[发明专利]编码装置及具有编码装置的运动图像记录系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种高效率对运动图像的图像数据进行压缩编码的压缩编码技术。

背景技术

近年来，伴随着多媒体应用程序的发展，一般能够对所有媒体的信息(例如图像、声音、文本)进行数字数据化，来统一进行处理。其中，例如由于图像、特别是运动图像的数字数据(图像数据)的数据量非常大，因此为了进行存储/传送，需要高效率压缩运动图像数据的压缩技术。为了实现运动图像的压缩编码而开发出来的压缩技术，公知的例如有由ISO(国际标准化组织)标准化的MPEG-1/2/4等压缩方式。

这些压缩方式中，均能够将输入图像数据分割成多个块，针对各个块选择画面内编码(不进行运动补充的编码模式)或画面间预测编码(进行基于运动补偿的预测的编码模式)并进行编码。其中，对画面间预测编码的运动补偿预测而言，根据运动补偿所使用的运动矢量的种类而存在多个预测模式。编码时，从其中选择适当的预测模式，对各个块进行编码。

预测模式根据预测方向大体上分为前向预测编码、后向预测编码、以及双向预测编码这3种。这些编码方式还能够进一步分为以编码块的帧全体为对象的帧预测编码、以及分别以第1(奇数)场(field)/第2(偶数)场为对象的区域预测编码。即，预测模式存在6种。

图1中示出了现有的运动图像编码装置100的构成。运动图像编码装置100具有：输入图像存储器101、减法部102、正交变换部103、量化部104、可变长度编码部105、逆量化部106、逆正交变换部107、加法部108、参照图像存储器109、运动检测部110、预测模式决定部111以及运动补偿部112。

上述画面间预测编码的运动补偿预测中所使用的预测模式的决定，主要由运动检测部110及预测模式决定部111来进行。

运动检测部110针对输入图像存储器101所输出的块单位的输入图像数据，根据参照图像存储器109中存储的参照图像数据的指定范围中，检测出类似的块区域，并输出相当于移动量的运动矢量及表示块的类似度的误差量。在能够使用上述6种预测模式时，对按每一个预测模式所指定的参照图像数据进行运动检测。

预测模式决定部111根据由运动检测部110检测出的对各个预测模式的运动矢量的误差量，决定运动补偿部112中所使用的预测模式。

这里，对现有的预测模式的决定方法进行说明。运动检测部110为了对某个预测模式检测出与编码对象块类似的块，而计算出编码对象块与参照图像块之间的各个像素位置的差分绝对值总和(误差量)，并用作评价值。然后，将到误差量最小位置为止的移动量采用为该预测模式的运动矢量，与误差量一起输出。

例如，对于MPEG中所使用的预测模式之一的单向帧预测的误差量AE(i，j)而言，能够通过公式1计算出来。其中，“单向帧预测”是前向预测与后向预测的总称。

(公式1)AE(i，j)＝∑|Y(x，y)-RefY(i+x，j+y)|

公式1中，Y(x，y)表示输入图像数据的编码对象块中的位置(x，y)的像素值，RefY(i+x，j+y)表示参照图像数据的探索范围内的位置(i+x，j+y)的像素值。另外，AE(i，j)表示块间匹配的误差量。运动矢量被确定为使误差量AE(i，j)达到最小的位置(i，j)为止的移动量。图2中示出了编码对象块(Y)与使误差量AE(i，j)最小的位置(i，j)处所存在的参照图像数据(RefY)中的块的关系。从基准点(0，0)到(i，j)的矢量是运动矢量。

预测模式决定部111对运动检测部110所输出的各个预测模式的误差量AE进行比较，选择误差量AE为最小的预测模式，并将其决定为运动补偿所使用的预测模式。该方法是基于误差量小则一般来说编码所引起的失真以及发生编码量也少的想法。

预测模式的决定方法还可以考虑其他各种方法。例如专利文献1中公开了一种方法，在编码的目标位速率与输入图像大小(像素数)的比为规定阈值以上的情况下，禁止双向的预测模式，只选择前向或后向的预测模式。

专利文献1的方法，在目标的位速率较低的情况下，对运动矢量的编码量较多，对预测误差图像数据的编码量相对较少，结果是画质恶化这一问题较为明显。由于认为双向预测模式的编码量比前向或后向预测模式的编码量大，因此该方法在上述的比为规定阈值以上时，被禁止双向预测模式。