１は、メモリ２７に記憶された参照ブロックの復号画像を参照し、上述したように予測モードを決定してイントラ予測画像を生成し、イントラ予測画像を切替えスイッチ２９を介して減算部２１及び加算部２６に出力する。また、イントラ予測装置１は、上述したようにＭＰＭフラグ、予測モード情報、及びＭＰＭ情報を生成し、可変長符号化部３０に出力する。
【００５０】
動き補償部２８は、入力画像に対して、メモリ２７に記憶された過去及び／又は未来のピクチャ（フレーム）を参照し、ＳＳＤ法やＳＡＤ法を用いたブロックマッチングにより動きベクトルを生成し、動きベクトルを可変長符号化部３０に出力する。ブロックマッチングは、例えばパラボラフィッティング関数を用いた補間処理により、小数画素精度で行う。
【００５１】
動き補償部２８は、メモリ２７に記憶された復号画像に対し、生成した動きベクトルを用いて動き補償を行ってインター予測画像を生成し、インター予測画像を切替えスイッチ２９を介してインター予測画像を減算部２１及び加算部２６に出力する。
【００５２】
切替えスイッチ２９は、イントラ予測装置１から入力されるイントラ予測画像と、動き補償部２８から入力されるインター予測画像とを切替えて、減算部２１及び加算部２６に出力する。
【００５３】
可変長符号化部３０は、量子化部２３から入力される量子化された直交変換係数についてスキャンを行って可変長符号化処理を施しビットストリームを生成する。また、可変長符号化部３０は、イントラ予測装置１から入力される予測モード情報、及び動き補償部２８から入力される動きベクトルの情報も可変長符号化処理を施し、符号化データを外部に出力する。
【００５４】
このように、符号化装置２０は、イントラ予測装置１を備え、ＭＰＭ生成部１２により決定されたＭＰＭを参照して、予測対象ブロックの予測モード情報を符号化する。このため、符号化装置２０によれば、予測モード情報の伝送量を低減させ、符号化効率を向上させることができるようになる。
【００５５】
なお、上述した符号化装置２０として機能させるためにコンピュータを好適に用いることができ、そのようなコンピュータは、符号化装置２０の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムを、当該コンピュータの記憶部に格納しておき、当該コンピュータのＣＰＵによってこのプログラムを読み出して実行させることで実現することができる。
【００５６】
上述の実施例は、代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施例によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
【００５７】
例えば、上述の実施例では参照ブロックが３つの場合に付いて説明したが、参照ブロックを、予測対象ブロックの左に隣接するブロック、及び予測対象ブロックの上に隣接するブロックの２つとしてもよいし、予測対象ブロックの左に隣接するブロック、予測対象ブロックの上に隣接するブロック、予測対象ブロックの左斜め上に隣接するブロック、及び予測対象ブロックの右斜め上に隣接するブロックの４つとしてもよい。また、上述の実施例では、ＭＰＭ決定部１２２は、判定フラグflag_a，flag_b，flag_dの全てがオンである場合にはＭＰＭを未定義としたが、参照ブロックＡ，Ｂ，Ｄの３つの予測モードをＭＰＭと決定してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
このように、本発明によれば、予測モード情報の伝送量を低減させることが可能となるので、画像を符号化する任意の用途に有用である。
【符号の説明】
【００５９】
１ イントラ予測装置
１０ イントラ予測部
１１ 予測モード保持部
１２ ＭＰＭ生成部
１３ ＭＰＭ判定部
１２１ 予測モード判定部
１２２ ＭＰＭ決定部
２０ 符号化装置
２１ 減算部
２２ 直交変換部
２３ 量子化部
２４ 逆量子化部
２５ 逆直交変換部
２６ 加算部
２７ メモリ
２８ 動き補償部
２９ 切替えスイッチ
３０ 可変長符号化部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブロック単位でイントラ予測（画面内予測）を行い、予測対象ブロックについて予測方向を示す予測モードを決定するとともに、該予測対象ブロックの予測モードの予測値を決定するイントラ予測装置、符号化装置、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＰＥＧ−４ ＡＶＣ／Ｈ．２６４方式（ＩＳＯ/ＩＥＣ １４４９６−１０／ＩＴＵ−Ｔ Ｒｅｃ．Ｈ．２６４）においては、予測対象ブロック（符号化対象ブロック）をイントラ予測により符号化する場合は、復号済みの周囲のブロックを用いてイントラ予測を行って予測画像を生成し、原画像と予測画像との差分を符号化することが知られている（例えば、非特許文献１参照）。イントラ予測にあたっては、予め設定された予測方向のうち、最適なものを選択して予測を行うとともに、選択された予測方向を示す情報（予測モード情報）を符号化して伝送する。
【０００３】
ＭＰＥＧ−４ ＡＶＣ／Ｈ．２６４方式におけるイントラ予測は、４×４画素単位、８×８画素単位、又は１６×１６画素単位で行われ、予め設定された複数種類の予測モードの中から最適な予測モードを選択する。図５は、ＭＰＥＧ−４ ＡＶＣ／Ｈ．２６４方式において、４×４画素単位で予測する場合の予測モードを示す図である。図中の斜線付きの丸は復号済みの画素を示し、白丸は予測対象の画素を示し、矢印は予測方向を示している。図５（ａ）の予測モード０では垂直方向予測、図５（ｂ）の予測モード１では水平方向予測、図５（ｃ）の予測モード２ではＤＣ予測、図５（ｄ）の予測モード３では対角左下方向予測、図５（ｅ）の予測モード４では対角右下方向予測、図５（ｆ）の予測モード５では垂直右方向予測、図５（ｇ）の予測モード６では水平下方向予測、図５（ｈ）の予測モード７では垂直左方向予測、図５（ｉ）の予測モード８では水平上方向予測を行う。このように、予測モードは予測方向を示すものであり、各予測モードは各予測方向に対応付けられている。なお、予測モード０から８には、それぞれ予測モード番号０から８が割り当てられており、用いられる頻度が高い予測モードほど予測モード番号が小さくなっている。
【０００４】
また、次世代の圧縮符号化方式として規格化が進められているＨＥＶＣ（High-Efficiency Video Coding）方式でもイントラ予測を行うことが知られている（例えば、非特許文献２参照）。図６は、非特許文献２に開示されている、ＨＥＶＣ方式における予測モードを示す図である。図６に示すように、予測モードはＭＰＥＧ−４ ＡＶＣ／Ｈ．２６４方式に比べて３４種類に増加している。予測モードの選択肢を増やすことで、予測画像の誤差が低減し、画質の向上が期待できる。しかし、予測モードの増加に伴い、予測モード情報が増加することとなる。なお、図面の便宜上、図５の矢印は予測方向を示しているが、図６の矢印は参照方向（予測方向と逆方向）を示している。
【０００５】
ＭＰＥＧ−４ ＡＶＣ／Ｈ．２６４方式では、予測モード情報の符号長を短くするために、予測対象ブロックに隣接するブロックにおいて用いられた予測モードを参照して予測対象ブロックの予測モードの符号化を行っている。図７は、ＭＰＥＧ−４ ＡＶＣ／Ｈ．２６４方式の予測モードの予測について説明する図である。ＭＰＥＧ−４ ＡＶＣ／Ｈ．２６４方式では、図７に示すように、予測対象ブロックＸの左隣のブロックＡ、及び予測対象ブロックＸの上隣のブロックＢで用いられた予測モードのうち、予測モード番号の小さいほうの予測モードをＭＰＭ（Most Probable Mode）として設定する。ＭＰＭは、予測対象ブロックの予測モードの予測値である。隣接するブロック間では最適な予測モードも類似することが推定されるため、ＭＰＭを参照して予測対象ブロックの予測モードを符号化する。すなわち、予測対象ブロックＸの予測モードがＭＰＭと同一である場合は、予測モード情報を伝送せずに、ＭＰＭと同一であることを示すフラグのみを伝送し、予測対象ブロックＸの予測モードがＭＰＭと同一でない場合は、ＭＰＭと同一でないことを示すフラグ及び予測モード情報を伝送する。
【０００６】
また、ＭＰＭを拡張し、ブロックＡ及びブロックＢの２つの予測モードをＭＰＭに設定し、予測対象ブロックＸの予測モードがＭＰＭと同一である場合は、ＭＰＭと同一であることを示すフラグ、並びにＭＰＭがブロックＡ及びブロックＢのいずれの予測モードであるかを示す情報を伝送し、予測対象ブロックＸの予測モードがＭＰＭと同一でない場合は、ＭＰＭと同一でないことを示すフラグ及び予測モード情報を伝送する方式が知られている（例えば、非特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】大久保 榮、他３名、「改訂三版 Ｈ．２６４／ＡＶＣ教科書」、インプレスR&D、2008年12月26日
【非特許文献２】T.Wiegand, W-J Han, B Bross, J-R.Ohm, G.J.Sullivan, “WD3:Working Draft 3 of High-Efficiency Video Coding”, JCTVC-E603
【非特許文献３】M.Guo, X.GUo, and S.Lei, “Improved Intra Mode Coding”, JCTVC-D166, 4th Meeting: Daegu, Korea, 19-25 January, 2011.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述したように、ＭＰＭを参照して符号化することにより、予測モード情報の伝送量を低減させることが可能である。しかし、従来の技法では、予測対象ブロックの隣接ブロックにおいてどのような方向の予測が用いられたかを考慮することなく、ブロックＡ及びブロックＢの予測モードの予測モード番号が小さいほう、又は両方をＭＰＭに設定している。
【０００９】
ある方向に隣接点を０次ホールドして予測する予測方式においては、エッジや傾斜に平行な方向を予測方向とすると予測効率がよい。例えば、図８（ａ）に示すようにブロックＡに水平方向に走るエッジが存在する場合、ブロックＡでは水平方向の予測が用いられる可能性が高い。また、このようなエッジはブロックＡでとどまることなく、予測対象ブロックＸまで連続する可能性が高い。この場合には、予測対象ブロックＸもブロックＡと同様に水平方向の予測が適切と考えられるため、ブロックＡの予測モードをＭＰＭに設定するのが妥当である。
【００１０】
一方、図８（ｂ）に示すように、ブロックＡに垂直方向に走るエッジが存在する場合、ブロックＡでは垂直方向の予測が用いられる可能性が高い。しかし、予測対象ブロックＸの予測方向とエッジの方向とは直接の関連性はない。よって、この場合には、ブロックＡの予測モードをＭＰＭに設定するのは妥当ではない。ＭＰＭの予測確度が高いほど、予測モード情報の伝送量を低減させることが可能であるが、従来のイントラ予測方法では、予測対象ブロックに隣接するブロックの予測方向を考慮せずにＭＰＭを設定していたため、ＭＰＭの設定が妥当ではないことがあった。
【００１１】
本発明の目的は、上記問題を解決するため、予測対象ブロックに隣接するブロックの予測方向を考慮してＭＰＭを設定することにより、ＭＰＭの予測確度を向上させ、予測モード情報の伝送量を低減させることが可能なイントラ予測装置、符号化装置、及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、本発明に係るイントラ予測装置は、予測対象ブロックに隣接するブロックの予測モードをＭＰＭとして扱うことが妥当か否かを判定し、妥当と判定された予測モードをＭＰＭとして設定する。
【００１３】
すなわち、本発明に係るイントラ予測装置は、ブロック単位でイントラ予測を行い、予測対象ブロックについて予測方向を示す予測モードを決定するとともに、該予測対象ブロックの予測モードの予測値（ＭＰＭ）を決定するイントラ予測装置であって、予測対象ブロックの周囲のブロックであって予測モードを決定済みの１以上の参照ブロックの画像を参照し、予め定められた複数の予測モードから予測対象ブロックの予測モードを決定するイントラ予測部と、前記イントラ予測部により決定済みの１以上の参照ブロックの予測モードを取得して、各参照ブロックと予測対象ブロックの位置関係から各参照ブロックの予測モードの確度を判定し、確度が高いと判定した参照ブロックの予測モードを、予測対象ブロックの予測モードの予測値と決定する予測値生成部（ＭＰＭ生成部）と、前記予測値生成部により決定された予測値と前記予測対象ブロックの予測モードとが一致するか否かを判定し、両者が一致する場合には前記予測対象ブロックの予測モードの情報を出力せず、両者が一致しない場合又は前記予測値生成部により予測値が決定されない場合にのみ、前記予測対象ブロックの予測モードの情報を出力するＭＰＭ判定部と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
さらに、本発明に係るイントラ予測装置において、前記予測値生成部は、前記各参照ブロックの予測モードが、各参照ブロックから予測対象ブロックに向かう方向を示す所定の予測モードであるか否かを判定し、該所定の予測モードである場合にオン、該所定の予測モードでない場合にオフとする判定フラグを生成する予測モード判定部と、前記判定フラグに基づいて前記予測対象ブロックの予測モードの予測値を決定する予測値決定部（ＭＰＭ決定部）と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
さらに、本発明に係るイントラ予測装置において、前記１以上の参照ブロックは、予測対象ブロックの左に隣接する参照ブロック、予測対象ブロックの上に隣接する参照ブロック、及び予測対象ブロックの左斜め上に隣接する参照ブロックの３つの参照ブロックからなり、前記予測値決定部は、前記３つの参照ブロックのうち１つの参照ブロックに対する前記判定フラグのみオンである場合には、該１つの参照ブロックの予測モードを前記予測対象ブロックの予測モードの予測値と決定し、前記３つの参照ブロックのうち２つの参照ブロックに対する前記判定フラグのみオンである場合には、該２つの参照ブロックの予測モードを前記予測対象ブロックの予測モードの予測値と決定し、前記３つの参照ブロックの全てに対する前記判定フラグがオン又はオフである場合には、前記予測対象ブロックの予測モードの予測値を定義しないことを特徴とする。
【００１６】
また、上記課題を解決するため、本発明に係る符号化装置は、上述したイントラ予測装置を備えることを特徴とする。
【００１７】
また、上記課題を解決するため、本発明に係るプログラムは、コンピュータを、上述したイントラ予測装置、又は符号化装置として機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、予測対象ブロックに隣接するブロックの予測方向を考慮してＭＰＭを設定することにより、ＭＰＭの予測確度を向上させ、予測モード情報の伝送量を低減させることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例に係るイントラ予測装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施例に係るイントラ予測装置の参照ブロックを説明する図である。
【図３】本発明の一実施例に係るイントラ予測装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の一実施例に係るイントラ予測装置を備える符号化装置の構成を示すブロック図である。
【図５】ＭＰＥＧ４ ＡＶＣ／Ｈ．２６４方式における４画素×４ライン単位でイントラ予測する場合の予測モードを示す図である。
【図６】ＨＥＶＣ方式におけるイントラ予測の予測モードを示す図である。
【図７】ＭＰＥＧ−４ ＡＶＣ／Ｈ．２６４方式の予測モードの予測について説明する図である。
【図８】従来の予測モードの予測の課題を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施例について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
［イントラ予測装置］
図１は、本発明の一実施例に係るイントラ予測装置の構成を示すブロック図である。イントラ予測装置１は、イントラ予測部１０と、予測モード保持部１１と、ＭＰＭ生成部（予測値生成部）１２と、ＭＰＭ判定部１３とを備える。イントラ予測装置１は、ブロック単位でイントラ予測を行い、予測対象ブロックについて、予測方向を示す予測モード（予測方向に対応する予測モード）を決定するとともに、予測対象ブロックの周囲のブロックの予測方向を考慮してＭＰＭを決定する。
【００２２】
イントラ予測部１０は、予測対象ブロックの周囲のブロックであって予測モードを決定済みのブロック（以下、「参照ブロック」という）の画像を参照し、予め定められた複数の予測モードから最適な予測モードを決定し、決定した予測モードを予測モード保持部１１、ＭＰＭ生成部１２、及び外部に出力する。また、イントラ予測部１０は、決定した予測モードに基づく予測画像を生成し、生成した予測画像を外部に出力する。最適な予測モードは既知の手法により決定することができる。例えば、各予測モードに基づいて予測画像を求め、符号化コストを最小とする予測モードをＲ−Ｄ最適化（Rate-Distortion Optimization）により決定する。ＭＰＥＧ４ ＡＶＣ／Ｈ．２６４方式により４×４画素単位でイントラ予測する場合には、図５に示した予測モードの中から予測対象ブロックの予測モードを決定し、ＨＥＶＣ方式によりイントラ予測する場合は図６に示した予測モードの中から予測対象ブロックの予測モードを決定する。
【００２３】
予測モード保持部１１は、イントラ予測部１０から入力される予測モードを保持する。
【００２４】
ＭＰＭ生成部１２は、イントラ予測部１０により決定済みの１以上の参照ブロックの予測モードを取得して、各参照ブロックと予測対象ブロックの位置関係から各参照ブロックの予測モードの確度を判定し、確度が高いと判定した参照ブロックの予測モードをＭＰＭ（予測対象ブロックの予測モードの予測値）とする。かかるＭＰＭ生成部１２は、例えば、予測モード判定部１２１と、ＭＰＭ決定部（予測値決定部）１２２とにより構成される。
【００２５】
予測モード判定部１２１は、１以上の参照ブロックの予測モードを予測モード保持部１１から取得し、各参照ブロックの予測モードが、各参照ブロックと予測対象ブロックの位置関係から定まる所定の予測モード（各参照ブロックから予測対象ブロックに向かう方向を示す所定の予測モード）であるか否かを判定する。
【００２６】
図２に示すように、本実施例では、１以上の参照ブロックを、予測対象ブロックＸの左に隣接するブロックＡ、予測対象ブロックＸの上に隣接するブロックＢ、及び予測対象ブロックＸの左斜め上に隣接するブロックＤとする。この場合、予測モード判定部１２１は、参照ブロックＡの予測モードが、参照ブロックＡから予測対象ブロックＸに向かう方向（右方向）を示す所定の予測モードであるか否かを判定し、参照ブロックＢの予測モードが、参照ブロックＢから予測対象ブロックＸに向かう方向（下方向）を示す所定の予測モードであるか否かを判定し、参照ブロックＤの予測モードが、参照ブロックＤから予測対象ブロックＸに向かう方向（右斜め下方向）を示す所定の予測モードであるか否かを判定する。
【００２７】
予測モード判定部１２１は、各参照ブロックＡ，Ｂ，Ｄの予測モードの判定結果を示す判定フラグflag_a，flag_b，flag_dをＭＰＭ決定部１２２に出力する。予測モード判定部１２１は、各参照ブロックＡ，Ｂ，Ｄの予測モードが、各参照ブロックＡ，Ｂ，Ｄと予測対象ブロックＸの位置関係から定まる所定の予測モードであると判定した場合には判定フラグをオンとし、そうでない場合には判定フラグをオフとする。
【００２８】
ＭＰＭ決定部１２２は、予測モード判定部１２１から入力される判定フラグflag_a，flag_b，flag_dに基づいてＭＰＭ（予測対象ブロックの予測モードの予測値）を決定し、ＭＰＭをＭＰＭ判定部１３に出力する。ＭＰＭの決定方法の具体例については後述する。
【００２９】
ＭＰＭ判定部１３は、ＭＰＭ生成部１２から入力されるＭＰＭと、イントラ予測部１０から入力される予測対象ブロックＸの予測モードとが一致するか否かを判定し、両者が一致する場合にオンとし、両者が一致しない場合、又はＭＰＭ生成部１２によりＭＰＭが決定されなかった場合にオフとするＭＰＭフラグを生成し、外部に出力する。ＭＰＭ判定部１３は、ＭＰＭフラグがオンの場合には予測対象ブロックの予測モード情報を外部に出力せず、ＭＰＭフラグがオフの場合にのみ予測対象ブロックの予測モード情報を外部に出力する。
【００３０】
また、ＭＰＭ判定部１３は、ＭＰＭフラグがオンである場合（すなわち、イントラ予測部１０により決定された予測対象ブロックＸの予測モードと、ＭＰＭとが一致する場合）に、イントラ予測部１０により決定された予測対象ブロックＸの予測モードが参照ブロックＡ，Ｂ，Ｄのいずれの参照ブロックの予測モードであるかを示すＭＰＭ情報を生成し、外部に出力する。
【００３１】
なお、復号側も符号化側と同様に参照ブロックの予測モードからＭＰＭを生成するＭＰＭ生成部を有する場合には、ＭＰＭが１つであれば、復号側は予測対象ブロックの予測モードを把握することができる。つまり、符号化側から伝送されるＭＰＭフラグがオンであるときは、復号側のＭＰＭ生成部で生成した１つのＭＰＭが予測対象ブロックの予測モードであり、符号化側から伝送されるＭＰＭフラグがオフのときは、符号化側から伝送される予測モード情報から予測対象ブロックの予測モードが解る。そのため、復号側がＭＰＭ生成部を有する場合には、ＭＰＭ判定部１３は、ＭＰＭが１つのときは、予測対象ブロックの予測モードが参照ブロックのいずれの参照ブロックの予測モードであるかを示すＭＰＭ情報を外部に出力する必要は無く、ＭＰＭが２つ以上あるときのみ、ＭＰＭ情報を外部に出力する。このようにして、ＭＰＭ判定部１３は、ＭＰＭフラグを外部に出力するとともに、状況に応じて予測モード情報又はＭＰＭ情報を外部に出力する。
【００３２】
次に、イントラ予測装置１の動作を、図３を参照して説明する。図３は、本発明の一実施例に係るイントラ予測装置１の動作を示すフローチャートである。
【００３３】
まず、イントラ予測装置１は、イントラ予測部１０により、予測対象ブロックの予測モードを決定する（ステップＳ１０１）。
【００３４】
続いて、イントラ予測装置１は、予測モード判定部１２１により、参照ブロックの予測モードを検査し、各参照ブロックと予測対象ブロックの位置関係に基づき判定フラグを生成する（ステップＳ１０２）。ＭＰＥＧ４ ＡＶＣ／Ｈ．２６４方式において図５に示した予測モードが予め設定されている場合、予測モード判定部１２１は、次のように判定フラグを設定する。参照ブロックＡについては、参照ブロックＡの予測モードが、右方向を示す予測モード（予測モード１）である場合に判定フラグflag_aをオンにし、それ以外の場合には判定フラグflag_aをオフにする。参照ブロックＢについては、参照ブロックＢの予測モードが、下方向を示す予測モード（予測モード０）である場合に判定フラグflag_bをオンにし、それ以外の場合には判定フラグflag_bをオフにする。参照ブロックＤについては、参照ブロックＤの予測モードが、右斜め下方向を示す予測モード（予測モード４）である場合に判定フラグflag_dをオンにし、それ以外の場合には判定フラグflag_dをオフにする。
【００３５】
ＨＥＶＣ方式において図６に示した予測モードが予め設定されている場合、予測モード判定部１２１は、次のように判定フラグを設定する。参照ブロックＡについては、参照ブロックＡの予測モードが、右方向を示す予測モード（例えば、予測モード１，１６，１５，２９，３０）のいずれかである場合に判定フラグflag_aをオンにし、それ以外の場合には判定フラグflag_aをオフにする。参照ブロックＢについては、参照ブロックＢの予測モードが、下方向を示す予測モード（例えば、予測モード０，１１，１２，２１，２２）のいずれかである場合に判定フラグflag_bをオンにし、それ以外の場合には判定フラグflag_bをオフにする。参照ブロックＤについては、参照ブロックＤの予測モードが、右斜め下方向を示す予測モード（例えば、予測モード３，１８，２６，１０，１４）のいずれかである場合に判定フラグflag_dをオンにし、それ以外の場合には判定フラグflag_dをオフにする。
【００３６】
判定フラグflag_a，flag_b，flag_dのうち、１つの判定フラグのみオンである場合には（ステップＳ１０３−Ｙｅｓ）、ＭＰＭ決定部１２２により、オンの判定フラグに対応する１つの参照ブロックの予測モードをＭＰＭと決定する（ステップＳ１０４）。例えば、判定フラグflag_aのみがオンである場合には、参照ブロックＡの予測モードを、予測確度が高いものと判定してＭＰＭに決定する。次に、イントラ予測装置１は、ＭＰＭ判定部１３により、決定したＭＰＭと予測対象ブロックの予測モードとが一致するか否かを判定する（ステップＳ１０５）。そして、ステップＳ１０５にて両者が一致すると判定した場合には、ＭＰＭフラグをオンにして出力し（ステップＳ１０６）、ステップＳ１０５にて両者が一致しないと判定した場合には、ＭＰＭフラグをオフにして出力するとともに、予測モード情報を出力する（ステップＳ１０７）。なお、復号側がＭＰＭ生成部を有していない場合には、ステップＳ１０６にて、ＭＰＭ情報を出力する必要がある。
【００３７】
判定フラグflag_a，flag_b，flag_dのうち、２つのみがオンである場合には（ステップＳ１０８−Ｙｅｓ）、ＭＰＭ決定部１２２により、オンの判定フラグに対応する２つの参照ブロックの予測モードをＭＰＭと決定する（ステップＳ１０９）。例えば、判定フラグflag_a，flag_bがオンである場合には、参照ブロックＡ，Ｂの予測モードを、予測確度が高いものと判定してＭＰＭに決定する。次に、ＭＰＭ判定部１３により、決定したＭＰＭと予測対象ブロックの予測モードとが一致するか否かを判定する（ステップＳ１１０）。そして、ステップＳ１１０にて両者が一致すると判定した場合には、ＭＰＭフラグをオンにして出力するとともに、ＭＰＭ情報を出力する（ステップＳ１１１）、ステップＳ１１０にて両者が一致しないと判定した場合には、ＭＰＭフラグをオフにして出力するとともに、予測モード情報を出力する（ステップＳ１１２）。
【００３８】
判定フラグflag_a，flag_b，flag_dの全てがオン又は全てがオフである場合には（ステップＳ１０８−Ｎｏ）、ＭＰＭ決定部１２２により、各参照ブロックの予測モードはいずれも予測確度が高くないと判定し、ＭＰＭを定義しない（ＭＰＭを決定しない）（ステップＳ１１３）。次に、ＭＰＭ判定部１３により、ＭＰＭフラグをオフにして出力するとともに、予測モード情報を出力する（ステップＳ１１４）。
【００３９】
なお、ＭＰＭ決定部１２２は、判定フラグflag_a，flag_b，flag_dのうち、２つ以上がオンである場合には、予め定められた優先順位に基づいて、オンの判定フラグのうち最も優先順位の高い判定フラグに対応する参照ブロックの予測モードをＭＰＭと決定するようにしてもよい。例えば、優先順位が判定フラグflag_b、flag_a、flag_dの順である場合に、判定フラグflag_a，flag_bがオンのときは、参照ブロックＢの予測モードをＭＰＭと決定する。
【００４０】
このように、イントラ予測装置１は、ＭＰＭ生成部１２により、各参照ブロックと予測対象ブロックの位置関係から、各参照ブロックの予測モードの確度を判定し、確度が高いと判定した参照ブロックの予測モードをＭＰＭと決定する。そして、ＭＰＭ判定部１３により、ＭＰＭ生成部１２により決定されたＭＰＭと予測対象ブロックの予測モードとが一致するか否かを判定し、両者が一致する場合には、予測対象ブロックの予測モード情報を出力せず、両者が一致しない場合又はＭＰＭ生成部１３によりＭＰＭが決定されない場合にのみ、予測対象ブロックの予測モード情報を出力する。このため、イントラ予測装置１によれば、ＭＰＭの予測確度を向上させ、予測モード情報の伝送量を低減させることができるようになる。特に、ＨＥＶＣ方式のように予測モードの種類が多い場合に、より予測モード情報の伝送量の低減率が高くなる。
【００４１】
なお、上述したイントラ予測装置１として機能させるためにコンピュータを好適に用いることができ、そのようなコンピュータは、イントラ予測装置１の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムを、当該コンピュータの記憶部に格納しておき、当該コンピュータのＣＰＵによってこのプログラムを読み出して実行させることで実現することができる。
【００４２】
［符号化装置］
次に、上述したイントラ予測装置１を備える符号化装置について説明する。図４は、本発明による一実施例の符号化装置の構成を示すブロック図であり、ここではＭＰＥＧ−４ ＡＶＣ／Ｈ．２６４方式の符号化装置に本発明に係るイントラ予測装置１を適用した例を示している。図４に示すように、符号化装置２０は、減算部２１と、直交変換部２２と、量子化部２３と、逆量子化部２４と、逆直交変換部２５と、加算部２６と、メモリ２７と、イントラ予測装置１と、動き補償部２８と、切替えスイッチ２９と、可変長符号化部３０とを備える。
【００４３】
減算部２１は、入力画像と、切替えスイッチ２９を介してイントラ予測装置１又は動き補償部２８から入力される予測画像との差分画像を生成し、直交変換部２２に出力する。
【００４４】
直交変換部２２は、減算部２１から入力される差分画像に対して小領域の画像ブロック（以下、単に「ブロック」という）ごとに直交変換を施し、直交変換係数を量子化部２３に出力する。
【００４５】
量子化部２３は、直交変換部２２から入力される直交変換係数に対して量子化テーブルを選択して量子化処理を行い、逆量子化部２４及び可変長符号化部３０に出力する。
【００４６】
逆量子化部２４は、量子化部２３から入力される量子化された直交変換係数に対して逆量子化処理を行い、逆直交変換部２５に出力する。
【００４７】
逆直交変換部２５は、逆量子化部２４から入力される直交変換係数に対して逆直交変換（例えば、ＩＤＣＴ；Inverse Discrete Cosine Transform）処理を施し、加算部２６に出力する。
【００４８】
加算部２６は、逆直交変換部２５から入力される逆直交変換した画像と、切替えスイッチ２９を介してイントラ予測装置１又は動き補償部２８から入力される予測画像とを加算して復号画像を生成し、メモリ２７に出力する。
【００４９】
イントラ予測装置１は、メモリ２７に記憶された参照ブロックの復号画像を参照し、上述したように予測モードを決定してイントラ予測画像を生成し、イントラ予測画像を切替えスイッチ２９を介して減算部２１及び加算部２６に出力する。また、イントラ予測装置１は、上述したようにＭＰＭフラグ、予測モード情報、及びＭＰＭ情報を生成し、可変長符号化部３０に出力する。
【００５０】
動き補償部２８は、入力画像に対して、メモリ２７に記憶された過去及び／又は未来のピクチャ（フレーム）を参照し、ＳＳＤ法やＳＡＤ法を用いたブロックマッチングにより動きベクトルを生成し、動きベクトルを可変長符号化部３０に出力する。ブロックマッチングは、例えばパラボラフィッティング関数を用いた補間処理により、小数画素精度で行う。
【００５１】
動き補償部２８は、メモリ２７に記憶された復号画像に対し、生成した動きベクトルを用いて動き補償を行ってインター予測画像を生成し、インター予測画像を切替えスイッチ２９を介してインター予測画像を減算部２１及び加算部２６に出力する。
【００５２】
切替えスイッチ２９は、イントラ予測装置１から入力されるイントラ予測画像と、動き補償部２８から入力されるインター予測画像とを切替えて、減算部２１及び加算部２６に出力する。
【００５３】
可変長符号化部３０は、量子化部２３から入力される量子化された直交変換係数についてスキャンを行って可変長符号化処理を施しビットストリームを生成する。また、可変長符号化部３０は、イントラ予測装置１から入力される予測モード情報、及び動き補償部２８から入力される動きベクトルの情報も可変長符号化処理を施し、符号化データを外部に出力する。
【００５４】
このように、符号化装置２０は、イントラ予測装置１を備え、ＭＰＭ生成部１２により決定されたＭＰＭを参照して、予測対象ブロックの予測モード情報を符号化する。このため、符号化装置２０によれば、予測モード情報の伝送量を低減させ、符号化効率を向上させることができるようになる。
【００５５】
なお、上述した符号化装置２０として機能させるためにコンピュータを好適に用いることができ、そのようなコンピュータは、符号化装置２０の各機能を実現する処理内容を記述したプログラムを、当該コンピュータの記憶部に格納しておき、当該コンピュータのＣＰＵによってこのプログラムを読み出して実行させることで実現することができる。
【００５６】
上述の実施例は、代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施例によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
【００５７】
例えば、上述の実施例では参照ブロックが３つの場合に付いて説明したが、参照ブロックを、予測対象ブロックの左に隣接するブロック、及び予測対象ブロックの上に隣接するブロックの２つとしてもよいし、予測対象ブロックの左に隣接するブロック、予測対象ブロックの上に隣接するブロック、予測対象ブロックの左斜め上に隣接するブロック、及び予測対象ブロックの右斜め上に隣接するブロックの４つとしてもよい。また、上述の実施例では、ＭＰＭ決定部１２２は、判定フラグflag_a，flag_b，flag_dの全てがオンである場合にはＭＰＭを未定義としたが、参照ブロックＡ，Ｂ，Ｄの３つの予測モードをＭＰＭと決定してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
このように、本発明によれば、予測モード情報の伝送量を低減させることが可能となるので、画像を符号化する任意の用途に有用である。
【符号の説明】
【００５９】
１ イントラ予測装置
１０ イントラ予測部
１１ 予測モード保持部
１２ ＭＰＭ生成部
１３ ＭＰＭ判定部
１２１ 予測モード判定部
１２２ ＭＰＭ決定部
２０ 符号化装置
２１ 減算部
２２ 直交変換部
２３ 量子化部
２４ 逆量子化部
２５ 逆直交変換部
２６ 加算部
２７ メモリ
２８ 動き補償部
２９ 切替えスイッチ
３０ 可変長符号化部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブロック単位でイントラ予測を行い、予測対象ブロックについて予測方向を示す予測モードを決定するとともに、該予測対象ブロックの予測モードの予測値を決定するイントラ予測装置であって、
予測対象ブロックの周囲のブロックであって予測モードを決定済みの１以上の参照ブロックの画像を参照し、予め定められた複数の予測モードから予測対象ブロックの予測モードを決定するイントラ予測部と、
前記イントラ予測部により決定済みの１以上の参照ブロックの予測モードを取得して、各参照ブロックと予測対象ブロックの位置関係から各参照ブロックの予測モードの確度を判定し、確度が高いと判定した参照ブロックの予測モードを、予測対象ブロックの予測モードの予測値と決定する予測値生成部と、
前記予測値生成部により決定された予測値と前記予測対象ブロックの予測モードとが一致するか否かを判定し、両者が一致する場合には前記予測対象ブロックの予測モードの情報を出力せず、両者が一致しない場合又は前記予測値生成部により予測値が決定されない場合にのみ、前記予測対象ブロックの予測モードの情報を出力するＭＰＭ判定部と、
を備えることを特徴とするイントラ予測装置。
【請求項２】
前記予測値生成部は、前記各参照ブロックの予測モードが、各参照ブロックから予測対象ブロックに向かう方向を示す所定の予測モードであるか否かを判定し、参照ブロックの予測モードが該所定の予測モードである場合にオン、該所定の予測モードでない場合にオフとする判定フラグを生成する予測モード判定部と、
前記判定フラグに基づいて前記予測対象ブロックの予測モードの予測値を決定する予測値決定部と、
を備えることを特徴とする、請求項１に記載のイントラ予測装置。
【請求項３】
前記１以上の参照ブロックは、予測対象ブロックの左に隣接する参照ブロック、予測対象ブロックの上に隣接する参照ブロック、及び予測対象ブロックの左斜め上に隣接する参照ブロックの３つの参照ブロックからなり、
前記予測値決定部は、前記３つの参照ブロックのうち１つの参照ブロックに対する前記判定フラグのみオンである場合には、該１つの参照ブロックの予測モードを前記予測対象ブロックの予測モードの予測値と決定し、前記３つの参照ブロックのうち２つの参照ブロックに対する前記判定フラグのみオンである場合には、該２つの参照ブロックの予測モードを前記予測対象ブロックの予測モードの予測値と決定し、前記３つの参照ブロックの全てに対する前記判定フラグがオン又はオフである場合には、前記予測対象ブロックの予測モードの予測値を定義しないことを特徴とする、請求項２に記載のイントラ予測装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のイントラ予測装置を備えることを特徴とする符号化装置。
【請求項５】
コンピュータを、請求項１から３のいずれか一項に記載のイントラ予測装置として機能させるためのイントラ予測プログラム。
【請求項６】
コンピュータを、請求項４に記載の符号化装置として機能させるための符号化プログラム。
【請求項１】
ブロック単位でイントラ予測を行い、予測対象ブロックについて予測方向を示す予測モードを決定するとともに、該予測対象ブロックの予測モードの予測値を決定するイントラ予測装置であって、
予測対象ブロックの周囲のブロックであって予測モードを決定済みの１以上の参照ブロックの画像を参照し、予め定められた複数の予測モードから予測対象ブロックの予測モードを決定するイントラ予測部と、
前記イントラ予測部により決定済みの１以上の参照ブロックの予測モードを取得して、各参照ブロックと予測対象ブロックの位置関係から各参照ブロックの予測モードの確度を判定し、確度が高いと判定した参照ブロックの予測モードを、予測対象ブロックの予測モードの予測値と決定する予測値生成部と、
前記予測値生成部により決定された予測値と前記予測対象ブロックの予測モードとが一致するか否かを判定し、両者が一致する場合には前記予測対象ブロックの予測モードの情報を出力せず、両者が一致しない場合又は前記予測値生成部により予測値が決定されない場合にのみ、前記予測対象ブロックの予測モードの情報を出力するＭＰＭ判定部と、
を備えることを特徴とするイントラ予測装置。
【請求項２】
前記予測値生成部は、前記各参照ブロックの予測モードが、各参照ブロックから予測対象ブロックに向かう方向を示す所定の予測モードであるか否かを判定し、参照ブロックの予測モードが該所定の予測モードである場合にオン、該所定の予測モードでない場合にオフとする判定フラグを生成する予測モード判定部と、
前記判定フラグに基づいて前記予測対象ブロックの予測モードの予測値を決定する予測値決定部と、
を備えることを特徴とする、請求項１に記載のイントラ予測装置。
【請求項３】
前記１以上の参照ブロックは、予測対象ブロックの左に隣接する参照ブロック、予測対象ブロックの上に隣接する参照ブロック、及び予測対象ブロックの左斜め上に隣接する参照ブロックの３つの参照ブロックからなり、
前記予測値決定部は、前記３つの参照ブロックのうち１つの参照ブロックに対する前記判定フラグのみオンである場合には、該１つの参照ブロックの予測モードを前記予測対象ブロックの予測モードの予測値と決定し、前記３つの参照ブロックのうち２つの参照ブロックに対する前記判定フラグのみオンである場合には、該２つの参照ブロックの予測モードを前記予測対象ブロックの予測モードの予測値と決定し、前記３つの参照ブロックの全てに対する前記判定フラグがオン又はオフである場合には、前記予測対象ブロックの予測モードの予測値を定義しないことを特徴とする、請求項２に記載のイントラ予測装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載のイントラ予測装置を備えることを特徴とする符号化装置。
【請求項５】
コンピュータを、請求項１から３のいずれか一項に記載のイントラ予測装置として機能させるためのイントラ予測プログラム。
【請求項６】
コンピュータを、請求項４に記載の符号化装置として機能させるための符号化プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−８１１００（Ｐ２０１３−８１１００Ａ）
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２０３７７（Ｐ２０１１−２２０３７７）
【出願日】平成２３年１０月４日（２０１１．１０．４）
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月４日（２０１１．１０．４）
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【Ｆターム（参考）】
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