JP5188875B2 - 画像予測符号化装置、画像予測復号装置、画像予測符号化方法、画像予測復号方法、画像予測符号化プログラム、及び画像予測復号プログラム - Google Patents

Description

本発明は、画像予測符号化装置、画像予測復号装置、画像予測符号化方法、画像予測復号方法、画像予測符号化プログラム、及び画像予測復号プログラムに関するものである。

静止画像データや動画像データの伝送や蓄積を効率よく行うために、従来から画像データを圧縮符号化技術により圧縮することが行われている。このような圧縮符号化技術としては、動画像の場合はＭＰＥＧ１〜４やＨ．２６１〜Ｈ．２６４等の方式が広く用いられている。

これらの符号化方式では、符号化の対象となる画像データを複数のブロックに分割した上で符号化処理及び復号処理を行う。さらに、ＭＰＥＧ４やＨ．２６４等の方式においては、符号化効率を更に高めるため、画面内の対象ブロックの符号化に際して、対象ブロックと同じ画面内にある隣接する既再生の画素信号を用いて予測信号を生成する。既再生の画素信号とは、いったん圧縮された画像データから復元されたものを意味する。そして、予測信号を対象ブロックの画素信号から差し引いた差分信号を符号化する。

ここで、ＭＰＥＧ４では、対象ブロックの画像信号を離散コサイン変換した上で予測符号化する。すなわち、対象ブロックの直流成分及び第１行若しくは第１列の交流成分の係数に対し、該当対象ブロックの上又は左にあるブロックの同一成分の係数を予測値とし、両者の差分を符号化する。この予測値の決定は、対象ブロックの斜め上にあるブロックと対象ブロックの上又は左にあるブロックとの直流成分の勾配の大きさに基づいて行われる。このような画面内予測方法は、下記特許文献１に記載されている。

一方、Ｈ．２６４では、対象ブロックに隣接する既再生の画素値を所定の方向に外挿して予測信号を生成する方法を採用している。この画素領域での画面内予測信号生成は、画像の細部を予測できるメリットがある。図３９（ａ）には、Ｈ．２６４に用いられる画面内予測方法を説明するための模式図、図３９（ｂ）には、Ｈ．２６４の画面内予測方法における画素信号の引き伸ばし方向を示す。図３９（ａ）において、ブロック１９０１は対象ブロックであり、ブロック１９０２〜１９０４は隣接するブロックで、過去の処理において既に再生された画素信号を含むブロックである。ここでは、ブロック１９０１の対象ブロックの境界に隣接する既再生画素群１９０５を用いて、図３９（ｂ）に示す９つの方向で予測信号を生成する。たとえば、方向“０”の場合、ブロック１９０１の真上にある隣接画素を下方に引き伸ばして予測信号を生成し、方向“１”の場合、ブロック１９０１の左にある既再生画素を右に引き伸ばして予測信号を生成し、方向“２”の場合は、画素群１９０５の全体の画素値の平均値を予測信号として生成する。予測信号を生成する際のより具体的な方法については、たとえば下記非特許文献１に記載されている。Ｈ．２６４では、このようにして生成された９つの予測信号のそれぞれと対象ブロックの画素信号との差分をとり、差分値が最も小さい予測信号の生成方法を最適の予測方法（又は、モードとも言う）とする。

画像データを伝送若しくは蓄積する際には、画像データの復元のためにこのようにして決定された最適予測方法を示す識別情報を送信側に送る必要がある。この識別情報を符号化するには、ブロック１９０２とブロック１９０３の２つのブロックに対して決定された予測方法を参照して行う。すなわち、ブロック１９０２の予測方法の識別情報とブロック１９０３の予測方法の識別情報とを比較し、値の小さいものを参照モード情報として決定する。そして、対象ブロック１９０１の最適予測方法に関する識別情報をこの参照モード情報から相対的に符号化する。

また、最適予測方法に関する識別情報をさらに効率よく符号化するために、特許文献２には、対象ブロックに隣接する隣接領域に対し、Ｈ．２６４と同じ外挿方法で予測信号を生成した上で参照モード情報を決定する方法を開示している。ここでは、隣接領域に接しているが対象ブロックに接していない画素群を用いて外挿処理を行なっている。図４０は特許文献２に用いられる方法を説明するための模式図である。対象ブロック２００１の最適予測方法に関する識別情報を符号化するにあたり、まず対象領域２００１に隣接する隣接領域２００５の最適予測方法を決定する。具体的には、隣接領域２００５に隣接する画素群２００６を用いて、Ｈ．２６４と同じ９つの外挿方法で、隣接領域２００５に対する複数の予測信号を生成し、この複数の予測信号の中から、隣接領域２００５の画素に最も相関の高い予測信号を決定し、それを生成するための外挿方法を参照モード情報とする。このように、対象ブロックに直に接していない画素群を用いて参照モード情報を決定している。
米国特許公報第６１４８１０９号 特開２００７−１１６３５１号公報 Iain E.G. Richardson,"H.264 and MPEG-4 video compression", Wiley 2003, pages pp.177 - 183.

しかし、Ｈ．２６４のような画素領域における画面内予測信号生成の方法では、多くの予測方法（またはモードともいう）を設けることで予測精度を高くすることを可能にする一方、その予測方法を識別するためのモード情報を符号化するには符号長の長いものを用いる必要があり、符号量増加の原因となる。この問題を軽減するために、隣接ブロックの予測方法に関するモード情報を参照して相対的に予測方法に関する情報を符号化する方法が用いられるが、上述したように２つの隣接ブロックのみを用いるため、対象ブロックの予測方法に対して精度の高い参照モード情報を生成することができない。さらに、対象ブロックに隣接するブロックがフレーム間予測符号化する場合において、隣接ブロックは画面内予測に関する予測情報をもっていないことから、予め決まった予測方法に関するモード情報を参照に相対的に対象ブロックの予測情報を符号化する方法をとっている。そのために、隣接するブロックがフレーム間予測符号化する場合において対象ブロックの予測方法が適切に予測できないためその予測方法に関する情報の符号化効率はよくない。

また、対象ブロックに隣接する隣接領域に対して、その隣接領域に接しているが対象ブロックに直接に接していない画素群を用いて、予測方法を決定する方法は、必ずしも対象ブロックに適しているとはいえない。なぜなら、対象ブロックの予測信号を生成するには、対象ブロックに直接に接している画素群（図２０の２００７）を用いるのであって、隣接領域に接しているが対象ブロックに接していない画素群（図２０の２００６）を用いるわけではないからである。つまり、予測信号の生成のために用いる領域に不整合が生じてしまうため、予測方法を高精度に決定することが難しい。

本発明は、上記の課題を解決し、画素領域における画面内予測信号の生成の方法に関して多くの予測方法を設けた場合であっても、予測方法を識別するためのモード情報を効率的に抑圧できる符号化する方法・装置及びプログラムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の画像予測符号化装置は、入力画像を複数の領域に分割する領域分割手段と、複数の領域のうちの処理対象である対象領域に含まれる対象画素信号に対して画面内予測信号を生成する予測信号生成手段と、予測信号生成手段によって生成された画面内予測信号と対象画素信号との残差信号を生成する残差信号生成手段と、残差信号生成手段によって生成された残差信号を符号化する符号化手段とを備え、予測信号生成手段は、所定の複数の第１予測方法のうちから、対象領域に直接隣接する既再生の画素信号である直近画素群の少なくとも一部を用いて、対象領域に隣接する隣接領域の画素信号と相関の高い画面内予測信号を生成する隣接領域予測方法を導出する第１予測方法決定部を有し、第１予測方法決定部によって導出された隣接領域予測方法に基づいて対象画素信号に対する対象領域予測方法を予測するとともに、該対象領域予測方法に基づいて対象領域に対する画面内予測信号を生成する。

本発明の画像予測符号化方法は、領域分割手段が、入力画像を複数の領域に分割する領域分割ステップと、予測信号生成手段が、複数の領域のうちの処理対象である対象領域に含まれる対象画素信号に対して画面内予測信号を生成する予測信号生成ステップと、残差信号生成手段が、予測信号生成手段によって生成された画面内予測信号と対象画素信号との残差信号を生成する残差信号生成ステップと、符号化手段が、残差信号生成手段によって生成された残差信号を符号化する符号化ステップとを備え、予測信号生成ステップでは、予測信号生成手段が、所定の複数の第１予測方法のうちから、対象領域に直接隣接する既再生の画素信号である直近画素群の少なくとも一部を用いて、対象領域に隣接する隣接領域の画素信号と相関の高い画面内予測信号を生成する隣接領域予測方法を導出する第１予測方法決定ステップを有し、第１予測方法決定ステップによって導出された隣接領域予測方法に基づいて対象画素信号に対する対象領域予測方法を予測するとともに、該対象領域予測方法に基づいて対象領域に対する画面内予測信号を生成する。

本発明の画像予測符号化プログラムは、コンピュータを、入力画像を複数の領域に分割する領域分割手段、複数の領域のうちの処理対象である対象領域に含まれる対象画素信号に対して画面内予測信号を生成する予測信号生成手段、予測信号生成手段によって生成された画面内予測信号と対象画素信号との残差信号を生成する残差信号生成手段、及び残差信号生成手段によって生成された残差信号を符号化する符号化手段として機能させ、予測信号生成手段は、所定の複数の第１予測方法のうちから、対象領域に直接隣接する既再生の画素信号である直近画素群の少なくとも一部を用いて、対象領域に隣接する隣接領域の画素信号と相関の高い画面内予測信号を生成する隣接領域予測方法を導出する第１予測方法決定部を有し、第１予測方法決定部によって導出された隣接領域予測方法に基づいて対象画素信号に対する対象領域予測方法を予測するとともに、該対象領域予測方法に基づいて対象領域に対する画面内予測信号を生成する。

このような画像予測符号化装置、画像予測符号化方法、及び画像予測符号化プログラムによれば、所定の第１予測方法のうちから、符号化対象の対象領域に直接隣接する既再生の画素信号である直近画素群を用いて、隣接領域の画素信号と相関の高い予測信号を生成するための隣接領域予測方法が導出され、その隣接領域予測方法をもとに対象領域予測方法が予測されるとともに、対象領域予測方法に基づいて対象領域の画面内予測信号が生成される。これにより、対象領域の予測方法を識別するための識別情報（モード情報）を不要にしたり、或いは識別情報にかかわる符号量を減少させたりすることができるため、予測方法を識別するためのモード情報を効率的に抑圧できる。その結果、画素領域における画面内予測信号の生成の方法に関して多くの予測方法を設けた場合であっても、予測方法を識別するモード情報が削減され、全体の符号化効率が向上する。特に、直近画素群を参照して隣接領域に対して決定される予測方法は、同じ直近画素群を用いて決定される対象領域に関する予測方法に相関が高いため、全体の符号量をより効率的に削減することができる。

予測信号生成手段は、第１予測方法決定部によって導出された隣接領域予測方法と所定の関係を有する予測方法を対象領域予測方法として導出することが好ましい。かかる予測信号生成手段を備えれば、導出された隣接領域予測方法から対象領域予測方法が導かれるので、対象領域の予測方法を識別するためのモード情報が不要となり、全体の符号化効率をより向上させることができる。

また、所定の関係は、画像信号における画素信号を補間する向きが互いに反対の関係であることも好ましい。この場合、隣接領域予測方法から対象領域の予測方法として適した予測方法を精度よく導出することができるので、画素信号の符号量も効果的に減少させることができる。

或いは、予測信号生成手段は、所定の複数の第２予測方法のうちから、直近画素群の少なくとも一部を用いて、対象領域の画素信号と相関の高い画面内予測信号を生成する対象領域予測方法を導出する第２予測方法決定部をさらに有し、第２予測方法決定部によって導出された対象領域予測方法に基づいて対象領域に対する画面内予測信号を生成し、且つ、隣接領域予測方法に基づいて対象領域予測方法を予測して対象領域予測方法を特定する情報と隣接領域予測方法との相対的情報を生成するも好ましい。かかる構成を採れば、所定の第２予測方法のうちから、直近画素群を用いて対象領域の画素信号と相関の高い予測信号を生成するための対象領域予測方法が導出され、隣接領域予測方法をもとに対象領域予測方法が予測されて対象領域予測方法に関するモード情報が隣接領域予測方法に対する相対的情報として生成される。これにより、対象領域予測方法を識別するためのモード情報の符号量を、隣接領域予測方法をもとに予測した情報を利用することによって減少させることができるため、予測方法を識別するためのモード情報を効率的に抑圧できる。

さらに、所定の複数の第１予測方法と所定の複数の第２予測方法とは、画像信号における画素信号を補間する向きが互いに反対の関係を有することも好ましい。そうすれば、導出される隣接領域予測方法と対象領域予測方法との相関が高くなるので、予測方法を識別するためのモード情報をより効率的に抑圧できる。

またさらに、第１予測方法決定部は、所定の複数の第１の予測方法を用いて同一領域の隣接領域に対して画面内予測信号を生成することにより、隣接領域と相関の高い隣接領域予測方法を導出することも好ましい。この場合、第１の予測方法のなかから同一隣接領域との相関が高い予測方法が導出されるので、隣接領域予測方法と対象領域予測方法との相関がより一層高くなるので、予測方法を識別するためのモード情報をより効率的に抑圧できる。

本発明の画像予測復号装置は、圧縮データの中から処理対象である対象領域に関する残差の符号化データを抽出するデータ解析手段と、データ解析手段によって抽出された符号化データから再生残差信号を復元する残差信号復元手段と、対象領域に含まれる対象画素信号に対する画面内予測信号を生成する予測信号生成手段と、予測信号生成手段によって生成された画面内予測信号と残差信号復元手段によって復元された再生残差信号とを加算することによって、対象領域に含まれる対象画素信号を復元する画像復元手段とを備え、予測信号生成手段は、所定の複数の第１予測方法のうちから、対象領域に直接隣接する既再生の画素信号である直近画素群の少なくとも一部を用いて、対象領域に隣接する隣接領域の画素信号と相関の高い画面内予測信号を生成する隣接領域予測方法を導出する第１予測方法決定部を有し、第１予測方法決定部によって導出された隣接領域予測方法に基づいて対象画素信号に対する対象領域予測方法を予測するとともに、該対象領域予測方法に基づいて対象領域に対する画面内予測信号を生成する。

本発明の画像予測復号方法は、データ解析手段が、圧縮データの中から処理対象である対象領域に関する残差の符号化データを抽出するデータ解析ステップと、残差信号復元手段が、データ解析手段によって抽出された符号化データから再生残差信号を復元する残差信号復元ステップと、予測信号生成手段が、対象領域に含まれる対象画素信号に対する画面内予測信号を生成する予測信号生成ステップと、画像復元手段が、予測信号生成手段によって生成された画面内予測信号と残差信号復元手段によって復元された再生残差信号とを加算することによって、対象領域に含まれる対象画素信号を復元する画像復元ステップとを備え、予測信号生成ステップでは、予測信号生成手段が、所定の複数の第１予測方法のうちから、対象領域に直接隣接する既再生の画素信号である直近画素群の少なくとも一部を用いて、対象領域に隣接する隣接領域の画素信号と相関の高い画面内予測信号を生成する隣接領域予測方法を導出する第１予測方法決定ステップを有し、第１予測方法決定ステップによって導出された隣接領域予測方法に基づいて対象画素信号に対する対象領域予測方法を予測するとともに、該対象領域予測方法に基づいて対象領域に対する画面内予測信号を生成する。

本発明の画像予測復号プログラムは、コンピュータを、圧縮データの中から処理対象である対象領域に関する残差の符号化データを抽出するデータ解析手段、データ解析手段によって抽出された符号化データから再生残差信号を復元する残差信号復元手段、対象領域に含まれる対象画素信号に対する画面内予測信号を生成する予測信号生成手段、及び予測信号生成手段によって生成された画面内予測信号と残差信号復元手段によって復元された再生残差信号とを加算することによって、対象領域に含まれる対象画素信号を復元する画像復元手段として機能させ、予測信号生成手段は、所定の複数の第１予測方法のうちから、対象領域に直接隣接する既再生の画素信号である直近画素群の少なくとも一部を用いて、対象領域に隣接する隣接領域の画素信号と相関の高い画面内予測信号を生成する隣接領域予測方法を導出する第１予測方法決定部を有し、第１予測方法決定部によって導出された隣接領域予測方法に基づいて対象画素信号に対する対象領域予測方法を予測するとともに、該対象領域予測方法に基づいて対象領域に対する画面内予測信号を生成する。

このような画像予測復号装置、画像予測復号方法、及び画像予測復号プログラムによれば、所定の第１予測方法のうちから、符号化対象の対象領域に直接隣接する既再生の画素信号である直近画素群を用いて、隣接領域の画素信号と相関の高い予測信号を生成するための隣接領域予測方法が導出され、その隣接領域予測方法をもとに対象領域予測方法が予測されるとともに、対象領域予測方法に基づいて対象領域の画面内予測信号が生成される。これにより、再生対象の圧縮データにおいて、対象領域の予測方法を識別するための識別情報（モード情報）を不要にしたり、或いは識別情報にかかわる符号量を減少させたりすることができるため、予測方法を識別するためのモード情報を効率的に抑圧できる。その結果、画素領域における画面内予測信号の生成の方法に関して多くの予測方法を設けた場合であっても、予測方法を識別するモード情報が削減され、圧縮データ全体の符号化効率が向上する。特に、直近画素群を参照して隣接領域に対して決定される予測方法は、同じ直近画素群を用いて決定される対象領域に関する予測方法に相関が高いため、圧縮データ全体の符号量をより効率的に削減することができる。

予測信号生成手段は、第１予測方法決定部によって導出された隣接領域予測方法と所定の関係を有する予測方法を対象領域予測方法として導出することが好ましい。かかる予測信号生成手段を備えれば、導出された隣接領域予測方法から対象領域予測方法が導かれるので、圧縮データにおいて対象領域の予測方法を識別するためのモード情報が不要となり、圧縮データ全体の符号化効率をより向上させることができる。

また、所定の関係は、画像信号における画素信号を補間する向きが互いに反対の関係であることも好ましい。この場合、隣接領域予測方法から対象領域の予測方法として適した予測方法を精度よく導出することができるので、圧縮データにおける画素信号の符号量も効果的に減少させることができる。

さらに、データ解析手段は、圧縮データの中から画面内予測信号を生成するための対象領域予測方法を識別するための相対予測方法情報をさらに抽出し、予測信号生成手段は、第１予測方法決定部によって導出された隣接領域予測方法に基づいて対象領域予測方法を予測することにより、隣接領域予測方法と相対予測方法情報とから対象領域予測方法を復元し、該対象領域予測方法に基づいて直近画素群を用いて画面内予測信号を生成することも好ましい。こうすれば、隣接領域予測方法をもとに対象領域予測方法が予測されて、対象領域予測方法に関するモード情報の隣接領域予測方法に対する相対的情報である相対予測方法情報とその隣接領域予測方法とに基づいて対象領域予測方法が復元される。これにより、圧縮データにおける対象領域予測方法を識別するためのモード情報の符号量を、隣接領域予測方法をもとに予測した情報を利用することによって減少させることができるため、圧縮データ中の予測方法を識別するためのモード情報を効率的に抑圧できる。

またさらに、第１予測方法決定部は、所定の複数の第１の予測方法を用いて同一領域の隣接領域に対して画面内予測信号を生成することにより、隣接領域と相関の高い隣接領域予測方法を導出することも好ましい。この場合、第１の予測方法のなかから同一隣接領域との相関が高い予測方法が導出されるので、隣接領域予測方法と対象領域予測方法との相関がより一層高くなるので、予測方法を識別するためのモード情報をより効率的に抑圧できる。

本発明によれば、画素領域における画面内予測信号の生成の方法に関して多くの予測方法を設けた場合であっても、予測方法を識別するためのモード情報を効率的に抑圧できる。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る画像予測符号化装置及び画像予測復号装置の好適な実施形態について詳細に説明する。

（画像予測符号化装置）
図１は、本発明の好適な一実施形態にかかる画像予測符号化装置の構成を示すブロック図である。同図に示す画像予測符号化装置１０は、入力端子１０１と、ブロック分割部（領域分割手段）１０２と、画面間予測信号生成方法決定部１０３と、画面間予測信号生成部１０４と、画面内予測信号生成方法決定部（予測信号生成手段）１０５と、画面内予測信号生成部（予測信号生成手段）１０６と、切り替えスイッチ１０７と、減算器（残差信号生成手段）１０８と、変換部（符号化手段）１０９と、量子化部（符号化手段）１１０と、逆量子化部１１１と、逆変換部１１２と、加算器１１３と、フレームメモリ１１４と、エントロピー符号化部（符号化手段）１１５と、出力端子１１６とを備えて構成されている。以下、画像予測符号化装置１０の各構成要素について説明する。

ブロック分割部１０２は、入力端子１０１から複数画面分の画像からなる動画像信号が入力され、符号化の対象である画像を複数の領域に分割する。具体的には、ブロック分割部１０２は、画像を８×８画素からなるブロックに分割するが、それ以外の任意の大きさ及び形状のブロックに分割してもよい。ブロック分割部１０２は、分割したブロックの画素信号のうち符号化処理の対象となる領域（以下、「対象ブロック」という）の画素信号（以下、「対象画素信号」という）を、ラインＬ１０２を経由して減算器１０８に、ラインＬ１０３を経由して画面間予測信号生成方法決定部１０３及び画面内予測信号生成方法決定部１０５に出力する。

画面間予測信号生成部１０４及び画面内予測信号生成部１０６は、対象ブロックの対象画素信号に対して、その画像を予測する予測信号を生成する。このとき、予測信号の生成の際に２種類の予測方法を用いる。すなわち、画面間予測信号生成部１０４は、予測信号の生成において「画面間予測」と呼ばれる予測方法を用い、画面内予測信号生成部１０６は、「画面内予測」と呼ばれる予測方法を用いる。「画面間予測」においては、過去に符号化された後に復元された再生画像を参照画像として、この参照画像から対象ブロックに対する誤差の最も小さい予測信号を与える動き情報を求める（「動き検出」処理という）ことにより予測方法が決定される。これに対し、「画面内予測」においては、対象ブロックに空間的に隣接する既再生の画素値を用いて所定の方法で画面内予測信号が生成され、この予測方法は、静止画像の符号化・復号にも適用できる。

画面間予測信号生成方法決定部１０３は、ラインＬ１０３経由で入力された対象ブロックの対象画素信号、及びラインＬ１２１経由でフレームメモリ１１４から入力された参照画像に基づいて、上記の動き検出を行うことにより画面間予測方法を決定する。ここで、画面間予測信号生成方法決定部１０３は、対象ブロックを再分割して、再分割した小領域に対して画面間予測方法を決定しても良く、各種の領域の分割方法から対象ブロック全体に対して最も効率の良い分割方法を選択してそれぞれの動き情報を決定することができる。また、参照画像としては、過去に符号化された後に復元された複数の画像が用いられても良い。この動き検出の方法は、従来のＭＰＥＧ−２，４、及びＨ．２６４におけるいずれかの方法と同様であるので、詳細な説明は省略する。画面間予測信号生成方法決定部１０３は、決定した動き情報及び小領域の分割方法を、ラインＬ１２２経由で画面間予測信号生成部１０４に送出するとともに、ラインＬ１２４経由でエントロピー符号化部１１５に送出する。これに対して、画面間予測信号生成部１０４において、小領域の分割方法と、それぞれの小領域に対応する動き情報と、フレームメモリ１１４から取得された参照画像とに基づいて予測信号が生成され、端子１０７ａ及び切り替えスイッチ１０７経由で減算器１０８及び加算器１１３に送られる。

画面内予測信号生成方法決定部１０５は、ラインＬ１０３経由で入力された対象ブロックの対象画素信号、及びラインＬ１２０経由でフレームメモリ１１４から入力された参照画像に基づいて、画面内予測における予測方法（補間方法ともいう）を決定する。画面内予測信号生成方法決定部１０５の処理の詳細は、後述するが、ここでは対象ブロックに直接隣接する複数の画素を用いて補間する方法を用いている。画面内予測信号生成方法決定部１０５は、決定した予測方法を識別する情報（以下、「モード情報」という）を、ラインＬ１２３経由で画面内予測信号生成部１０６に送出するとともに、ラインＬ１２５経由でエントロピー符号化部１１５に送出する。これに対して、画面内予測信号生成部１０６において、予測方法に関するモード情報と、フレームメモリ１１４から取得された同じ画面内にあり対象ブロックに直接隣接する既再生の画素信号とに基づいて、モード情報によって特定される予測方法に従って予測信号が生成され、端子１０７ｂ及び切り替えスイッチ１０７経由で減算器１０８及び加算器１１３に送られる。

切り替えスイッチ１０７は、画面間予測信号生成部１０４及び画面内予測信号生成部１０６から送られた予測信号のうちのどちらが対象領域の対象画素信号との誤差が小さいかを判定し、判定結果に応じて誤差の小さい方の予測信号を選択して減算器１０８及び加算器１１３に出力する。但し、切り替えスイッチ１０７は、一枚目の画面について過去の画像が存在しないために全ての対象ブロックが画面内予測で処理される場合は、一枚目の画像を処理する際には常に画面内予測信号生成部１０６側の端子１０７ｂと接続される。同様に、シーンカット直後の画面を処理する場合や周期的に画面内予測の画像を導入する必要がある場合においては、切り替えスイッチ１０７は画面一枚に対し画面内予測による予測信号のみを選択することもできる。

減算器１０８は、ブロック分割部１０２から入力された対象ブロックの対象画素信号から切り替えスイッチ１０７を経由して入力された予測信号を引き算して残差信号を生成する。この残差信号はラインＬ１０４経由で変換部１０９に出力され、変換部１０９は、この残差信号を離散コサイン変換して変換係数を生成する。この変換係数は、ラインＬ１０５経由で量子化部１１０に出力され、量子化部１１０が変換係数を量子化した後、ラインＬ１０６経由でエントロピー符号化部１１５及び逆量子化部１１１に出力する。エントロピー符号化部１１５は、量子化された変換係数を符号化して、画面間予測信号生成方法決定部１０３から出力された動き情報及び小領域の分割方法、又は画面内予測信号生成方法決定部１０５から出力された予測方法に関する情報と符号化データとを合わせてラインＬ１２６経由で出力端子１１６に出力する。

逆量子化部１１１は、量子化された変換係数を逆量子化して変換係数に戻し、ラインＬ１０７経由で逆変換部１１２に出力し、逆変換部１１２が変換係数を逆離散コサイン変換することにより残差信号を復元する。加算器１１３は、この残差信号とラインＬ５１１経由で入力された予測信号とを加算することにより対象ブロックの対象画素信号を再生し、ラインＬ１０９経由でフレームメモリ１１４に格納する。フレームメモリ１１４に格納された対象ブロックの対象画素信号は、次に処理される対象ブロックの予測信号を画面間予測又は画面内予測により生成するために利用される。

次に、画面内予測信号生成方法決定部１０５の構成についてより詳細に説明する。図２は、画面内予測信号生成方法決定部１０５の構成を示すブロック図である。同図に示すように、画面内予測信号生成方法決定部１０５は、予測方法決定部（第２予測方法決定部）２０１と、予測信号生成部（第２予測方法決定部）２０２と、隣接モード決定部（第１予測方法決定部）２０６と、モード情報予測部２０５とを備えている。

予測信号生成部２０２は、ラインＬ１２０経由でフレームメモリ１１４から読み出された直近画素群を用いて、９つの方法（第２予測方法）で予測信号を生成する。ここで、「直近画素群」とは、対象ブロックに直接隣接する複数の既再生の画素のことをいう。例えば、図３に示す同一フレームの画像の例において、対象領域の画素信号ａ〜ｐに対して直接隣接する画素信号Ａ〜Ｍが直近画素群である。

図４〜１２は、予測信号生成部２０２による予測信号の生成方法を示す概念図である。例えば、図４において、各マス目は画素を示し、画素Ａ〜Ｍの画素群Ｇ４０１は直近画素群であり、画素ａ〜ｐの画素群Ｇ４０２は対象ブロックに含まれる画素である。具体的には、予測信号生成部２０２は、図４に示すように、対象ブロックに含まれる画素群Ｇ４０２に対し、直近画素群Ｇ４０１に含まれる画素Ａ〜Ｄを用いてそれぞれの画素を下方に引き伸ばして予測信号を生成する。このときの具体的な演算式として下記式（１）が用いられる。下記式（１）中、“pred（a,e,i,m）=A”は、対象ブロックＧ４０２にある画素ａ，ｅ，ｉ，ｍの予測値を画素Ａの値に設定することを意味している。
pred(a, e, i, m) = A，pred(b, f, j, n) = B，
pred(c, g, k, o) = C，pred(d, h, l, p) = D …（１）

また、予測信号生成部２０２は、図５に示すように、対象ブロックに含まれる画素群Ｇ５０２に対し、直近画素群Ｇ５０１の一部の画素Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌを用いてそれぞれの画素を右に引き伸ばして予測信号を生成する。このときの具体的な演算式として下記式（２）が用いられる。同様にして、図６〜１２に示すように、対象ブロックに含まれる画素群Ｇ６０２，…，Ｇ１２０２に対して、直近画素群Ｇ６０１，…Ｇ１２０１の一部を用いて所定の方向に画素を引き伸ばして、下記式（３）〜（９）により予測信号を生成する。
pred(a, b, c, d) = I，pred(e, f, g, h) = J，
pred(i, j, k, l) = K，pred(m, n, o, p) = L …（２）
pred(a, b, c, d, e, f, g, h, i, j, k, l,m, n, o, p) = [ A + B + C + D + I + J + K + L + 4 ] / 8 …（３）
pred(a) = (A +2B + C + 2) / 4，
pred(b, e) = (B +2C + D + 2) / 4，
pred(c, f, i) = (C +2D + E + 2) / 4，
pred(d, g, j, m) = (D +2E + F + 2) / 4，
pred(h, k, n) = (E +2F + G + 2) / 4，
pred(o, l) = (F +2G + H + 2) / 4，
pred(p) = (G +3H + 2) / 4 …（４）
pred(a, f, k, p) = (I +2M + A + 2) / 4，
pred(b, g, l) = (M +2A + B + 2) / 4，
pred(c, h) = (A +2B + C + 2) / 4，
pred(d) = (B +2C + D + 2) / 4，
pred(e, j, o) = (M +2I + J + 2) / 4，
pred(i, n) = (I +2J + K + 2) / 4，
pred(m) = (J +2K + L + 2) / 4 …（５）
pred(a, j) = (M +A + 1) / 2，
pred(b, k) = (A +B + 1) / 2，
pred(c, l) = (B +C + 1) / 2，
pred(d) = (C +D + 1) / 2，
pred(e, n) = (I +2M + A + 2) / 4，
pred(f, o) = (M +2A + B + 2) / 4，
pred(g, p) = (A + 2B + C + 2) / 4，
pred(h) = (B+ 2C +D + 2) / 4，
pred(i) = (M+ 2I +J + 2) / 4，
pred(m) = (I+ 2J +K + 2) / 4 …（６）
pred(a, g) = (M + I + 1) / 2，
pred(b, h) = (I +2M + A + 2) / 4，
pred(c) = (M + 2A + B + 2) / 4，
pred(d) = (A + 2B + C + 2) / 4，
pred(e, k) = (I + J + 1) / 2，
pred(f, l) = (M + 2I + J + 2) / 4，
pred(i, o) = (J + K + 1) / 2，
pred(j, p) = (I + 2J +K + 2) / 4，
pred(m) = (K + L + 1) / 2，
pred(n) = (J + 2K + L + 2) / 4 …（７）
pred(a) = (A + B + 1) / 2，
pred(b, i) = (B + C + 1) / 2，
pred(c, j) = (C + D + 1) / 2，
pred(d, k) = (D + E + 1) / 2，
pred(e) = (A +2B + C + 2) / 4，
pred(f, m) = (B + 2C + D + 2) / 4，
pred(g, n) = (C + 2D + E + 2) / 4，
pred(h, o) = (D + 2E +F + 2) / 4，
pred(l) = (E + F + 1) / 2，
pred(p) = (E + 2F + G + 2) / 4 …（８）
pred(a) = (I + J + 1) / 2，
pred(b) = (I + 2J + K + 2) / 4，
pred(c, e) = (J + K + 1) / 2，
pred(d, f) = (J + 2K + L + 2) / 4，
pred(g, i) = (K + L + 1) / 2，
pred(h, j) = (K + 3L + 2) / 4，
pred(k, m) = L，pred(l, n) = L，pred(o) = L，pred(p) = L …（９）

図２に戻って、予測信号生成部２０２は、このようにして生成した９つの予測信号を、ラインＬ２０２経由で予測方法決定部２０１に送る。なお、予測信号生成部２０２は、４×４画素からなる対象ブロックを用いているが、それ以外の画素数からなるブロックを対象ブロックとしてもよい。その場合は、その対象ブロックに合わせて直近画素群を定義すればよい。また、上記の９つの予測信号の予測方法には限定されず、より多い又はより少ない予測信号を生成してもよいし、スプライン外挿などの他の予測方法で予測信号を生成してもよい。

予測方法決定部２０１は、ラインＬ１０３経由で対象ブロックの対象画素信号が入力されると、ラインＬ２０２経由で送られた９つの予測信号に対し、対象ブロックの信号との差分を求め、最も小さい差分値を与える予測信号を最適予測信号として決定する。また、予測方法決定部２０１は、このようにして対象画素信号と相関の高い画面内予測信号であると判断された最適予測信号を与える予測方法を対象領域予測方法として導出する。さらに、予測方法決定部２０１は、この対象領域予測方法に関するモード情報を、ラインＬ１２３経由で画面内予測信号生成部１０６（図１参照）に送るとともに、ラインＬ２０５経由でモード情報予測部２０５に送る。これに対して、画面内予測信号生成部１０６によって、このモード情報に従って、上述の方法で直近画素群を用いて対象ブロックの予測信号が生成される。

隣接モード決定部２０６は、入力画像の隣接領域の画素信号と相関の高い画面内予測信号を生成する予測方法を導出する。このとき、隣接モード決定部２０６は、対象領域に関する予測方法である第２予測方法（図４〜図１２）に対応して、隣接領域に対して９つの予測方法（第１予測方法）を用いる。図１３〜図２１は、隣接モード決定部２０６による予測信号の生成方法を示す概念図である。例えば、図１３において、画素ａ〜ｐの画素群Ｇ１３０４は対象ブロックに含まれる画素で、画素Ａ〜Ｍの画素群１３０３は直近画素群であり、画素ａ’〜ｐ’の画素群Ｇ１３０５は対象ブロックに直近画素群を挟んで隣接する隣接領域に含まれる画素である。隣接領域Ｇ１３０５の各画素値及び直近画素群Ｇ１３０３はラインＬ１２０経由で入力される。具体的には、隣接モード決定部２０６は、図１３に示すように、隣接領域に含まれる画素群Ｇ１３０５に対し、直近画素群Ｇ１３０３に含まれる画素Ａ〜Ｄを用いてそれぞれの画素を上方に引き伸ばして予測信号を生成する。このときの具体的な演算式として下記式（１０）が用いられる。
pred(a’, e’, i’, m’) = A，
pred(b’, f’, j’, n’) = B，
pred(c’, g’, k’, o’) = C，
pred(d’, h’, l’, p’) = D …（１０）

また、隣接モード決定部２０６は、図１４に示すように、隣接領域に含まれる画素群Ｇ１４０５に対し、直近画素群Ｇ１４０３の一部の画素Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌを用いてそれぞれの画素を左に引き伸ばして予測信号を生成する。このときの具体的な演算式として下記式（１１）が用いられる。同様にして、図１５〜２１に示すように、隣接領域に含まれる画素群Ｇ１５０５，…，Ｇ２１０５に対して、直近画素群Ｇ１５０３，…Ｇ２１０３の一部を用いて所定の方向に画素を引き伸ばして、下記式（１２）〜（１８）により予測信号を生成する。ただし、図１５で示す予測方法のみは、直近画素群Ｇ１５０３である画素Ａ〜Ｄ，Ｉ〜Ｌの平均値を、隣接領域の画素群Ｇ１５０５である画素Ａ〜Ｄ，Ｉ〜Ｌ，ｅ’，ｆ’，ｇ’，ｈ’，ａ’，ｅ’’，ｉ’，ｍ’の予測信号として用いる。
pred(a’, b’, c’, d’) = I ，
pred(e’, f’, g’, h’) = J ，
pred(i’, j’, k’, l’) = K，
pred(m’, n’, o’, p’) = L …（１１）
pred(A, B, C, D, e’, f’, g’, h’, I, J, K, L, a’, e’’, i’, m’) = [ A + B + C + D + I +J + K + L + 4 ] / 8 …（１２）
pred(a’, j’, i’) = (3M + A + 2) / 4，
pred(b’, k’) = (M +2A + B + 2) / 4，
pred(c’, l’) = (A +2B + C + 2) / 4，
pred(d’, m’) = (B +2C + D + 2) / 4，
pred(e’, n’) = (C +2D + E + 2) / 4，
pred(f’, o’) = (D +2E + F + 2) / 4，
pred(g’, p’) = (E +2 F+ G + 2) / 4，
pred(h’) = (F + 2G + H +2) / 4 …（１３）
pred(a’, g’) = (I +2M + A + 2) / 4，
pred(b’, h’) = (M +2A + B + 2) / 4，
pred(c’, I’) = (A +2B + C + 2) / 4，
pred(d’, j’) = (B +2C + D + 2) / 4，
pred(e’) = (C +3DI + 2) / 4，
pred(f’, l’) = (M +2I + J + 2) / 4，
pred(k’, n’) = (I +2J + K + 2) / 4，
pred(m’, p’) = (J +2K + L + 2) / 4，
pred(o’) = (K +3L + 2) / 4 …（１４）
pred(g’) = (I + 2M + A + 2) / 4，
pred(h’) = (M +2A + B + 2) / 4，
pred(c, i’) = (A + 2B + C + 2) / 4，
pred(d’, l’) = (M +A + 1) / 2，
pred(e’, m’) = (A +B + 1) / 2，
pred(f, n’) = (B +C + 1) / 2，
pred(j’) = (B+ 2C +D + 2) / 4，
pred(a’, k’) = (M+ 2I +J + 2) / 4，
pred(c’, o’) = (C +D + 1) / 2，
pred(b’, p’) = (I+ 2J +K + 2) / 4 …（１５）
pred(a’, g’) = (M + I + 1) / 2，
pred(b’) = (I +2M + A + 2) / 4，
pred(c’, n’) = (M + 2A + B + 2) / 4，
pred(d’, o’) = (A + 2B + C + 2) / 4，
pred(e’, j’) = (I + J + 1) / 2，
pred(f’) = (M + 2I + J + 2) / 4，
pred(h’, m’) = (J + K + 1) / 2，
pred(i’) = (I + 2J +K + 2) / 4，
pred(k’, p’) = (K + L + 1) / 2，
pred(l’) = (J + 2K + L + 2) / 4 …（１６）
pred(a’, k’) = (A + B + 1) / 2，
pred(b’, l’) = (B + C + 1) / 2，
pred(c’, m’) = (C + D + 1) / 2，
pred(d’, n’) = (D + E + 1) / 2，
pred(e’, o’) = (E + F + 1) / 2，
pred(f’) = (A +2B + C + 2) / 4，
pred(g’) = (B + 2C + D + 2) / 4，
pred(h’) = (C + 2D + E + 2) / 4，
pred(i’) = (D + 2E +F + 2) / 4，
pred(j’) = (E + 2F + G + 2) / 4，
pred(p’) = (F + G + 1) / 2 …（１７）
pred(a’) = I，
pred(b’) = I，
pred(c’, e’) = I，
pred(d’, f’) = I，
pred(g’, I’) = (3I + J + 2) / 4，
pred(h’, j’) = (I + J + 1) / 2，
pred(k’, m’) = (I + 2J + K + 2) / 4，
pred(l’, n’) = (J + K + 1) / 2，
pred(o’) = (J + 2K + L + 2) / 4，
pred(p’) = (K + L + 1) / 2 …（１８）

そして、隣接モード決定部２０６は、上記の９つの予測方法で生成した予測信号と隣接領域が本来有している画素値との差分を求めて、それぞれの予測信号と画素信号との相関値とする。例えば、このような相関値として画素ごとの差分信号の絶対値の和を求める。さらに、隣接モード決定部２０６は、求めた９つの予測方法に対応する相関値の中から最も相関の高い値を有する予測方法を決定する。すなわち、隣接モード決定部２０６は、予測信号と本来の信号との差分和として求めた相関値が最も小さい値である予測方法を相関の最も高いモードであると判断し、隣接領域に対する最適な予測方法（隣接領域予測方法）として導出する。そして、隣接モード決定部２０６は、ラインＬ２０６経由で隣接領域予測方法に関する情報をモード情報予測部２０５に送出する。

図４〜図１２に示す対象ブロックの予測方法と、図１３〜図２１に示す対応する隣接領域の予測方法とは、それぞれ一定の関係にあることを注意されたい。まず、対応する両方の予測方法においては同じ直近画素群を用いて補間信号を生成している。また、図６及び図１５に示す直近画素群の平均値を用いる場合を除いて、対象ブロックの対象画素信号を補間する際の向きと隣接領域の画素信号を補間する際の向きは一定の関係にあり、具体的には互いに反対の向きになっている（ただし、それ以外の関係にあってもよい）。

また、各予測方法における隣接領域の形状や位置は、各予測方法に合わせて定義されるために異なっているが、予測方法に関係なく同じ形状・位置の隣接領域を用いてもよい。また、各予測方法における隣接領域に含まれる画素数は同数であり、４ｘ４個の画素が含まれているが、予測方法に応じて隣接領域に含まれる画素数を変えてもよい。ただし、その場合は相関値を比較する際にはその値を正規化する必要がある。

モード情報予測部２０５は、ラインＬ２０５経由で対象領域予測方法に関するモード情報（またはその識別番号）が入力され、ラインＬ２０６経由で隣接領域予測方法に関するモード情報（またはその識別番号）が入力される。モード情報予測部２０５は、隣接領域予測方法に関するモード情報に基づいて対象領域予測方法のモード情報を予測する。本実施の形態では、対象領域予測方法のモード情報から、その予測値として用いられる隣接領域予測方法に関するモード情報を差し引いて、その差分値を相対モード情報としてラインＬ１２５経由でエントロピー符号化部１１５（図１参照）に送る。ここで、隣接領域予測方法に関するモード情報を用いて対象領域予測方法のモード情報を相対的に符号化する際には、いかなる方法を用いてもよい。

図２２は、本発明の実施形態による画面内予測方法の決定処理及びモード情報の生成処理を示すフローチャートである。まず、予測信号生成部２０２及び隣接モード決定部２０６により対象ブロックに直接に隣接する複数の既再生画素である直近画素群がフレームメモリ１１４から取得される（ステップＳ１０１）。次に、隣接モード決定部２０６により、この直近画素群を用いて対象ブロックに隣接する隣接領域に対するＮ個の予測信号が生成される（ステップＳ１０２）。本実施形態では、Ｎ＝９で、図１３〜図２１に示された予測方法に従い隣接領域に対する予測信号が生成される。そして、隣接モード決定部２０６により、生成された隣接領域の予測信号と本来隣接領域に含まれている画素信号との差分値を求めて、それぞれの予測方法に対応する相関値とし、その中から隣接領域に対し最も高い相関を与える隣接領域予測方法が決定される（ステップＳ１０３）。

一方、予測信号生成部２０２によって、同じ直近画素群を用いて、対象ブロックに対するＭ個の予測信号が生成される（ステップＳ１０４）。本実施形態では、Ｍ＝９で図４〜図１２に示された方法に従い、それぞれの予測方法で対象ブロックに対する予測信号が生成される。次に、予測方法決定部２０１により、このように生成された対象ブロックの予測信号と本来対象ブロックに含まれている画素信号との差分値が、それぞれの予測方法に対応する相関値として求められ、その中から対象ブロックに対して最も高い相関を与える予測方法が決定される（ステップＳ１０５）。つまり、この予測方法が対象領域予測方法として導出される。

そして、モード情報予測部２０５により、隣接領域予測方法をもとに対象領域予測方法が予測されて、両者の相対モード情報が求められる（ステップＳ１０６）。すなわち、対象領域予測方法を示すモード番号から隣接領域予測方法を示すモード番号を差し引くことによって相対モード情報が算出される。最後にモード情報予測部２０５からエントロピー符号化部１１５を経由して上記の相対モード情報が出力される（ステップＳ１０７）。上記処理は符号化の対象となる画像にある全てまたは一部のブロックに対して繰り返し行なわれる。

（画像予測復号装置）
以下、本実施形態にかかる画像予測復号装置の構成について説明する。図２３は、本発明の好適な一実施形態にかかる画像予測復号装置５０の構成を示すブロック図である。同図に示す画像予測復号装置５０は、入力端子５００と、データ解析部（データ解析手段）５０１と、逆量子化部（残差信号復元手段）５０２と、逆変換部（残差信号復元手段）５０３と、加算器（画像復元手段）５０４と、画面内予測信号生成部（予測信号生成手段）５０５と、フレームメモリ５０６と、画面内予測方法取得部（予測信号生成手段）５０７と、画面間予測信号生成部５０８と、切り替えスイッチ５０９と、出力端子５１２とを備えて構成されている。以下、画像予測復号装置５０の各構成要素について説明する。

データ解析部５０１は、入力端子５００から圧縮符号化された圧縮画像データが入力されて、その圧縮画像データから、対象ブロックの残差信号、予測方法に関する情報、量子化パラメータ、及び動き情報（画面間予測の場合）を抽出する。この圧縮画像データには、一画面の画像を複数のブロックに分割された対象ブロックを対象に予測符号化された残差信号及び予測方法に関するモード情報が含まれている。データ解析部５０１は、抽出した残差信号及び量子化パラメータを、ラインＬ５０２及びラインＬ５１１ｃを経由して逆量子化部５０２に出力し、予測方法に関する情報をラインＬ５１１ｂ経由でスイッチ５０９に送出する。また、データ解析部５０１は、復元の対象となる対象ブロックに対する動き情報をラインＬ５１１ａ経由で画面間予測信号生成部５０８に出力し、モード情報に含まれる相対モード情報を、ラインＬ５１１ｄ経由で画面内予測方法取得部５０７に送出する。

切り替えスイッチ５０９は、データ解析部５０１から出力されたモード情報に基づいて加算器５０４の接続先を切り替える。具体的には、切り替えスイッチ５０９は、予測方法に関する情報に基づいて、画面間予測を行う場合は端子５１０ａ側に切り替え、画面内予測を行う場合は端子５１０ｂ側に切り替える。

逆量子化部５０２は、対象ブロックの残差信号を量子化パラメータに基づいて逆量子化する。逆量子化部５０２は、逆量子化した残差信号をラインＬ５０３経由で逆変換部５０３に出力する。

逆変換部５０３は、逆量子化部５０２から入力された残差信号を逆離散コサイン変換して再生残差信号に復元する。逆変換部５０３は、復元した再生残差信号をラインＬ５０４経由で加算器５０４に出力する。

画面間予測が採用されている場合は、画面間予測信号生成部５０８は、フレームメモリ５０６を参照して動きベクトルによって指定された予測信号を生成する。一方、画面内予測が採用されている場合は、画面内予測方法取得部５０７が相対モード情報をもとに対象ブロックの対象画素信号を復元するための予測方法を取得する（詳細は後述する。）。取得した予測方法は、ラインＬ５０５経由で画面内予測信号生成部５０５に送出され、画面内予測信号生成部５０５が、その予測方法に基づいて、フレームメモリ５０６から直近画素群に含まれる画素信号を取得し対象画素信号に対する予測信号を生成する。画面間予測信号生成部５０８及び画面内予測信号生成部５０５は、生成した予測信号を切り替えスイッチ５０９経由で加算器５０４に送出する。

加算器５０４は、逆変換部５０３によって復元された再生残差信号と予測信号とを加算することによって対象ブロックの画素信号を復元し、ラインＬ５１２経由で出力端子５１２に出力すると同時に、フレームメモリ５０６に格納する。

次に、画面内予測方法取得部５０７の構成についてより詳細に説明する。図２４は、画面内予測方法取得部５０７の構成を示すブロック図である。同図に示すように、画面内予測方法取得部５０７は、隣接モード決定部６０１（第１予測方法決定部）と、モード情報生成部６０２とを備えている。

隣接モード決定部６０１は、直近画素群を用いて対象ブロックに隣接する隣接領域に対して最適な予測方法を決定し、モード情報生成部６０２は、この最適予測方法（隣接領域予測方法）を用いてラインＬ５１１ｄ経由で送られる画面内予測方法に関するモード情報の相対値を復元し、得られた画面内予測方法に関するモード情報をラインＬ５０５経由で画面内予測信号生成部５０５に出力する。

隣接モード決定部６０１は、隣接領域の各画素値及び直近画素群の画素値をラインＬ５０７経由でフレームメモリ５０６から取得し、既に説明した図１３〜２１の９つの予測方法を用いて、それぞれの隣接領域に対する予測信号を生成する。このとき、隣接モード決定部６０１は、直近画素群の少なくとも一部を用いて隣接領域に対する予測信号を生成し、生成した予測信号と隣接領域が本来持っている画素信号と差分を、予測信号と隣接領域の画素信号との相関値として求める。本実施形態では、相関値として差分信号の絶対値の和を用いる。そして、隣接モード決定部６０１は、このように求めた９つの相関値のうち最も相関の高い予測方法を隣接領域予測方法として導出し、ラインＬ６０１経由でモード情報生成部６０２に送る。

モード情報生成部６０２は、隣接モード決定部６０１によって導出された隣接領域予測方法に基づいて、対象ブロックに対する対象領域予測方法を予測する。すなわち、モード情報生成部６０２は、ラインＬ５１１ｄ経由で送られる画面内予測方法に関するモード情報の相対値と隣接領域予測方法の識別番号とを加算することによって画面内予測方法に関するモード情報を生成する。ここでは、対象ブロックに関するモード情報の導出に用いる演算方法としては、加算の代わりに、符号化装置に対応した演算方法を用いて隣接領域予測方法をもとに画面内予測方法に関するモード情報を復元してもよい。

図２５は、本発明の実施形態による画面内予測方法の決定処理を示すフローチャートである。まず、隣接モード決定部６０１により、対象ブロックに直接隣接する複数の既再生画素（直近画素群）がフレームメモリ５０６から取得される（ステップＳ２０１）。次に、隣接モード決定部６０１により、この直近画素群を用いて、対象ブロックに隣接する隣接領域に対するＮ個の予測信号が生成される（ステップＳ２０２）。本実施形態では、Ｎ＝９であり、図１３〜図２１に示された方法に従い、それぞれの予測方法で隣接領域に対する予測信号を生成する。

そして、隣接モード決定部６０１により、生成した隣接領域の予測信号と本来隣接領域に含まれている画素信号との差分値が、それぞれの予測方法に対応する相関値として求められて、その中から隣接領域に対し最も高い相関を与える隣接領域予測方法が決定される（ステップＳ２０３）。その後、モード情報生成部６０２により、対象ブロックに属する画面内予測方法に関する相対モード情報と隣接領域予測方法と基づいて、対象ブロックの予測信号を生成するための対象領域予測方法が導出される（ステップＳ２０４）。本実施の形態では、上述の相対モード情報に隣接領域予測方法の識別番号を加算して対象領域予測方法を導出する。最後に、対象領域予測方法に関する識別情報が画面内予測信号生成部５０５に出力される（ステップＳ２０５）。後続の処理では、この識別情報にしたがって対象ブロックの予測信号が生成される。

以上説明した画像予測符号化装置１０及び画像予測復号装置５０によれば、隣接領域の画素信号を予測するための第１予測方法のうちから、符号化対象の対象領域に直接隣接する既再生の画素信号である直近画素群を用いて、隣接領域の画素信号と相関の高い予測信号を生成するための隣接領域予測方法が導出され、その隣接領域予測方法をもとに対象領域予測方法が予測されるとともに、対象領域予測方法に基づいて対象領域の画面内予測信号が生成される。これにより、対象領域の予測方法を識別するための識別情報（モード情報）にかかわる符号量を減少させることができるため、予測方法を識別するためのモード情報を効率的に抑圧できる。その結果、画素信号の予測精度を上げるために画素領域における画面内予測信号の生成の方法に関して多くのモードを設けた場合であっても、予測方法を識別するモード情報が削減され、全体の符号化効率が向上する。特に、直近画素群を参照して隣接領域に対して決定される予測方法は、同じ直近画素群を用いて決定される対象領域に関する予測方法に相関が高いため、モード情報の予測精度が上がり全体の符号量をより効率的に削減することができる。

さらに、圧縮データ中のモード情報を削減することができると、対象領域をさらに小さいブロックに分割しても、ブロック数の増加に伴うモード情報の増加が少ないため、対象領域を小さく分割できるようになり、小さいブロックの局所性にあった補間信号を作ることができることから、残差信号を削減する効果もある。

また、対象ブロックに隣接する領域が画面間予測符号化する場合で、隣接ブロックが画面内予測情報を持っていない場合においても、対象ブロックの隣接領域に対して複数の予測方法から決定される予測方法をもとに対象領域の予測情報を符号化するため、対象ブロックにおける予測方法に関する情報を効率よく符号化することができる。

特に、対象領域の画素信号を予測するための第２予測方法のうちから、直近画素群を用いて対象領域の画素信号と相関の高い予測信号を生成するための対象領域予測方法が導出され、隣接領域予測方法をもとに対象領域予測方法が予測されて対象領域予測方法に関するモード情報が隣接領域予測方法に対する相対的情報として生成される。これにより、対象領域予測方法を識別するためのモード情報の符号量を、隣接領域予測方法をもとに予測した情報を利用することによって減少させることができるため、予測方法を識別するためのモード情報を効率的に抑圧できる。

さらに、隣接領域の画素信号を予測する第１予測方法と対象画素信号を予測する複数の第２予測方法とは、画像信号における画素信号を補間する向きが互いに反対の関係を有するので、導出される隣接領域予測方法と対象領域予測方法との相関が高くなり、予測方法を識別するためのモード情報をより効率的に抑圧できる。

以下、コンピュータを画像予測符号化装置１０及び画像予測復号装置５０として動作させる画像予測符号化プログラム及び画像予測復号プログラムについて説明する。

本発明による画像予測符号化プログラム及び画像予測復号プログラムは、記録媒体に格納されて提供される。記録媒体としては、フロッピーディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、あるいはＲＯＭ等の記録媒体、あるいは半導体メモリ等が例示される。

図２６は、記録媒体に記録されたプログラムを実行するためのコンピュータのハードウェア構成を示す図であり、図２７は、記録媒体に記憶されたプログラムを実行するためのコンピュータの斜視図である。コンピュータとして、ＣＰＵを具備しソフトウエアによる処理や制御を行なうＤＶＤプレーヤ、セットトップボックス、携帯電話などを含む。

図２６に示すように、コンピュータ３０は、フロッピーディスクドライブ装置、ＣＤ−ＲＯＭドライブ装置、ＤＶＤドライブ装置等の読取装置１２と、オペレーティングシステムを常駐させた作業用メモリ（ＲＡＭ）１４と、記録媒体１０に記憶されたプログラムを記憶するメモリ１６と、ディスプレイといった表示装置１８と、入力装置であるマウス２０及びキーボード２２と、データ等の送受を行うための通信装置２４と、プログラムの実行を制御するＣＰＵ２６とを備えている。コンピュータ３０は、記録媒体１０が読取装置１２に挿入されると、読取装置１２から記録媒体１０に格納された画像予測符号化・復号プログラムにアクセス可能になり、当該画像予測符号化・復号プログラムによって、本発明による画像予測符号化装置・画像予測復号装置として動作することが可能になる。

図２７に示すように、画像予測符号化プログラムもしくは画像予測復号プログラムは、搬送波に重畳されたコンピュータデータ信号４０としてネットワークを介して提供されるものであってもよい。この場合、コンピュータ３０は、通信装置２４によって受信した画像予測符号化プログラムもしくは画像予測復号プログラをメモリ１６に格納し、当該画像予測符号化プログラムもしくは画像予測復号プログラムを実行することができる。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではない。例えば、画像予測符号化装置１０及び画像予測復号装置５０は、直近画素群を用いて隣接領域に対して導出された隣接領域予測方法に基づいて、対象ブロックの予測方法を決定するように動作してもよい。

図２８は、このような場合の画像予測符号化装置１０の画面内予測信号生成方法決定部の変形例を示すブロック図である。画面内予測信号生成方法決定部１０５の変形例である画面内予測信号生成方法決定部３０５は、隣接モード決定部２０６と、予測方法決定部３０１とを備える。予測方法決定部３０１には、隣接モード決定部２０６から隣接領域に対する最適な予測方法である隣接領域予測方法に関する情報がラインＬ２０２経由で送られる。予測方法決定部３０１は、その隣接領域予測方法に応じて対象ブロックに対して最適な対象領域予測方法を予測する。具体的には、予測方法決定部３０１は、図４〜図２１を参照して説明したように、対象ブロックの予測方法と対応する隣接領域の予測方法とには一定の関係があるので、隣接領域予測方法に対応する予測モードを対象領域予測方法として導出する。より具体的には、隣接領域の予測モード対して画素信号の補間方向が反対向きの予測モードを対象領域の予測モードとする。例えば、隣接領域予測方法が直近画素群を上方に引き伸ばす場合（図１３）、対象領域予測方法は下方に直近画素群を引き伸ばす方法（図４）を導出する。例えば、対象ブロックの予測方法とそれに対応する隣接領域の予測方法に関して同じ識別番号をつけることにより、容易に予測方法を導き出すことができる。また、隣接領域予測方法の識別番号に所定の演算を施すことによっても対象領域予測方法を導き出すことができる。

図２９は、画面内予測信号生成方法決定部３０５の予測方法の決定処理を示すフローチャートである。最初に、隣接モード決定部２０６により、対象ブロックに直接隣接する複数の既再生画素がフレームメモリ５０６から取得される（ステップＳ３０１）。次に、隣接モード決定部２０６により、この直近画素群を用いて、対象ブロックに隣接する隣接領域に対するＮ個の予測信号が生成される（ステップＳ３０２）。ここでは、Ｎ＝９であり、図１３〜図２１に示された方法に従い、それぞれの予測方法で隣接領域に対する予測信号が生成される。そして、隣接モード決定部２０６により、隣接領域の予測信号と本来隣接領域に含まれている画素信号との差分値が、それぞれの予測方法に対応する相関値として求められ、その予測方法の中から隣接領域に対し最も高い相関を与える予測方法が、隣接領域予測方法として決定される（ステップＳ３０３）。その後、予測方法決定部３０１により、対象ブロックの予測方法と対応する隣接領域の予測方法との間にある関係を用いて、隣接領域予測方法に応じて対象領域予測方法が導出される（ステップＳ３０４）。詳細は上述したとおりである。最後に対象領域予測方法に関する識別情報が画面内予測信号生成部１０６に出力される（ステップＳ３０５）。後続の処理では、この識別情報にしたがって対象ブロックの予測信号が生成される。

このように隣接領域予測方法に基づいて対象ブロックの予測方法を決定するように動作することで、対象領域の予測方法を識別するためのモード情報が不要となり、全体の符号化効率をより向上させることができる。また、隣接領域予測方法に対して画素信号を補間する向きが反対の関係である予測方法を、対象領域に対する予測方法とすることで、対象領域の予測方法として適した予測方法を精度よく導出することができるので、画素信号の符号量も効果的に減少させることができる。

また、上述した変形例に対応する画像予測復号装置５０の構成について説明する。画像予測復号装置５０は、圧縮データに画面内予測方法に関するモード情報が含まれていない場合、隣接領域予測方法のみに基づいて対象領域予測方法を決定するように動作する。すなわち、この場合は画面内予測方法取得部５０７には予測方法に関する相対モード情報が入力されない。隣接モード決定部６０１は、決定した隣接領域予測方法に関する識別情報をラインＬ６０１経由でモード情報生成部６０２に送る。そして、モード情報生成部６０２は、予測方法決定部３０１と同様にして、対象ブロックの予測方法と対応する隣接領域の予測方法との間に一定の関係があることを利用して、隣接領域予測方法に応じて対象領域予測方法を導出する。具体的には、隣接領域予測方法と画素信号の補間の向きが反対の予測方法を対象領域予測方法とする。

また、図２、図２４、図２８の隣接モード決定部２０６，６０１が実行する９つの予測方法において対象領域に対する隣接領域の形状や位置（領域）が同一となるように設定し、９つの予測方法を用いて同一領域の隣接領域に対して予測信号を生成し、生成した信号と隣接領域が本来持っている画素信号との相関を求めて隣接領域予測方法として決定してもよい。

例えば、隣接モード決定部は、第２予測方法（図４〜図１２）に対応して、図３０〜図３８に示すような第１予測方法を用いる。より具体的には、図３０に示すように、画素ａ〜ｐの画素群Ｇ３００４は対象ブロックに含まれる画素であり、画素Ａ〜Ｍの画素群３００３は直近画素群であり、画素ａ’〜ｘ’の画素群Ｇ３００５は対象ブロックに直近画素群を挟んで隣接する隣接領域に含まれる画素である。隣接モード決定部は、隣接領域に含まれる画素群Ｇ３００５に対し、直近画素群Ｇ３００３に含まれる画素Ａ〜Ｄ，Ｍを用いて、それぞれの画素を上方に引き伸ばして予測信号を生成する。また、画素ｋ’〜ｘ’に対しては、直近画素群Ｇ３００３に含まれる画素Ｌを用いて画素ｋ’〜ｘ’の予測信号を生成する。このときの具体的な演算式としては、下記式（１９）が用いられ、下記式（１９）の代わり下記式（２０）に示すように隣接領域Ｇ３００５に含まれている画素ｏ’，ｖ’の本来の画素値ｏ_ｏ’，ｖ_ｏ’を用いてもよいし、下記式（２１）に示すように対象領域の直近に隣接しない隣接領域Ｇ３００５の外側にある画素Ｘ，Ｙを用いてもよい。
pred(a’, f’) = M
pred(b’, g’) = A
pred(c’, h’) = B
pred(d’, i’) = C
pred(e’, j’) = D
pred(k’, l’, m’, n’, o’, p’, q’) = L
pred(r’, s’, t’, u’, v’, w’, x’) = L …（１９）
pred(k’, l’, m’, n’, o’, p’, q’) = o_o’
pred(r’, s’, t’, u’, v’, w’, x’) = v_o’ …（２０）
pred(k’, l’, m’, n’, o’, p’, q’) = Y
pred(r’, s’, t’, u’, v’, w’, x’) = X …（２１）

同様にして、隣接モード決定部は、図３１〜図３８に示すように、隣接領域Ｇ３１０５〜３８０５に対して、直近画素群Ｇ３１０３〜Ｇ３８０３の一部を用いて所定の方向に画素を引き伸ばして、下記式（２２）〜（２９）により予測信号を生成し、隣接領域予測方法を決定する。隣接領域Ｇ３１０５〜３８０５は全て同じ形状であり、対象領域からの相対的な位置も同じである。式中、下付きｏの文字は、既再生の画素値を示す。
pred(k’, r’) = L
pred(s’, l’) = K
pred(t’, m’) = J
pred(u’, n’) = I
pred(v’, o’) = M
pred(w’, p’, a’, b’, c’, d’, e’) = E
pred(x’, q’, f’, g’, h’, i’, j’) = E …（２２）
pred(a’, …, x’) = [ A + B + C + D + I + J + K + L + 4 ] / 8 …（２３）
pred(e’) = (B + 2C + D + 2) / 4
pred(d’, j’) = (A + 2B + C + 2) / 4
pred(c’, i’) = (M +2A + B + 2) / 4
pred(b’, h’) = (3M + A + 2) / 4
pred(x’) = (A’ +2B’ + C’ + 2) / 4
pred(w’, q’) = (B’ +2C’ + D’ + 2) / 4
pred(v’, p’, f’) = (C’ +2 D’+ E’ + 2) / 4
pred(u’, o’, a’, g’) = (D’ + 2E’ + F’ +2) / 4
pred(t’, n’) = (3M + I + 2) / 4
pred(s’, m’) = (M +2I + J + 2) / 4
pred(r’, l’) = (I + 2J + K + 2) / 4
pred(k’) = (J + 2K + L + 2) / 4 …（２４）
pred(r’, s’, k’) = L
pred(l’, t’) = (3L + K + 2) / 4
pred(m’, u’) = (J + 2K + L + 2) / 4
pred(n’, v’) = (I + 2J + K + 2) / 4
pred(o’, w’) = (M + 2I + J + 2) / 4
pred(p’, x’) = M
pred(a’, q’) = (M + 2A + B + 2) / 4
pred(b’, f ’) = (A + 2B + C + 2) / 4
pred(c’, g’) = (B + 2C + D + 2) / 4
pred(d’, h’) = (C + 2D + E + 2) / 4
pred(e’, i’) = (D + 2E + F + 2) / 4
pred(j’) = (E + 2F + G + 2) / 4 …（２５）
pred(r’) = (D’ + 2E’ + F’ + 2) / 4
pred(s’) = (C’ + 2D’ + E’ + 2) / 4
pred(t’, k’) = (B’ + 2C’ + D’ + 2) / 4
pred(u’, l’) = (A’ + 2B’ + C’ + 2) / 4
pred(m’, v’) = (K + 3L + 2) / 4
pred(n’, w’) = (J + 2K + L + 2) / 4
pred(o’, x’) = (I + 2J + K + 2) / 4
pred(p’) = (M+ 2I +J + 2) / 4
pred(q’) = (I + 2M + A + 2) / 4
pred(a’) = (M + A + 1) / 2
pred(f’) = (M + 2A + B + 2) / 4
pred(b’) = (A + B + 1) / 2
pred(g’) = (A + 2B + C + 2) / 4
pred(c’) = (B + C + 1) / 2
pred(h’) = (B + 2C + D + 2) / 4
pred(d’) = (C + D + 1) / 2
pred(i’) = (C + 2D + E + 2) / 4
pred(e’) = (D + E + 1) / 2
pred(j’) = (D + 2E + F + 2) / 4 …（２６）
pred(r’) = (F’ + G’ + 1) / 2
pred(k’) = (E’ + 2F’ + G’ + 2) / 4
pred(s’) = (K + 3L + 2) / 4
pred(l’) = (K + L + 1) / 2
pred(t’) = (J + 2K + L + 2) / 4
pred(m’) = (J + K + 1) / 2
pred(u’) = (I + 2J + K + 2) / 4
pred(n’) = (I +J + 1) / 2
pred(v’) = (M + 2I + J + 2) / 4
pred(o’) = (M + I + 1) / 2
pred(w’) = (I + 2M + A + 2) / 4
pred(p’) = (M + 2A + B + 2) / 4
pred(a’, x’) = (A + 2B + C + 2) / 4
pred(b’, q’) = (B + 2C + D + 2) / 4
pred(c’, f ’) = (C + 2D + E + 2) / 4
pred(d’, g’) = (D + 2E + F + 2) / 4
pred(e’, h’) = (E + 2F + G + 2) / 4
pred(i’) = (F + 2G + H + 2) / 4
pred(j’) = (G + 3H + 2) / 4 …（２７）
pred(k’) = (I + 2J + K + 2) / 4
pred(l’) = (M + 2I + J + 2) / 4
pred(m’, r’) = (a_o’ + 2M + I + 2) / 4
pred(n’, s’) = (f_o’ + 2a_o’ + M + 2) / 4
pred(a’) = (J’ + 2K’ + L’ + 2) / 4
pred(f ’, o’, t’) = (J’ + K’ + 1) / 2
pred(p’, u’) = (I’ + 2J’ + K’ + 2) / 4
pred(q’, v’) = (I’ + J’ + 1) / 2
pred(w’) = (H’ + 2I’ + J’ + 2) / 4
pred(x’) = (H’ + I’ + 1) / 2
pred(g’) = (o_o’ + 2M + A + 2) / 4
pred(b’) = (M + A + 1) / 2
pred(h’) = (M + 2A + B + 2) / 4
pred(c’) = (A + 2B + 1) / 2
pred(i’) = (A + 2B + C + 2) / 4
pred(d’) = (B + C + 1) / 2
pred(j’) = (B + 2C + D + 2) / 4
pred(e’) = (C + D + 1) / 2 …（２８）
pred(k’) = (K + L + 1) / 2
pred(r’) = (J + 2K + L + 2) / 4
pred(l’) = (J + K + 1) / 2
pred(s’) = (I + 2J + K + 2) / 4
pred(m’) = (I + J + 1) / 2
pred(t’) = (M + 2I + J + 2) / 4
pred(n’) = (M + I + 1) / 2
pred(u’) = (a_o’ + 2M + I + 2) / 4
pred(o’) = (a_o’ + M + 1) / 2
pred(v’) = (f_o’ + 2 a_o’ + M +2) / 4
pred(b’, i’) = (M’ + 2N’ + O’ + 2) / 4
pred(a ’, h’) = (L’ + 2M’ + N’ + 2) / 4
pred(p’, g’) = (K’ + 2L’ + M’ + 2) / 4
pred(w’, f ’) = (J’ + 2K’ + L + 2) / 4
pred(q’) = (I’ + 2J’ + K’ + 2) / 4
pred(x’) = (H’ + 2I’ + J’ + 2) / 4
pred(c’, j’) = (o_o’ + 2M + A + 2) / 4
pred(d’) = (M + 2A + B + 2) / 4
pred(e’) = (A + 2B + C + 2) / 4 …（２９）

なお、直近画素群だけで予測信号が生成できない場合に、式（２８）や式（２９）に示すように、隣接領域に含まれている画素を用いて予測信号を生成してもよい。また、式（２２）の代わりに下記式（３０）を用いて、隣接領域に含まれている画素を用いて予測信号を生成してもよい。また、式（２４）、式（２６）、式（２７）、式（２８）、及び式（２９）に示すように、対象領域の直近に隣接しない隣接領域の外側にある既再生の画素を用いて予測信号を生成しても良い。式（２２）の代わりに下記式（３１）を用いて、既再生の画素を用いて予測信号を生成しても良い。さらには、式（２３）の代わりに下記式（３２）を用いて予測信号を生成してもよい。
pred(w’, p’, a’, b’, c’, d’, e’) = a_o’
pred(x’, q’, f ’, g’, h’, i’, j’) = f_o ’ …（３０）
pred(w’, p’, a’, b’, c’, d’, e’) = X
pred(x’, q’, f ’, g’, h’, i’, j’) = Y …（３１）
pred(a’, …, x’) = [ A + B + C + D + I + J + K + L + M ] / 9 …（３２）

本発明の好適な一実施形態にかかる画像予測符号化装置の構成を示すブロック図である。 図１の画面内予測信号生成方法決定部の構成を示すブロック図である。 図１の画像予測符号化装置の処理対象である画素信号の画素配置を示す図である。 図２の予測信号生成部による予測方法を説明するための模式図である。 図２の予測信号生成部による予測方法を説明するための模式図である。 図２の予測信号生成部による予測方法を説明するための模式図である。 図２の予測信号生成部による予測方法を説明するための模式図である。 図２の予測信号生成部による予測方法を説明するための模式図である。 図２の予測信号生成部による予測方法を説明するための模式図である。 図２の予測信号生成部による予測方法を説明するための模式図である。 図２の予測信号生成部による予測方法を説明するための模式図である。 図２の予測信号生成部による予測方法を説明するための模式図である。 図２の隣接モード決定部による予測方法を説明するための模式図である。 図２の隣接モード決定部による予測方法を説明するための模式図である。 図２の隣接モード決定部による予測方法を説明するための模式図である。 図２の隣接モード決定部による予測方法を説明するための模式図である。 図２の隣接モード決定部による予測方法を説明するための模式図である。 図２の隣接モード決定部による予測方法を説明するための模式図である。 図２の隣接モード決定部による予測方法を説明するための模式図である。 図２の隣接モード決定部による予測方法を説明するための模式図である。 図２の隣接モード決定部による予測方法を説明するための模式図である。 図２の画面内予測信号生成方法決定部の動作を示すフローチャートである。 本発明の好適な一実施形態にかかる画像予測復号装置の構成を示すブロック図である。 図２３の画面内予測方法取得部の構成を示すブロック図である。 図２４の画面内予測方法取得部の動作を示すフローチャートである。 記録媒体に記録されたプログラムを実行するためのコンピュータのハードウェア構成を示す図である。 記録媒体に記憶されたプログラムを実行するためのコンピュータの斜視図である。 図１の画面内予測信号生成方法決定部の変形例の構成を示すブロック図である。 図２８の画面内予測信号生成方法決定部の動作を示すフローチャートである。 本発明の変形例における隣接モード決定部による予測方法を説明するための模式図である。 本発明の変形例における隣接モード決定部による予測方法を説明するための模式図である。 本発明の変形例における隣接モード決定部による予測方法を説明するための模式図である。 本発明の変形例における隣接モード決定部による予測方法を説明するための模式図である。 本発明の変形例における隣接モード決定部による予測方法を説明するための模式図である。 本発明の変形例における隣接モード決定部による予測方法を説明するための模式図である。 本発明の変形例における隣接モード決定部による予測方法を説明するための模式図である。 本発明の変形例における隣接モード決定部による予測方法を説明するための模式図である。 本発明の変形例における隣接モード決定部による予測方法を説明するための模式図である。 （ａ）は、Ｈ．２６４に用いられる画面内予測方法を説明するための模式図、（ｂ）は、Ｈ．２６４の画面内予測方法における画素信号の引き伸ばし方向を示す図である。 従来の参照モード情報の生成処理を説明するための模式図である。

符号の説明

１０…画像予測符号化装置、５０…画像予測復号装置、１０２…ブロック分割部（領域分割手段）、１０５，３０５…画面内予測信号生成方法決定部（予測信号生成手段）、１０６…画面内予測信号生成部（予測信号生成手段）、１０８…減算器（残差信号生成手段）、１０９…変換部（符号化手段）、１１０…量子化部（符号化手段）、１１５…エントロピー符号化部（符号化手段）、２０１，３０１…予測方法決定部（第２予測方法決定部）、２０２…予測信号生成部（第２予測方法決定部）、２０６…隣接モード決定部（第１予測方法決定部）、５０１…データ解析部（データ解析手段）、５０２…逆量子化部（残差信号復元手段）、５０３…逆変換部（残差信号復元手段）、５０４…加算器（画像復元手段）、５０５…画面内予測信号生成部（予測信号生成手段）、５０７…画面内予測方法取得部（予測信号生成手段）、６０１…隣接モード決定部（第１予測方法決定部）。

Claims (8)

1. 入力画像を複数の領域に分割する領域分割手段と、
   前記複数の領域のうちの処理対象である対象領域に含まれる対象画素信号に対して画面内予測信号を生成する予測信号生成手段と、
   前記予測信号生成手段によって生成された前記画面内予測信号と前記対象画素信号との残差信号を生成する残差信号生成手段と、
   前記残差信号生成手段によって生成された前記残差信号を符号化する符号化手段とを備え、
   前記予測信号生成手段は、
   所定の複数の第１予測方法のうちから、前記対象領域に直接隣接する既再生の画素信号である直近画素群の少なくとも一部を用いて、前記対象領域に隣接する隣接領域の画素信号と相関の高い画面内予測信号を生成する隣接領域予測方法を導出する第１予測方法決定部を有し、
   前記第１予測方法決定部によって導出された前記隣接領域予測方法に基づいて前記対象画素信号に対する対象領域予測方法を予測するとともに、該対象領域予測方法に基づいて前記対象領域に対する画面内予測信号を生成し、
   前記第１予測方法決定部によって導出された前記隣接領域予測方法と所定の関係を有する予測方法を前記対象領域予測方法として導出し、
   前記所定の関係は、画像信号における画素信号を補間する向きが互いに反対の関係である、
   ことを特徴とする画像予測符号化装置。
2. 前記第１予測方法決定部は、前記所定の複数の第１の予測方法を用いて同一領域の前記隣接領域に対して画面内予測信号を生成することにより、前記隣接領域と相関の高い隣接領域予測方法を導出する、
   ことを特徴とする請求項１記載の画像予測符号化装置。
3. 圧縮データの中から処理対象である対象領域に関する残差の符号化データを抽出するデータ解析手段と、
   前記データ解析手段によって抽出された前記符号化データから再生残差信号を復元する残差信号復元手段と、
   前記対象領域に含まれる対象画素信号に対する画面内予測信号を生成する予測信号生成手段と、
   前記予測信号生成手段によって生成された前記画面内予測信号と前記残差信号復元手段によって復元された前記再生残差信号とを加算することによって、前記対象領域に含まれる対象画素信号を復元する画像復元手段とを備え、
   前記予測信号生成手段は、
   所定の複数の第１予測方法のうちから、前記対象領域に直接隣接する既再生の画素信号である直近画素群の少なくとも一部を用いて、前記対象領域に隣接する隣接領域の画素信号と相関の高い画面内予測信号を生成する隣接領域予測方法を導出する第１予測方法決定部を有し、
   前記第１予測方法決定部によって導出された前記隣接領域予測方法に基づいて前記対象画素信号に対する対象領域予測方法を予測するとともに、該対象領域予測方法に基づいて前記対象領域に対する画面内予測信号を生成し、
   前記第１予測方法決定部によって導出された前記隣接領域予測方法と所定の関係を有する予測方法を前記対象領域予測方法として導出し、
   前記所定の関係は、画像信号における画素信号を補間する向きが互いに反対の関係である、
   ことを特徴とする画像予測復号装置。
4. 前記第１予測方法決定部は、前記所定の複数の第１の予測方法を用いて同一領域の前記隣接領域に対して画面内予測信号を生成することにより、前記隣接領域と相関の高い隣接領域予測方法を導出する、
   ことを特徴とする請求項３記載の画像予測復号装置。
5. 領域分割手段が、入力画像を複数の領域に分割する領域分割ステップと、
   予測信号生成手段が、前記複数の領域のうちの処理対象である対象領域に含まれる対象画素信号に対して画面内予測信号を生成する予測信号生成ステップと、
   残差信号生成手段が、前記予測信号生成手段によって生成された前記画面内予測信号と前記対象画素信号との残差信号を生成する残差信号生成ステップと、
   符号化手段が、前記残差信号生成手段によって生成された前記残差信号を符号化する符号化ステップとを備え、
   前記予測信号生成ステップでは、
   前記予測信号生成手段が、所定の複数の第１予測方法のうちから、前記対象領域に直接隣接する既再生の画素信号である直近画素群の少なくとも一部を用いて、前記対象領域に隣接する隣接領域の画素信号と相関の高い画面内予測信号を生成する隣接領域予測方法を導出する第１予測方法決定ステップを有し、
   前記第１予測方法決定ステップによって導出された前記隣接領域予測方法に基づいて前記対象画素信号に対する対象領域予測方法を予測するとともに、該対象領域予測方法に基づいて前記対象領域に対する画面内予測信号を生成し、
   前記第１予測方法決定ステップによって導出された前記隣接領域予測方法と所定の関係を有する予測方法を前記対象領域予測方法として導出し、
   前記所定の関係は、画像信号における画素信号を補間する向きが互いに反対の関係である、
   ことを特徴とする画像予測符号化方法。
6. データ解析手段が、圧縮データの中から処理対象である対象領域に関する残差の符号化データを抽出するデータ解析ステップと、
   残差信号復元手段が、前記データ解析手段によって抽出された前記符号化データから再生残差信号を復元する残差信号復元ステップと、
   予測信号生成手段が、前記対象領域に含まれる対象画素信号に対する画面内予測信号を生成する予測信号生成ステップと、
   画像復元手段が、前記予測信号生成手段によって生成された前記画面内予測信号と前記残差信号復元手段によって復元された前記再生残差信号とを加算することによって、前記対象領域に含まれる対象画素信号を復元する画像復元ステップとを備え、
   前記予測信号生成ステップでは、
   前記予測信号生成手段が、所定の複数の第１予測方法のうちから、前記対象領域に直接隣接する既再生の画素信号である直近画素群の少なくとも一部を用いて、前記対象領域に隣接する隣接領域の画素信号と相関の高い画面内予測信号を生成する隣接領域予測方法を導出する第１予測方法決定ステップを有し、
   前記第１予測方法決定ステップによって導出された前記隣接領域予測方法に基づいて前記対象画素信号に対する対象領域予測方法を予測するとともに、該対象領域予測方法に基づいて前記対象領域に対する画面内予測信号を生成し、
   前記第１予測方法決定ステップによって導出された前記隣接領域予測方法と所定の関係を有する予測方法を前記対象領域予測方法として導出し、
   前記所定の関係は、画像信号における画素信号を補間する向きが互いに反対の関係である、
   ことを特徴とする画像予測復号方法。
7. コンピュータを、
   入力画像を複数の領域に分割する領域分割手段、
   前記複数の領域のうちの処理対象である対象領域に含まれる対象画素信号に対して画面内予測信号を生成する予測信号生成手段、
   前記予測信号生成手段によって生成された前記画面内予測信号と前記対象画素信号との残差信号を生成する残差信号生成手段、及び
   前記残差信号生成手段によって生成された前記残差信号を符号化する符号化手段として機能させ、
   前記予測信号生成手段は、
   所定の複数の第１予測方法のうちから、前記対象領域に直接隣接する既再生の画素信号である直近画素群の少なくとも一部を用いて、前記対象領域に隣接する隣接領域の画素信号と相関の高い画面内予測信号を生成する隣接領域予測方法を導出する第１予測方法決定部を有し、
   前記第１予測方法決定部によって導出された前記隣接領域予測方法に基づいて前記対象画素信号に対する対象領域予測方法を予測するとともに、該対象領域予測方法に基づいて前記対象領域に対する画面内予測信号を生成し、
   前記第１予測方法決定部によって導出された前記隣接領域予測方法と所定の関係を有する予測方法を前記対象領域予測方法として導出し、
   前記所定の関係は、画像信号における画素信号を補間する向きが互いに反対の関係である、
   ことを特徴とする画像予測符号化プログラム。
8. コンピュータを、
   圧縮データの中から処理対象である対象領域に関する残差の符号化データを抽出するデータ解析手段、
   前記データ解析手段によって抽出された前記符号化データから再生残差信号を復元する残差信号復元手段、
   前記対象領域に含まれる対象画素信号に対する画面内予測信号を生成する予測信号生成手段、及び
   前記予測信号生成手段によって生成された前記画面内予測信号と前記残差信号復元手段によって復元された前記再生残差信号とを加算することによって、前記対象領域に含まれる対象画素信号を復元する画像復元手段として機能させ、
   前記予測信号生成手段は、
   所定の複数の第１予測方法のうちから、前記対象領域に直接隣接する既再生の画素信号である直近画素群の少なくとも一部を用いて、前記対象領域に隣接する隣接領域の画素信号と相関の高い画面内予測信号を生成する隣接領域予測方法を導出する第１予測方法決定部を有し、
   前記第１予測方法決定部によって導出された前記隣接領域予測方法に基づいて前記対象画素信号に対する対象領域予測方法を予測するとともに、該対象領域予測方法に基づいて前記対象領域に対する画面内予測信号を生成し、
   前記第１予測方法決定部によって導出された前記隣接領域予測方法と所定の関係を有する予測方法を前記対象領域予測方法として導出し、
   前記所定の関係は、画像信号における画素信号を補間する向きが互いに反対の関係である、
   ことを特徴とする画像予測復号プログラム。

Images