[发明专利]帧内预测编码方法、帧内预测解码方法、帧内预测编码装置、帧内预测解码装置以及记录程序的记录介质

说明书

技术领域

本发明涉及图像信号的编码和解码，特别是涉及使用画面内预测（帧内预测）对图像信号进行编码或解码的技术。

本申请基于向日本国的专利申请（日本特愿2012-217888），将该日本申请的记载内容引入为本说明书的一部分。

背景技术

在活动图像（视频）的国际标准压缩方式H.264/AVC和目前制定中的下一代高效率视频编码HEVC（High Effciency Video Coding）中，为了高效率地压缩庞大的活动图像的信息，实施预测和变换这样的2种处理。关于预测，被分为帧间预测编码（也称为帧间预测编码、画面间编码）和帧内预测编码（也称为帧内预测编码、画面内编码）这2种。帧间预测编码是利用活动图像内的时间方向的相关性来谋求信息压缩的手法。使用运动补偿的帧间预测是其代表例。

另一方面，帧内预测编码是例如在H.264/AVC中采用的那样的使用处于编码对象块的周围的解码完毕像素来生成预测信号的手法即使用帧内的相关性来谋求信息压缩的手法。关于变换，在作为静止图的国际标准压缩方式的JPEG和活动图像的国际标准压缩方式MPEG-2中采用被称为离散余弦变换（Discrete Cosine Transform：DCT）的手法。在作为JPEG的后继规范的JPEG2000中，采用被称为离散小波变换（Discrete Wavelet Transform：DWT）的手法。在帧间和帧内进行了预测之后，其预测残差信号（也被称为预测误差信号）经过变换和量化最终通过熵编码成为二进制信号（位流）。

在H.264/AVC中，设定宏块（Macroblock，以下为MB）作为编码的处理的单位，其尺寸为16×16。图20是示出4×4块的预测模式的图。在预测模式0的例子中，M的像素值被用于像素N0、N1、N2、N3的预测。同样地，对于其它的模式也根据解码完毕的像素按照预测方向生成预测信号。图21是示出16×16块的预测模式的图。如图20和图21分别所示，在H.264/AVC的帧内预测编码中存在2种预测尺寸，在4×4块中准备了9种预测模式（预测模式0~预测模式8），在16×16块中准备了4种预测模式（预测模式0~预测模式3）。在作为H.264/AVC的扩展规范的FREXT中，除了这些之外还追加8×8的预测尺寸，其预测模式为与4×4相同定义的9种。

图22、图23、图24为示出预测模式与预测号码的关系的图。按照在图22、图23、图24中定义的预测模式来生成预测图像，其残差信号经过变换、量化而被编码。在解码的情况下也同样地使用解码后的预测模式号码根据解码完毕的像素生成预测信号，并与解码后的预测残差信号合计来得到解码信号。

另一方面，在HEVC中，编码处理的单位不是MB单位，而以被称为编码单元（Coding Unit：CU）的块单位进行编码，其最大的单位被称为最大编码单元（LCU），在HEVC的参照软件（HEVC test Model：HM，HEVC 测试模型：HM）中通常被设定为64×64的尺寸。64×64的LCU以四叉树为基础被分割至8×8的CU作为最小单位。各CU被分割为被称为预测单元（Prediction Unit：PU）的实施预测的块和被称为变换单元（Transform Unit：TU）的实施变换的块。这些PU和TU在CU内被独立地定义。PU和TU与CU同样地，基本上以四叉树为基础被分割，但是，也存在应用正方形以外的分割的工具。将容许PU的非正方形分割的工具称为不对称运动分割（Asymmetric Motion Partition，AMP），将容许TU的非正方形分割的工具称为非正方形四叉树变换（Non-Square Quadtree Transform，NSQT）。

图25是示出这些HEVC中的各处理单元的定义的图。在H.264/AVC中按照16×16块进行编码，但是，在HEVC中，有以其尺寸例如如64×64块那样更大的块单位进行编码的特征。以如上述的那样的更大的尺寸的编码、预测、变换的处理较大地有助于特别是以高清晰度的编码效率改善。