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JP7593876B2 - Image encoding device, image decoding device, image processing system and program - Google Patents
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Image encoding device, image decoding device, image processing system and program Download PDF

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Description

本発明は、画像符号化装置、画像復号装置、画像処理システム及びプログラムに関する。 The present invention relates to an image encoding device, an image decoding device, an image processing system, and a program.

非特許文献1に、画像を復号する技術が開示されている。 Non-Patent Document 1 discloses a technique for decoding images.

ITU-T Recommendation H.266 Versatile video codingITU-T Recommendation H.266 Versatile video coding ITU-T Recommendation H.274 Versatile supplemental enhancement information messagaes for coded video bitstreamsITU-T Recommendation H.274 Versatile supplemental enhancement information messages for coded video bitstreams

しかしながら、非特許文献1に開示されている技術では、Main Profileにおいて空間スケーラビリティ符号化を行うことができないという問題点があった。 However, the technology disclosed in Non-Patent Document 1 has the problem that spatial scalability coding cannot be performed in the Main Profile.

そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、Main Profileで使用可能なツールであるRPRを用いて、疑似的に空間スケーラビリティを実現することができる画像符号化装置、画像復号装置、画像処理システム及びプログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above-mentioned problems, and aims to provide an image encoding device, an image decoding device, an image processing system, and a program that can realize pseudo-spatial scalability using RPR, a tool that can be used in the Main Profile.

本発明の第1の特徴は、画像符号化装置であって、画像符号化部を備え、前記画像符号化部は、高解像度画像に対してダウンサンプリング処理を行うことで低解像度画像を生成するように構成されており、前記低解像度画像のみを参照してインター予測を行うように構成されており、前記高解像度画像については同一時刻の前記低解像度画像を参照し、かつ、RPR(Reference Picture Resampling)処理を用いてインター予測を行うように構成されていることを要旨とする。 The first feature of the present invention is an image coding device comprising an image coding unit, the image coding unit being configured to generate a low-resolution image by performing a downsampling process on a high-resolution image, and configured to perform inter-prediction by referring to only the low-resolution image, and configured to perform inter-prediction for the high-resolution image by referring to the low-resolution image at the same time and using RPR (Reference Picture Resampling) processing.

本発明の第2の特徴は、画像復号装置であって、画像復号部を備え、前記画像復号部は、同一時刻の高解像度画像及び低解像度画像を異なるフレームとして復号し、復号対象フレームの解像度と参照フレームの解像度とが異なる場合、RPR(Reference Picture Resampling)処理を用いてインター予測を行うように構成されていることを要旨とする。 The second feature of the present invention is an image decoding device including an image decoding unit, which is configured to decode a high-resolution image and a low-resolution image of the same time as different frames, and to perform inter prediction using RPR (Reference Picture Resampling) processing when the resolution of the frame to be decoded differs from the resolution of the reference frame.

本発明の第3の特徴は、画像符号化装置及び画像復号装置を備える画像処理システムであって、前記画像符号化装置は、画像符号化部を備え、前記画像符号化部は、高解像度画像に対してダウンサンプリング処理を行うことで低解像度画像を生成するように構成されており、前記低解像度画像のみを参照してインター予測を行うように構成されており、前記高解像度画像については同一時刻の前記低解像度画像を参照し、かつ、RPR(Reference Picture Resampling)処理を用いてインター予測を行うように構成されており、前記画像復号装置は、画像復号部を備え、前記画像復号部は、同一時刻の高解像度画像及び低解像度画像を異なるフレームとして復号し、復号対象フレームの解像度と参照フレームの解像度とが異なる場合、RPR(Reference Picture Resampling)処理を用いてインター予測を行うように構成されていることを要旨とする。 The third feature of the present invention is an image processing system including an image encoding device and an image decoding device, the image encoding device including an image encoding unit, the image encoding unit configured to generate a low-resolution image by performing a downsampling process on a high-resolution image, and configured to perform inter-prediction by referring to only the low-resolution image, and configured to perform inter-prediction by referring to the low-resolution image of the same time for the high-resolution image and using RPR (Reference Picture Resampling) processing, the image decoding device including an image decoding unit, the image decoding unit configured to decode the high-resolution image and the low-resolution image of the same time as different frames, and to perform inter-prediction by using RPR (Reference Picture Resampling) processing when the resolution of the frame to be decoded differs from the resolution of the reference frame.

本発明の第4の特徴は、コンピュータを、画像符号化装置として機能させるプログラムであって、前記画像符号化装置は、画像符号化部を備え、前記画像符号化部は、高解像度画像に対してダウンサンプリング処理を行うことで低解像度画像を生成するように構成されており、前記低解像度画像のみを参照してインター予測を行うように構成されており、前記高解像度画像については同一時刻の前記低解像度画像を参照し、かつ、RPR(Reference Picture Resampling)処理を用いてインター予測を行うように構成されていることを要旨とする。 The fourth feature of the present invention is a program for causing a computer to function as an image coding device, the image coding device including an image coding unit configured to generate a low-resolution image by performing downsampling processing on a high-resolution image, and configured to perform inter-prediction by referring to only the low-resolution image, and configured to perform inter-prediction for the high-resolution image by referring to the low-resolution image at the same time and using RPR (Reference Picture Resampling) processing.

本発明の第5の特徴は、コンピュータを、画像復号装置として機能させるプログラムであって、前記画像復号装置は、画像復号部を備え、前記画像復号部は、同一時刻の高解像度画像及び低解像度画像を異なるフレームとして復号し、復号対象フレームの解像度と参照フレームの解像度とが異なる場合、RPR(Reference Picture Resampling)処理を用いてインター予測を行うように構成されていることを要旨とする。 The fifth feature of the present invention is a program for causing a computer to function as an image decoding device, the image decoding device including an image decoding unit configured to decode a high-resolution image and a low-resolution image of the same time as different frames, and to perform inter prediction using RPR (Reference Picture Resampling) processing when the resolution of the frame to be decoded differs from the resolution of the reference frame.

本発明によれば、Main Profileで使用可能なツールであるRPRを用いて、疑似的に空間スケーラビリティを実現することができる画像符号化装置、画像復号装置、画像処理システム及びプログラムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an image encoding device, an image decoding device, an image processing system, and a program that can realize pseudo-spatial scalability using RPR, a tool that can be used in the Main Profile.

図1は、一実施形態に係る画像処理システム1の構成の一例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of a configuration of an image processing system 1 according to an embodiment. 一実施形態に係る画像符号化装置10の機能ブロックの一例を示す図である。1 is a diagram illustrating an example of functional blocks of an image encoding device 10 according to an embodiment. 図3は、一実施形態に係る画像符号化装置10の画像符号化部100の機能ブロックの一例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing an example of functional blocks of the image encoding unit 100 of the image encoding device 10 according to an embodiment. 図4は、一実施形態に係る画像符号化装置10の処理の一例を示すフローチャートである。FIG. 4 is a flowchart showing an example of processing of the image encoding device 10 according to an embodiment. 図5は、図4に示すステップS401~S405までの処理によって、フレームごとに適応的にダウンサンプリングが行われた場合の画像符号化部100へ入力される前処理後の画像の一例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an example of a pre-processed image input to the image encoding unit 100 when adaptive downsampling is performed for each frame by the processing in steps S401 to S405 shown in FIG. 図6は、一実施形態に係る画像符号化装置10の画像符号化部100のインター予測部111の機能ブロックの一例を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing an example of functional blocks of the inter prediction unit 111 of the image encoding unit 100 of the image encoding device 10 according to an embodiment. 図7は、一実施形態に係る画像復号装置20の機能ブロックの一例について示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an example of functional blocks of an image decoding device 20 according to an embodiment. 図8は、一実施形態に係る画像復号部200の機能ブロックの一例について示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an example of functional blocks of the image decoding unit 200 according to an embodiment. 図9は、一実施形態に係るインター予測部241の機能ブロックの一例を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating an example of functional blocks of the inter prediction unit 241 according to an embodiment. 図10は、変更例2について説明するための図である。FIG. 10 is a diagram for explaining the second modification. 図11は、変更例2について説明するための図である。FIG. 11 is a diagram for explaining the second modification. 図12は、変更例3について説明するための図である。FIG. 12 is a diagram for explaining the third modification. 図13は、変更例3について説明するための図である。FIG. 13 is a diagram for explaining the third modification. 図14は、変更例3について説明するための図である。FIG. 14 is a diagram for explaining the third modification. 図15は、変更例3について説明するための図である。FIG. 15 is a diagram for explaining the third modification. 図16は、変更例4について説明するための図である。FIG. 16 is a diagram for explaining the fourth modification. 図17は、変更例4について説明するための図である。FIG. 17 is a diagram for explaining the fourth modification.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態における構成要素は、適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組み合わせを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、以下の実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。 The following describes embodiments of the present invention with reference to the drawings. Note that the components in the following embodiments can be replaced with existing components as appropriate, and various variations, including combinations with other existing components, are possible. Therefore, the description of the following embodiments does not limit the content of the invention described in the claims.

(第1実施形態)
以下、図1~図12を参照して、本発明の第1実施形態に係る画像処理システム1について説明する。図1は、本実施形態に係る第1実施形態に係る画像処理システム1を示す図である。
First Embodiment
An image processing system 1 according to a first embodiment of the present invention will be described below with reference to Figures 1 to 12. Figure 1 is a diagram showing an image processing system 1 according to the first embodiment of the present invention.

図1に示すように、画像処理システム1は、画像符号化装置10及び画像復号装置20を有する。 As shown in FIG. 1, the image processing system 1 has an image encoding device 10 and an image decoding device 20.

画像符号化装置10は、入力画像信号を符号化することによって符号化データを生成するように構成されている。画像復号装置20は、符号化データを復号することによって出力画像信号を生成するように構成されている。 The image encoding device 10 is configured to generate encoded data by encoding an input image signal. The image decoding device 20 is configured to generate an output image signal by decoding the encoded data.

ここで、かかる符号化データは、画像符号化装置10から画像復号装置20に対して伝送路を介して送信されてもよい。また、符号化データは、記憶媒体に格納された上で、画像符号化装置10から画像復号装置20に提供されてもよい。 Here, the encoded data may be transmitted from the image encoding device 10 to the image decoding device 20 via a transmission path. Also, the encoded data may be stored in a storage medium and then provided from the image encoding device 10 to the image decoding device 20.

(画像符号化装置10)
以下、図2を参照して、本実施形態に係る画像符号化装置10について説明する。図2は、本実施形態に係る画像符号化装置10の機能ブロックの一例について示す図である。
(Image encoding device 10)
The image encoding device 10 according to this embodiment will be described below with reference to Fig. 2. Fig. 2 is a diagram showing an example of functional blocks of the image encoding device 10 according to this embodiment.

図2に示すように、画像符号化装置10は、前処理部300と、解析部400と、制御部500と、UI部600と、画像符号化部100とを有する。 As shown in FIG. 2, the image encoding device 10 has a preprocessing unit 300, an analysis unit 400, a control unit 500, a UI unit 600, and an image encoding unit 100.

前処理部300は、入力画像信号及び制御部500から出力される制御情報を入力とし、前処理を行って前処理後画像信号及び制御データを出力するように構成されている。 The pre-processing unit 300 is configured to receive an input image signal and control information output from the control unit 500, perform pre-processing, and output a pre-processed image signal and control data.

解析部400は、入力画像信号を入力とし、解析情報を制御部500に出力するように構成されている。 The analysis unit 400 is configured to receive an input image signal and output analysis information to the control unit 500.

制御部500は、解析部400から出力される解析情報及びUI部600から出力される設定情報を入力とし、制御情報を前処理部300及び画像符号化部100へ出力するように構成されている。 The control unit 500 is configured to receive the analysis information output from the analysis unit 400 and the setting information output from the UI unit 600, and to output control information to the preprocessing unit 300 and the image encoding unit 100.

UI部600は、GUIやCUIによってユーザから指定された設定情報を制御部500へ出力するように構成されている。 The UI unit 600 is configured to output setting information specified by the user via the GUI or CUI to the control unit 500.

画像符号化部100は、前処理部300から出力される前処理後画像信号及び制御データと、制御部500から出力される制御情報とを入力とし、ビットストリームを出力するように構成されている。 The image encoding unit 100 is configured to receive the preprocessed image signal and control data output from the preprocessing unit 300 and the control information output from the control unit 500, and to output a bitstream.

(画像符号化部100)
以下、図3を参照して、本実施形態に係る画像符号化装置10の画像符号化部100について説明する。図3は、本実施形態に係る画像符号化部100の機能ブロックの一例について示す図である。
(Image Encoding Unit 100)
The image encoding unit 100 of the image encoding device 10 according to this embodiment will be described below with reference to Fig. 3. Fig. 3 is a diagram showing an example of functional blocks of the image encoding unit 100 according to this embodiment.

図3に示すように、画像符号化部100は、インター予測部111と、イントラ予測部112と、減算器121と、加算器122と、変換・量子化部131と、逆変換・逆量子化部132と、符号化部140と、インループフィルタ処理部150と、フレームバッファ160とを有する。 As shown in FIG. 3, the image encoding unit 100 includes an inter prediction unit 111, an intra prediction unit 112, a subtractor 121, an adder 122, a transform/quantization unit 131, an inverse transform/inverse quantization unit 132, an encoding unit 140, an in-loop filter processing unit 150, and a frame buffer 160.

インター予測部111は、後述するインター予測部241と同様に、インター予測(フレーム間予測)によって予測信号を生成するように構成されている。 The inter prediction unit 111 is configured to generate a prediction signal by inter prediction (inter-frame prediction), similar to the inter prediction unit 241 described later.

具体的には、インター予測部111は、符号化対象のフレーム(以下、対象フレーム)とフレームバッファ160に格納される参照フレームとの比較によって、参照フレームに含まれる参照ブロックを特定し、特定された参照ブロックに対する動きベクトルを決定するように構成されている。 Specifically, the inter prediction unit 111 is configured to identify a reference block included in a reference frame by comparing a frame to be coded (hereinafter, the target frame) with a reference frame stored in the frame buffer 160, and to determine a motion vector for the identified reference block.

また、インター予測部111は、参照ブロック及び動きベクトルに基づいて予測ブロックに含まれる予測信号を予測ブロック毎に生成するように構成されている。インター予測部111は、予測信号を減算器121及び加算器122に出力するように構成されている。ここで、参照フレームは、対象フレームとは異なるフレームである。 Furthermore, the inter prediction unit 111 is configured to generate a prediction signal included in the prediction block for each prediction block based on the reference block and the motion vector. The inter prediction unit 111 is configured to output the prediction signal to the subtractor 121 and the adder 122. Here, the reference frame is a frame different from the target frame.

イントラ予測部112は、後述するイントラ予測部242と同様に、イントラ予測(フレーム内予測)によって予測信号を生成するように構成されている。 The intra prediction unit 112 is configured to generate a prediction signal by intra prediction (intra-frame prediction), similar to the intra prediction unit 242 described below.

具体的には、イントラ予測部112は、対象フレームに含まれる参照ブロックを特定し、特定された参照ブロックに基づいて予測信号を予測ブロック毎に生成するように構成されている。また、イントラ予測部112は、予測信号を減算器121及び加算器122に出力するように構成されている。 Specifically, the intra prediction unit 112 is configured to identify a reference block included in the target frame and generate a prediction signal for each prediction block based on the identified reference block. The intra prediction unit 112 is also configured to output the prediction signal to the subtractor 121 and the adder 122.

ここで、参照ブロックは、予測対象のブロック(以下、対象ブロック)について参照されるブロックである。例えば、参照ブロックは、対象ブロックに隣接するブロックである。 Here, the reference block is a block that is referenced for the block to be predicted (hereinafter, the target block). For example, the reference block is a block adjacent to the target block.

減算器121は、入力画像信号から予測信号を減算し、予測残差信号を変換・量子化部131に出力するように構成されている。ここで、減算器121は、イントラ予測又はインター予測によって生成される予測信号と入力画像信号との差分である予測残差信号を生成するように構成されている。 The subtractor 121 is configured to subtract the prediction signal from the input image signal and output the prediction residual signal to the transform/quantization unit 131. Here, the subtractor 121 is configured to generate a prediction residual signal that is the difference between the prediction signal generated by intra prediction or inter prediction and the input image signal.

加算器122は、逆変換・逆量子化部132から出力される予測残差信号に予測信号を加算してフィルタ処理前復号信号を生成し、かかるフィルタ処理前復号信号をイントラ予測部112及びインループフィルタ処理部150に出力するように構成されている。 The adder 122 is configured to add the prediction signal to the prediction residual signal output from the inverse transform/inverse quantization unit 132 to generate a pre-filter decoded signal, and output the pre-filter decoded signal to the intra prediction unit 112 and the in-loop filter processing unit 150.

ここで、フィルタ処理前復号信号は、イントラ予測部112で用いる参照ブロックを構成する。 Here, the unfiltered decoded signal constitutes a reference block used by the intra prediction unit 112.

変換・量子化部131は、予測残差信号の変換処理を行うとともに、係数レベル値を取得するように構成されている。さらに、変換・量子化部131は、係数レベル値の量子化を行うように構成されていてもよい。 The transform/quantization unit 131 is configured to perform a transform process on the prediction residual signal and to obtain coefficient level values. Furthermore, the transform/quantization unit 131 may be configured to quantize the coefficient level values.

ここで、変換処理は、予測残差信号を周波数成分信号に変換する処理である。かかる変換処理では、離散コサイン変換(DCT;Discrete Cosine Transform)に対応する基底パターン(変換行列)が用いられてもよく、離散サイン変換(DST;Discrete Sine Transform)に対応する基底パターン(変換行列)が用いられてもよい。 The conversion process is a process of converting a prediction residual signal into a frequency component signal. In such a conversion process, a basis pattern (transformation matrix) corresponding to a discrete cosine transform (DCT) may be used, or a basis pattern (transformation matrix) corresponding to a discrete sine transform (DST) may be used.

逆変換・逆量子化部132は、逆変換・逆量子化部220と同様に、変換・量子化部131から出力される係数レベル値の逆変換処理を行うように構成されている。ここで、逆変換・逆量子化部132は、逆変換処理に先立って、係数レベル値の逆量子化を行うように構成されていてもよい。 The inverse transform and inverse quantization unit 132 is configured to perform inverse transform processing of the coefficient level values output from the transform and quantization unit 131, similar to the inverse transform and inverse quantization unit 220. Here, the inverse transform and inverse quantization unit 132 may be configured to perform inverse quantization of the coefficient level values prior to the inverse transform processing.

ここで、逆変換処理及び逆量子化は、変換・量子化部131で行われる変換処理及び量子化とは逆の手順で行われる。 Here, the inverse transformation process and inverse quantization are performed in the reverse order to the transformation process and quantization performed by the transformation/quantization unit 131.

符号化部140は、変換・量子化部131から出力された係数レベル値を符号化し、符号化データを出力するように構成されている。 The encoding unit 140 is configured to encode the coefficient level values output from the transform/quantization unit 131 and output the encoded data.

ここで、例えば、符号化は、係数レベル値の発生確率に基づいて異なる長さの符号を割り当てるエントロピー符号化である。 Here, for example, the coding is entropy coding, which assigns codes of different lengths based on the probability of occurrence of coefficient level values.

また、符号化部140は、係数レベル値に加えて、復号処理で用いる制御データを符号化するように構成されている。 The encoding unit 140 is also configured to encode control data used in the decoding process in addition to the coefficient level values.

なお、制御データは、前処理部300から入力される制御データに加えて、符号化ブロックサイズや予測ブロックサイズや変換ブロックサイズ等のサイズデータを含んでもよい。 In addition to the control data input from the preprocessing unit 300, the control data may also include size data such as the coding block size, prediction block size, and transformation block size.

インループフィルタ処理部150は、インループフィルタ処理部250と同様に、加算器122から出力されるフィルタ処理前復号信号に対してフィルタ処理を行うとともに、フィルタ処理後復号信号をフレームバッファ160に出力するように構成されている。 Like the in-loop filter processing unit 250, the in-loop filter processing unit 150 is configured to perform filtering on the unfiltered decoded signal output from the adder 122, and to output the filtered decoded signal to the frame buffer 160.

フレームバッファ160は、インター予測部111で用いる参照フレームを蓄積するように構成されている。 The frame buffer 160 is configured to store reference frames used by the inter prediction unit 111.

以下、図4を参照して、本実施形態に係る画像符号化装置10の処理の一例を説明する。図4は、画像符号化装置10の処理の一例を示すフローチャートである。 Below, an example of the processing of the image encoding device 10 according to this embodiment will be described with reference to FIG. 4. FIG. 4 is a flowchart showing an example of the processing of the image encoding device 10.

図4に示すように、ステップS401において、解析部400は、入力画像信号を解析し、入力画像信号の符号化難易度を推定し、解析情報として出力する。 As shown in FIG. 4, in step S401, the analysis unit 400 analyzes the input image signal, estimates the encoding difficulty of the input image signal, and outputs the result as analysis information.

例えば、解析部400は、符号化難易度について、入力画像信号の画素値(輝度信号値或いは色差信号値)の分散値から算出してもよい。例えば、解析部400は、かかる分散値が予め定めた閾値より大きい場合は、符号化難易度が高いと推定し、かかる分散値がかかる閾値以下の場合は、符号化難易度が低いと推定してもよい。 For example, the analysis unit 400 may calculate the encoding difficulty from the variance of pixel values (luminance signal values or color difference signal values) of the input image signal. For example, the analysis unit 400 may estimate that the encoding difficulty is high when the variance value is greater than a predetermined threshold, and may estimate that the encoding difficulty is low when the variance value is equal to or less than the threshold.

例えば、解析部400は、符号化難易度について、参照フレームとの画素値の差分値から算出してもよい。具体的には、解析部400は、差分値の絶対値和、差分値の二乗和或いはそれぞれの値を画素数で除した画素あたりの差分値を用いて、かかる符号化難易度を推定してもよい。例えば、解析部400は、かかる差分値が予め定めた閾値より大きい場合は、符号化難易度が高いと推定し、かかる差分値がかかる閾値以下の場合は、符号化難易度が低いと推定してもよい。 For example, the analysis unit 400 may calculate the encoding difficulty from the difference between pixel values and a reference frame. Specifically, the analysis unit 400 may estimate the encoding difficulty using the sum of absolute values of the difference values, the sum of squares of the difference values, or a difference value per pixel obtained by dividing each value by the number of pixels. For example, the analysis unit 400 may estimate that the encoding difficulty is high when the difference value is greater than a predetermined threshold, and may estimate that the encoding difficulty is low when the difference value is equal to or less than the threshold.

例えば、解析部400は、入力画像信号を入力として符号化難易度の推定値を出力するように構成及び学習されたCNN(畳み込みニューラルネットワーク)等の機械学習ベースの手法を用いて、符号化難易度を推定してもよい。 For example, the analysis unit 400 may estimate the encoding difficulty using a machine learning-based technique such as a convolutional neural network (CNN) that is configured and trained to receive an input image signal and output an estimated value of the encoding difficulty.

ここで、解析部400は、入力画像信号を入力として符号化難易度を出力する構成となっていれば、上述以外の方法を用いてもよい。 Here, the analysis unit 400 may use a method other than the above as long as it is configured to receive an input image signal and output an encoding difficulty level.

また、以上では、符号化難易度が「高い」及び「低い」の2段階の場合を例に説明したが、符号化難易度が3段階以上に分類されていてもよい。 In the above, we have explained an example in which the encoding difficulty level is divided into two levels, "high" and "low," but the encoding difficulty level may be divided into three or more levels.

また、以上では、解析部400が符号化難易度を出力する場合を例に説明したが、解析部400は符号化難易度を判定するための情報(例えば、上述の分散値等)を出力し、符号化難易度自体は、制御部500内で判定されてもよい。 In the above, an example has been described in which the analysis unit 400 outputs the encoding difficulty, but the analysis unit 400 may output information for determining the encoding difficulty (e.g., the variance value described above), and the encoding difficulty itself may be determined within the control unit 500.

さらに、後述のように、UI部600からのユーザ設定によって全ての入力画像信号についてダウンサンプリング処理が実行される場合は、本ステップS401については省略されてもよい。 Furthermore, as described below, if downsampling processing is performed on all input image signals according to user settings from the UI unit 600, this step S401 may be omitted.

以上の処理を行った後、本手順は、ステップS402へ進む。 After performing the above processing, the procedure proceeds to step S402.

ステップS402において、制御部500は、ダウンサンプリング処理の実行の要否を決定する。
例えば、制御部500は、解析部400から出力される解析情報を基にダウンサンプリング処理の実行の要否を決定してもよい。例えば、制御部500は、符号化難易度が高いと判定された場合、ダウンサンプリング処理の実行が必要であると判定してもよい。
In step S402, the control unit 500 determines whether or not it is necessary to perform downsampling processing.
For example, the control unit 500 may determine whether or not to perform downsampling processing based on the analysis information output from the analysis unit 400. For example, the control unit 500 may determine that it is necessary to perform downsampling processing when it is determined that the encoding difficulty is high.

また、上述のように、制御部500は、内部で符号化難易度を判定した後、ダウンサンプリング処理の実行の要否を決定してもよい。 As described above, the control unit 500 may determine the encoding difficulty internally and then decide whether or not to perform downsampling processing.

上述のように、符号化難易度が3段階以上で定義されている場合、制御部500は、符号化難易度が最も低い場合に、ダウンサンプリング処理の実行が不要であると判定し、それ以外の場合には、ダウンサンプリング処理の実行が必要であると判定した上で、符号化難易度が高くなるにつれてダウンサンプリング処理後の解像度が小さくなるようにダウンサンプリング処理の実行方法を決定してもよい。なお、本明細書では、解像度とは、画像の1フレーム又は1フィールド全体のサイズ(水平方向の画素数と垂直方向の画素数とを乗じた値)のことを指すこととする。 As described above, when the encoding difficulty level is defined in three or more stages, the control unit 500 may determine that it is not necessary to perform downsampling processing when the encoding difficulty level is the lowest, and may determine that it is necessary to perform downsampling processing in other cases, and may then determine the method of performing downsampling processing so that the resolution after downsampling processing decreases as the encoding difficulty level increases. In this specification, resolution refers to the size of one frame or one entire field of an image (the value obtained by multiplying the number of pixels in the horizontal direction by the number of pixels in the vertical direction).

また、例えば、制御部500は、入力画像(入力画像信号に含まれる画像)の解像度に基づいて、ダウンサンプリング処理の実行の要否を決定してもよい。 For example, the control unit 500 may also determine whether or not to perform downsampling processing based on the resolution of the input image (the image included in the input image signal).

例えば、制御部500は、入力画像の解像度が所定解像度より大きかった場合は、ダウンサンプリング処理の実行が必要であると判定し、入力画像の解像度が所定解像度以下の場合は、ダウンサンプリング処理の実行は不要であると判定してもよい。 For example, the control unit 500 may determine that it is necessary to perform downsampling processing if the resolution of the input image is greater than a predetermined resolution, and may determine that it is not necessary to perform downsampling processing if the resolution of the input image is equal to or less than the predetermined resolution.

例えば、制御部500は、入力画像信号の解像度が8K解像度である場合は、ダウンサンプリング処理の実行が必要であると判定し、入力画像信号の解像度が8K解像度未満である場合は、ダウンサンプリング処理の実行が不要であると判定してもよい。 For example, the control unit 500 may determine that downsampling processing needs to be performed when the resolution of the input image signal is 8K resolution, and may determine that downsampling processing does not need to be performed when the resolution of the input image signal is less than 8K resolution.

また、制御部500は、ダウンサンプリング処理後の画像の解像度を予め定義しておき、かかる画像の解像度より入力画像の解像度が大きい場合は、ダウンサンプリング処理の実行が必要であると判定し、ダウンサンプリング処理後の画像の解像度になるようにダウンサンプリング処理を実行するように決定してもよい。 The control unit 500 may also predefine the resolution of the image after downsampling processing, and if the resolution of the input image is greater than the resolution of the image, determine that downsampling processing needs to be performed and decide to perform downsampling processing so that the resolution of the image after downsampling processing becomes the same.

また、例えば、制御部500は、UI部600から入力される制御情報に基づいて、ダウンサンプリング処理の実行の要否を決定してもよい。例えば、制御部500は、制御情報によってダウンサンプリング処理を必ず実行するように設定された場合、必ずダウンサンプリング処理の実行が必要であると決定するようにしてもよい。 For example, the control unit 500 may determine whether or not to perform downsampling processing based on control information input from the UI unit 600. For example, when the control information sets the downsampling processing to be always performed, the control unit 500 may determine that the downsampling processing must be performed.

また、制御部500は、以上で説明した判定方法を組み合わせて、ダウンサンプリング処理の実行の要否を判定してもよい。 The control unit 500 may also determine whether or not downsampling processing needs to be performed by combining the determination methods described above.

例えば、制御部500は、UI部600からダウンサンプリング処理のOn/Offを制御する情報を取得し、ダウンサンプリング処理がOnかつ入力画像の解像度が所定解像度より大きい場合に、符号化難易度に基づいてダウンサンプリング処理の実行の要否を決定し、それ以外の場合は、ダウンサンプリングの実行が不要であると決定してもよい。 For example, the control unit 500 may obtain information for controlling the On/Off of the downsampling process from the UI unit 600, and when the downsampling process is On and the resolution of the input image is greater than a predetermined resolution, the control unit 500 may determine whether or not to perform the downsampling process based on the encoding difficulty, and otherwise determine that it is not necessary to perform downsampling.

以上の処理中で用いられる符号化難易度の段階数や所定解像度等は、UI部600によりユーザから指定できるようになっていてもよい。 The number of encoding difficulty levels and the specified resolution used in the above process may be specified by the user via the UI unit 600.

以上の処理を行った後、本手順は、ステップS403へ進む。 After performing the above processing, the procedure proceeds to step S403.

ステップS403において、ステップS402の結果を基に本手順が分岐される。ステップS402においてダウンサンプリング処理の実行が必要であると判定された場合には、本手順は、ステップS404へ進み、ステップS402においてダウンサンプリング処理の実行が不要であると判定された場合には、本手順は、ステップS406へ進む。 In step S403, the procedure branches based on the result of step S402. If it is determined in step S402 that downsampling processing needs to be performed, the procedure proceeds to step S404. If it is determined in step S402 that downsampling processing does not need to be performed, the procedure proceeds to step S406.

ステップS404において、前処理部300が、入力画像信号に対してダウンサンプリング処理を実行する。なお、ステップS404を経由しない場合(ダウンサンプリング処理の実行が不要であると判定された場合)は、前処理部300は、入力画像信号をそのまま符号化部100へ出力してもよい。 In step S404, the pre-processing unit 300 performs downsampling processing on the input image signal. Note that if step S404 is not performed (if it is determined that downsampling processing is not necessary), the pre-processing unit 300 may output the input image signal directly to the encoding unit 100.

前処理部300は、ダウンサンプリング処理について、1次元又は2次元のダウンサンプリングフィルタを用いて実行してもよい。 The pre-processing unit 300 may perform the downsampling process using a one-dimensional or two-dimensional downsampling filter.

また、前処理部300は、ダウンサンプリング処理とアップサンプリング処理とをペアとして学習したCNN等の機械学習ベースの手法を用いて、ダウンサンプリング処理を実行してもよい。 The pre-processing unit 300 may also perform downsampling processing using a machine learning-based technique such as CNN that learns downsampling processing and upsampling processing as a pair.

かかるダウンサンプリング処理の実行が完了した後、本手順は、ステップS405へ進む。 After the downsampling process is completed, the procedure proceeds to step S405.

ステップS405において、前処理部300が、入力画像及びダウンサンプリング後の画像に基づいて、画像復号装置20側で実施するアップサンプリング処理の種類やアップサンプリング処理に用いるパラメータを決定し、制御データとして出力する。 In step S405, the pre-processing unit 300 determines the type of upsampling process to be performed by the image decoding device 20 and the parameters to be used for the upsampling process based on the input image and the downsampled image, and outputs the determined type of upsampling process and the parameters to be used for the upsampling process as control data.

前処理部300は、アップサンプリング処理の種類としては、1次元の畳み込みフィルタ、2次元の畳み込みフィルタ、CNN等の機械学習ベースの手法、後述するRPRと同一のアップサンプリング処理等のバリエーションを予め用意しておき、その中のいずれを用いるかを示すindex値を制御データとして出力してもよい。 The pre-processing unit 300 may prepare a variety of types of upsampling processing in advance, such as a one-dimensional convolution filter, a two-dimensional convolution filter, a machine learning-based method such as CNN, and an upsampling processing identical to the RPR described below, and output an index value indicating which of these to use as control data.

また、前処理部300は、同種のフィルタ(例えば、1次元の畳み込みフィルタ)においても、フィルタ係数のバリエーション等で複数の候補を備えていてもよい。 In addition, the preprocessing unit 300 may have multiple candidates for the same type of filter (e.g., a one-dimensional convolution filter) with variations in filter coefficients, etc.

さらに、前処理部300は、フィルタ係数やCNN等の機械学習ベース手法のネットワークのパラメータ(重み等)を決定し、制御データとして出力してもよい。 Furthermore, the preprocessing unit 300 may determine filter coefficients and network parameters (weights, etc.) for machine learning-based methods such as CNN, and output them as control data.

前処理部300は、アップサンプリング処理の種類やパラメータの決定方法として、例えば、入力画像とアップサンプル処理後の画像との誤差(絶対値誤差和や二乗誤差和等)が最小となる方法を選択してもよい。これらの制御データは、画像符号化部100においてユーザ定義のSEI messageとして符号化されてもよい。 The pre-processing unit 300 may select, as a method for determining the type and parameters of the upsampling process, a method that minimizes the error (sum of absolute error, sum of squared error, etc.) between the input image and the image after the upsampling process. These control data may be encoded as a user-defined SEI message in the image encoding unit 100.

また、前処理部300は、アップサンプリング処理については特に規定せず、制御データとして出力しないように構成されていてもよい。 In addition, the pre-processing unit 300 may be configured not to specify the upsampling process and not to output it as control data.

前処理部300は、アップサンプリング処理に関する制御データの出力有無について、例えば、UI部600から入力される制御情報に基づいて切り替えてもよい。 The pre-processing unit 300 may switch whether or not to output control data related to the upsampling process based on control information input from the UI unit 600, for example.

上述の処理を行った後、本手順は、ステップS406へ進む。 After performing the above process, the procedure proceeds to step S406.

ステップS406において、画像符号化部100が、符号化処理を行ってビットストリームを出力する。ここで、図5及び図6を用いて、画像符号化部100における符号化処理の一例を説明する。 In step S406, the image encoding unit 100 performs encoding processing and outputs a bit stream. Here, an example of the encoding processing in the image encoding unit 100 will be described with reference to Figures 5 and 6.

図5は、ステップS401~S405までの処理によって、フレームごとに適応的にダウンサンプリングが行われた場合の画像符号化部100へ入力される前処理後画像の一例を示す。 Figure 5 shows an example of a preprocessed image input to the image encoding unit 100 when adaptive downsampling is performed for each frame by the processing in steps S401 to S405.

図5におけるFr0、Fr2、Fr5は、ダウンサンプリング処理が実行されなかったフレームを示し、Fr1、Fr3、Fr4は、ダウンサンプリング処理が実行されたフレームを示している。 In Figure 5, Fr0, Fr2, and Fr5 indicate frames for which downsampling processing was not performed, and Fr1, Fr3, and Fr4 indicate frames for which downsampling processing was performed.

このように、フレームごとに画像の解像度が違う場合には、インター予測部111は、非特許文献1に記載のRPR(Reference Picture Resampling)という技術を用いる。図6を用いて、RPRを用いる場合のインター予測部111の処理について説明する。 When the image resolution differs for each frame in this way, the inter prediction unit 111 uses a technique called RPR (Reference Picture Resampling) described in Non-Patent Document 1. The processing of the inter prediction unit 111 when using RPR will be described with reference to FIG. 6.

図6は、本実施形態に係る画像符号化装置10の画像符号化部100のインター予測部111の機能ブロックの一例を示す図である。 Figure 6 is a diagram showing an example of functional blocks of the inter prediction unit 111 of the image encoding unit 100 of the image encoding device 10 according to this embodiment.

図6に示すように、インター予測部111は、解像度変換部1111と、パラメータ決定部1112と、予測画像生成部1113とを備えている。 As shown in FIG. 6, the inter prediction unit 111 includes a resolution conversion unit 1111, a parameter determination unit 1112, and a predicted image generation unit 1113.

解像度変換部1111は、符号化対象フレームの解像度とインター予測に用いられる参照フレームの解像度とが異なる場合、参照フレームの解像度を符号化対象フレームの解像度と同一になるように変換するように構成されている。 The resolution conversion unit 1111 is configured to convert the resolution of the reference frame used for inter prediction to be the same as the resolution of the frame to be encoded when the resolution of the frame to be encoded differs from the resolution of the reference frame used for inter prediction.

参照フレームの解像度が符号化対象フレームの解像度より大きい場合は、ダウンサンプリング処理が実行され、参照フレームの解像度が符号化対象フレームの解像度より小さい場合は、アップサンプリング処理が行われる。具体的な処理内容は、非特許文献1に定義されているため、詳細の説明については割愛する。 If the resolution of the reference frame is greater than the resolution of the frame to be encoded, downsampling is performed, and if the resolution of the reference frame is less than the resolution of the frame to be encoded, upsampling is performed. The specific processing content is defined in Non-Patent Document 1, so a detailed explanation will be omitted.

パラメータ決定部1112は、インター予測に関するパラメータを決定するように構成されている。かかるパラメータは、例えば、動きベクトルや、どの参照フレームを使用するかを示すindex値等である。 The parameter determination unit 1112 is configured to determine parameters related to inter prediction. Such parameters include, for example, a motion vector and an index value indicating which reference frame to use.

予測画像生成部1113は、パラメータ決定部1112によって決定されたパラメータを用いて、予測画像を生成するように構成されている。 The predicted image generating unit 1113 is configured to generate a predicted image using the parameters determined by the parameter determining unit 1112.

(画像復号装置20)
以下、図7を参照して、本実施形態に係る画像復号装置20について説明する。図7は、本実施形態に係る画像復号装置20の機能ブロックの一例について示す図である。
(Image Decoding Device 20)
The image decoding device 20 according to this embodiment will be described below with reference to Fig. 7. Fig. 7 is a diagram showing an example of functional blocks of the image decoding device 20 according to this embodiment.

図7に示すように、画像復号装置20は、抽出部700と、画像復号部200と、後処理部800と、制御部900と、UI部1000とを備えている。 As shown in FIG. 7, the image decoding device 20 includes an extraction unit 700, an image decoding unit 200, a post-processing unit 800, a control unit 900, and a UI unit 1000.

抽出部700は、ビットストリーム及び制御部900から出力される制御情報を入力とし、かかる制御情報に基づいてビットストリーム中から画像復号部200に入力すべきデータを抽出し、抽出したデータについて抽出後ビットストリームとして出力するように構成されている。 The extraction unit 700 is configured to receive as input the bitstream and control information output from the control unit 900, extract data to be input to the image decoding unit 200 from the bitstream based on the control information, and output the extracted data as a bitstream after extraction.

画像復号部200は、上述の抽出後ビットストリームを入力として復号処理を行い、復号画像信号及び制御データを出力するように構成されている。 The image decoding unit 200 is configured to perform a decoding process using the extracted bitstream described above as input, and to output a decoded image signal and control data.

後処理部800は、復号画像信号、制御データ及び制御部900から出力される制御情報を入力として、後処理後復号信号を出力するように構成されている。 The post-processing unit 800 is configured to receive the decoded image signal, the control data, and the control information output from the control unit 900 as input, and to output the post-processed decoded signal.

制御部900は、画像復号部200から出力される復号画像信号及び制御データとUI部1000から出力される設定情報とを入力とし、制御情報を出力するように構成されている。 The control unit 900 is configured to receive the decoded image signal and control data output from the image decoding unit 200 and the setting information output from the UI unit 1000, and to output control information.

(画像復号部200)
以下、図8を参照して、本実施形態に係る画像復号装置20の画像復号部200について説明する。図8は、本実施形態に係る画像復号部200の機能ブロックの一例について示す図である。
(Image Decoding Unit 200)
The image decoding unit 200 of the image decoding device 20 according to this embodiment will be described below with reference to Fig. 8. Fig. 8 is a diagram showing an example of functional blocks of the image decoding unit 200 according to this embodiment.

図8に示すように、画像復号部200は、復号部210と、逆変換・逆量子化部220と、加算器230と、インター予測部241と、イントラ予測部242と、インループフィルタ処理部250と、フレームバッファ260とを備えている。 As shown in FIG. 8, the image decoding unit 200 includes a decoding unit 210, an inverse transform/inverse quantization unit 220, an adder 230, an inter prediction unit 241, an intra prediction unit 242, an in-loop filter processing unit 250, and a frame buffer 260.

復号部210は、画像符号化装置100によって生成される符号化データを復号し、係数レベル値を復号するように構成されている。 The decoding unit 210 is configured to decode the encoded data generated by the image encoding device 100 and to decode the coefficient level values.

ここで、例えば、復号は、係数レベル値の発生確率に基づいて異なる長さの符号を割り当てるエントロピー符号化されたデータの復号である。 Here, for example, the decoding is of entropy coded data that assigns codes of different lengths based on the probability of occurrence of coefficient level values.

復号部210は、符号化データの復号処理によって制御データを取得するように構成されていてもよい。 The decoding unit 210 may be configured to obtain the control data by decoding the encoded data.

ここで、制御データは、符号化ブロック(CU:Coding Unit)サイズや、予測ブロック(PU:Prediction Unit)サイズや、変換ブロック(TU:Transform Unit)サイズ等のサイズデータを含んでもよい。 Here, the control data may include size data such as coding block (CU: Coding Unit) size, prediction block (PU: Prediction Unit) size, and transform block (TU: Transform Unit) size.

逆変換・逆量子化部220は、復号部210から出力される係数レベル値の逆変換処理を行うように構成されている。ここで、逆変換・逆量子化部220は、逆変換処理に先立って、係数レベル値の逆量子化を行うように構成されていてもよい。 The inverse transform/inverse quantization unit 220 is configured to perform inverse transform processing of the coefficient level values output from the decoding unit 210. Here, the inverse transform/inverse quantization unit 220 may be configured to perform inverse quantization of the coefficient level values prior to the inverse transform processing.

加算器230は、逆変換・逆量子化部220から出力される予測残差信号に予測信号を加算してフィルタ処理前復号信号を生成し、フィルタ処理前復号信号をイントラ予測部242及びインループフィルタ処理部250に出力するように構成されている。 The adder 230 is configured to add the prediction signal to the prediction residual signal output from the inverse transform/inverse quantization unit 220 to generate a pre-filter decoded signal, and output the pre-filter decoded signal to the intra prediction unit 242 and the in-loop filter processing unit 250.

ここで、フィルタ処理前復号信号は、イントラ予測部242で用いる参照ブロックを構成する。 Here, the unfiltered decoded signal constitutes a reference block used by the intra prediction unit 242.

インター予測部241は、インター予測(フレーム間予測)によって予測信号を生成するように構成されている。 The inter prediction unit 241 is configured to generate a prediction signal by inter prediction (inter-frame prediction).

具体的には、インター予測部241は、符号化データから復号した動きベクトルと参照フレームに含まれる参照信号に基づいて予測信号を予測ブロック毎に生成するように構成されている。インター予測部241は、予測信号を加算器230に出力するように構成されている。 Specifically, the inter prediction unit 241 is configured to generate a prediction signal for each prediction block based on a motion vector decoded from the encoded data and a reference signal included in a reference frame. The inter prediction unit 241 is configured to output the prediction signal to the adder 230.

イントラ予測部242は、イントラ予測(フレーム内予測)によって予測信号を生成するように構成されている。 The intra prediction unit 242 is configured to generate a prediction signal by intra prediction (intra-frame prediction).

具体的には、イントラ予測部242は、対象フレームに含まれる参照ブロックを特定し、特定された参照ブロックに基づいて予測信号を予測ブロック毎に生成するように構成されている。イントラ予測部242は、予測信号を加算器230に出力するように構成されている。 Specifically, the intra prediction unit 242 is configured to identify a reference block included in the target frame and generate a prediction signal for each prediction block based on the identified reference block. The intra prediction unit 242 is configured to output the prediction signal to the adder 230.

インループフィルタ処理部250は、加算器230から出力されるフィルタ処理前復号信号に対してフィルタ処理を行うとともに、フィルタ処理後復号信号をフレームバッファ260に出力するように構成されている。 The in-loop filter processing unit 250 is configured to perform filtering on the unfiltered decoded signal output from the adder 230, and to output the filtered decoded signal to the frame buffer 260.

ここで、インループフィルタ処理は、複数のフィルタ処理から構成されていてもよい。例えば、フィルタ処理は、ブロック(符号化ブロック、予測ブロック、変換ブロック或いはそれらを分割したサブブロック)の境界部分で生じる歪みを減少するデブロッキングフィルタ処理や、画像符号化装置100から伝送されるフィルタ係数やフィルタ選択情報や画像の絵柄の局所的な性質等に基づいてフィルタを切り替える適応ループフィルタ処理である。 Here, the in-loop filter process may be composed of multiple filter processes. For example, the filter process may be a deblocking filter process that reduces distortion occurring at the boundary between blocks (encoding blocks, prediction blocks, transformation blocks, or subblocks obtained by dividing them), or an adaptive loop filter process that switches filters based on filter coefficients, filter selection information, local properties of the image pattern, and the like transmitted from the image encoding device 100.

フレームバッファ260は、インター予測部241で用いる参照フレームを蓄積するように構成されている。 The frame buffer 260 is configured to store reference frames used by the inter prediction unit 241.

ここで、フィルタ処理後復号信号は、インター予測部241で用いる参照フレームを構成する。 Here, the filtered decoded signal constitutes a reference frame used by the inter prediction unit 241.

(インター予測部241)
図9を用いて、本実施形態に係る画像復号装置20の画像復号部200のインター予測部241の処理の一例を説明する。図9は、本実施形態に係るインター予測部241の機能ブロックの一例を示す図である。
(Inter prediction unit 241)
An example of the process of the inter prediction unit 241 of the image decoding unit 200 of the image decoding device 20 according to this embodiment will be described with reference to Fig. 9. Fig. 9 is a diagram showing an example of functional blocks of the inter prediction unit 241 according to this embodiment.

図9に示すように、インター予測部241は、パラメータ復号部2411と、解像度変換部2412と、予測画像生成部2413とを備えている。 As shown in FIG. 9, the inter prediction unit 241 includes a parameter decoding unit 2411, a resolution conversion unit 2412, and a predicted image generation unit 2413.

パラメータ復号部2411は、ビットストリームからインター予測に関するパラメータを復号するように構成されている。ここで、パラメータとは、例えば、動きベクトルや、どの参照フレームを使用するかをしめるindex値等である。 The parameter decoding unit 2411 is configured to decode parameters related to inter prediction from the bitstream. Here, the parameters include, for example, a motion vector and an index value indicating which reference frame is to be used.

解像度変換部2412は、上述のパラメータに基づいて参照フレームを特定し、参照フレームの解像度と復号対象フレームの解像度とが異なる場合には、参照フレームの解像度を変換するように構成されている。解像度変換部2412は、かかる解像度の変換方法について、解像度変換部1111と同様に、非特許文献1で規定された方法を用いることができる。 The resolution conversion unit 2412 is configured to identify a reference frame based on the above-mentioned parameters, and convert the resolution of the reference frame when the resolution of the reference frame differs from the resolution of the frame to be decoded. As with the resolution conversion unit 1111, the resolution conversion unit 2412 can use the method defined in Non-Patent Document 1 as the resolution conversion method.

予測画像生成部2413は、予測画像生成部1113と同様に、予測画像を生成するように構成されている。 The predicted image generation unit 2413 is configured to generate a predicted image, similar to the predicted image generation unit 1113.

(後処理部800)
本実施形態において、後処理部800は、必要に応じてアップサンプリング処理を行い、後処理後復号画像を生成して出力するように構成されている。
(Post-processing section 800)
In this embodiment, the post-processing unit 800 is configured to perform upsampling processing as necessary, and generate and output a post-processed decoded image.

ここで、後処理部800は、例えば、画像復号部200から出力された復号画像の解像度が復号対象シーケンスの画像の解像度よりも小さい場合、アップサンプリング処理の実行が必要であると判断して、アップサンプリング処理を実行してもよい。 Here, the post-processing unit 800 may, for example, determine that upsampling processing is necessary and perform upsampling processing if the resolution of the decoded image output from the image decoding unit 200 is smaller than the resolution of the image of the sequence to be decoded.

なお、かかる復号対象シーケンスの画像の解像度は、画像復号部200によって復号された制御データに含まれていてもよい。また、復号対象シーケンスの画像の解像度は、UI部1000から制御部900を経由して制御情報として入力されてもよい。 The image resolution of the sequence to be decoded may be included in the control data decoded by the image decoding unit 200. The image resolution of the sequence to be decoded may be input as control information from the UI unit 1000 via the control unit 900.

後処理部800は、アップサンプリング処理の実行が必要であると判定された場合、アップサンプリング処理を実行する。ここで、後処理部800は、アップサンプリング処理の実行方法については、複数のアップサンプリング処理の実行方法の中から選択してもよい。 When it is determined that the upsampling process needs to be performed, the post-processing unit 800 performs the upsampling process. Here, the post-processing unit 800 may select a method for performing the upsampling process from among a plurality of methods for performing the upsampling process.

後処理部800は、かかるアップサンプリング処理の種類としては、1次元の畳み込みフィルタ、2次元の畳み込みフィルタ、CNN等の機械学習ベースの手法、上述のRPRと同一のアップサンプリング処理等のバリエーションを予め用意しておいてもよい。 The post-processing unit 800 may have various types of upsampling processing prepared in advance, such as a one-dimensional convolution filter, a two-dimensional convolution filter, a machine learning-based method such as CNN, and an upsampling processing similar to the RPR described above.

また、後処理部800は、同種のフィルタ(例えば、1次元の畳み込みフィルタ)においても、フィルタ係数のバリエーション等で複数の候補を備えていてもよい。 In addition, the post-processing unit 800 may have multiple candidates for the same type of filter (e.g., a one-dimensional convolution filter) with variations in filter coefficients, etc.

また、前処理部300が、フィルタ係数やCNN等の機械学習ベース手法のネットワークのパラメータ(重み等)について決定し、後処理部800は、ビットストリームを介して制御データとして入力された値(前処理部300によって決定されたパラメータ)に基づいて、アップサンプリング処理を実行してもよい。 In addition, the pre-processing unit 300 may determine the filter coefficients and network parameters (weights, etc.) of a machine learning-based method such as CNN, and the post-processing unit 800 may perform upsampling processing based on values (parameters determined by the pre-processing unit 300) input as control data via the bit stream.

前処理部300が、複数のアップサンプリング処理のうち、どのアップサンプリング処理を用いるかについて決定し、後処理部800は、ビットストリームを介して制御データとして入力された値(前処理部300によって決定されたアップリング処理を示す値)に基づいて、用いるアップサンプリング処理について決定してもよい。 The pre-processing unit 300 may determine which of multiple upsampling processes to use, and the post-processing unit 800 may determine which upsampling process to use based on a value input as control data via the bit stream (a value indicating the upsampling process determined by the pre-processing unit 300).

UI部1000が、ユーザの設定に基づいた設定情報を出力し、後処理部800は、かかる設定情報に基づいて、複数のアップサンプリング処理のうち、どのアップサンプリング処理を用いるかについて決定してもよい。 The UI unit 1000 may output setting information based on the user's settings, and the post-processing unit 800 may determine which of multiple upsampling processes to use based on the setting information.

後処理部800は、制御部900を経由してUI部1000から出力された設定情報に基づいて、アップサンプリング処理におけるフィルタ係数やCNN等の機械学習ベース手法のネットワークのパラメータ(重み等)を決定してもよい。 The post-processing unit 800 may determine filter coefficients in the upsampling process and network parameters (weights, etc.) for machine learning-based methods such as CNN, based on the setting information output from the UI unit 1000 via the control unit 900.

(変形例1)
以下、本発明の変更例1について、上述の第1の実施形態との相違点に着目して説明する。本変更例1では、後処理部800が、画像復号部200から出力される復号画像及び制御データを入力としてポストフィルタ処理を行うように構成されている。
(Variation 1)
Hereinafter, a first modification of the present invention will be described, focusing on differences from the first embodiment described above. In the first modification, a post-processing unit 800 is configured to perform post-filtering using the decoded image and control data output from the image decoding unit 200 as input.

本変更例1において、解析部400は、入力画像信号の中でスクリーンコンテンツ(ゲーム画面やリモートデスクトップ画面等)の領域を解析し、スクリーンコンテンツの領域情報(領域の個数や各領域の位置やサイズ等)を制御部500へ出力する。 In this modified example 1, the analysis unit 400 analyzes the area of the screen content (such as a game screen or a remote desktop screen) in the input image signal, and outputs area information of the screen content (such as the number of areas, the position and size of each area, etc.) to the control unit 500.

ここで、解析部400は、画像全体がスクリーンコンテンツであるか否かのみを示す情報を出力してもよい。 Here, the analysis unit 400 may output information indicating only whether the entire image is screen content or not.

制御部500は、解析部400から出力されたスクリーンコンテンツの領域情報を画像符号化部100へ出力するように構成されている。 The control unit 500 is configured to output the area information of the screen content output from the analysis unit 400 to the image encoding unit 100.

或いは、制御部500は、UI部600から指定された領域をスクリーンコンテンツ領域情報として画像符号化部100へ出力するように構成されている。 Alternatively, the control unit 500 is configured to output the area specified by the UI unit 600 to the image encoding unit 100 as screen content area information.

画像符号化部100は、上述のスクリーンコンテンツ領域情報を制御データの一部として符号化し、ビットストリームを生成するように構成されている。この時、かかるスクリーンコンテンツ領域情報は、ユーザ定義のSEI messageとして符号化されてもよい。 The image encoding unit 100 is configured to encode the above-mentioned screen content area information as part of the control data and generate a bitstream. At this time, the screen content area information may be encoded as a user-defined SEI message.

一方、画像復号部200は、上述の抽出後ビットストリームからスクリーンコンテンツ領域情報を復号し、後処理部800へ出力するように構成されている。 On the other hand, the image decoding unit 200 is configured to decode the screen content area information from the extracted bitstream described above and output it to the post-processing unit 800.

後処理部800は、上述のスクリーンコンテンツ領域情報を基に、復号後画像信号の各領域にポストフィルタ処理を実行するか否かを決定し、実際にポストフィルタ処理を行うように構成されている。 The post-processing unit 800 is configured to determine whether or not to perform post-filtering on each area of the decoded image signal based on the above-mentioned screen content area information, and to actually perform the post-filtering.

ここで、後処理部800は、かかるスクリーンコンテンツ領域情報により、スクリーンコンテンツであることが定義されている領域について、ポストフィルタ処理を行わないように制御してもよい。 Here, the post-processing unit 800 may control the screen content area information so as not to perform post-filter processing on areas that are defined as screen content.

以上の例では、画像符号化装置10がスクリーンコンテンツ領域情報を画像復号装置20に伝送し、かかるスクリーンコンテンツ領域情報に基づいて画像復号措置20でのポストフィルタ処理を制御する場合を説明した。 In the above example, a case has been described in which the image encoding device 10 transmits screen content area information to the image decoding device 20 and controls post-filter processing in the image decoding device 20 based on the screen content area information.

別の例として、画像符号化装置10がポストフィルタ適用領域(又は、非適用領域)情報を伝送し、かかる適用領域(又は、非適用領域)情報に従って、ポストフィルタの適用有無を制御してもよい。 As another example, the image encoding device 10 may transmit information about the post-filter application area (or non-application area) and control whether or not to apply the post-filter according to the application area (or non-application area) information.

(変形例2)
以下、図10及び図11を参照して、本発明の変更例2について、上述の第1の実施形態及び変更例1との相違点に着目して説明する。
(Variation 2)
Hereinafter, the second modified example of the present invention will be described with reference to FIGS. 10 and 11, focusing on the differences from the first embodiment and the first modified example.

本変更例2では、画像符号化装置10及び画像復号装置20において、マルチチャンネル編成とシングルチャンネル編成とが切り替わるように構成されている。 In this modified example 2, the image encoding device 10 and the image decoding device 20 are configured to switch between multi-channel and single-channel configurations.

図10は、シングルチャンネル編成からマルチチャンネル編成に切り替わる場合の例について示し、図11は、マルチチャンネル編成からシングルチャンネル編成に切り替わる場合の例を示している。 Figure 10 shows an example of switching from a single-channel configuration to a multi-channel configuration, and Figure 11 shows an example of switching from a multi-channel configuration to a single-channel configuration.

図10は、シングルチャンネル編成からマルチチャンネル編成に切り替わる際に、シングルチャンネル編成時に放送されていたコンテンツ以外のコンテンツをサブチャンネルで放送するため、伝送容量削減のために入力画像信号がダウンサンプリングされた例を示している。 Figure 10 shows an example in which, when switching from single-channel to multi-channel format, the input image signal is downsampled to reduce transmission capacity in order to broadcast content on a sub-channel other than the content broadcast during single-channel format.

図10の例では、Fr2とFr3との間で、シングルチャンネル編成からマルチチャンネル編成への切り替えが行われている。なお、上述のダウンサンプリング処理では、UI部600が、制御部500を介してマルチチャンネル編成に切り替わったことを示す制御情報を出力し、前処理部300が、かかる制御情報を基にダウンサンプリング処理を行う。 In the example of FIG. 10, switching from single-channel configuration to multi-channel configuration is performed between Fr2 and Fr3. In the above-mentioned downsampling process, the UI unit 600 outputs control information indicating a switch to multi-channel configuration via the control unit 500, and the pre-processing unit 300 performs downsampling processing based on the control information.

図11の例では、Fr2とFr3との間で、マルチチャンネル編成からシングルチャンネル編成への切り替えが行われている。この場合も、上述の例と同様に、前処理部300が、Fr2まではダウンサンプリング処理を行い、Fr3以降はダウンサンプリング処理を行わないようにする。 In the example of FIG. 11, switching from multi-channel to single-channel configuration is performed between Fr2 and Fr3. In this case, as in the above example, the pre-processing unit 300 performs downsampling processing up to Fr2, but does not perform downsampling processing from Fr3 onwards.

画像符号化装置10のインター予測部111は、マルチチャンネル編成とシングルチャンネル編成との切り替えによって符号化対象フレームの解像度と参照フレームの解像度とが異なる場合、上述のようにRPRを用いて解像度変換を行うように構成されている。 The inter prediction unit 111 of the image encoding device 10 is configured to perform resolution conversion using RPR as described above when the resolution of the frame to be encoded and the resolution of the reference frame differ due to switching between multi-channel and single-channel organization.

同様に、画像復号装置20のインター予測部241も、復号対象フレームの解像度と参照フレームの解像度とが異なる場合、上述のように、RPRを用いて解像度変換を行うように構成されている。 Similarly, the inter prediction unit 241 of the image decoding device 20 is configured to perform resolution conversion using RPR as described above when the resolution of the frame to be decoded differs from the resolution of the reference frame.

最後に、後処理部800は、アップサンプリング処理を行うように構成されている。ここで、アップサンプリング処理の内容は、上述の例と同様である。 Finally, the post-processing unit 800 is configured to perform an upsampling process. Here, the content of the upsampling process is the same as in the above example.

すなわち、本変更例2では、画像符号化装置10は、マルチチャンネル編成のときに入力画像信号に対してダウンサンプリング処理を行うことによって得られた前処理後入力画像を出力するように構成されている前処理部300と、参照フレームの解像度と前処理後入力画像の解像度とが異なる場合に、参照フレームの解像度を変換するRPRを用いることで、シングルチャンネル編成とマルチチャンネル編成との切り替え前後の入力画像信号を同一のビットストリームとして符号化するように構成されている画像符号化部100とを備える。 That is, in this modified example 2, the image encoding device 10 includes a pre-processing unit 300 configured to output a pre-processed input image obtained by performing a downsampling process on the input image signal in multi-channel formation, and an image encoding unit 100 configured to encode the input image signals before and after switching between single-channel formation and multi-channel formation as the same bit stream by using an RPR that converts the resolution of the reference frame when the resolution of the reference frame differs from the resolution of the pre-processed input image.

また、本変更例2では、画像復号装置20は、ビットストリームを復号して復号画像を出力するように構成されている画像復号部200と、マルチチャンネル編成の際には画像符号化装置10においてダウンサンプリングされた復号画像に対してアップサンプリング処理を行うように構成されている後処理部800とを備える。 In addition, in this modified example 2, the image decoding device 20 includes an image decoding unit 200 configured to decode the bit stream and output a decoded image, and a post-processing unit 800 configured to perform an upsampling process on the decoded image downsampled in the image encoding device 10 in the case of multi-channel composition.

ここで、画像復号部200は、復号対象フレームの解像度と参照フレームの解像度とが異なる場合、参照フレームの解像度を変換するRPR処理を行うように構成されているインター予測部241を備えてもよい。 Here, the image decoding unit 200 may include an inter prediction unit 241 configured to perform an RPR process to convert the resolution of the reference frame when the resolution of the frame to be decoded differs from the resolution of the reference frame.

また、上述のアップサンプリング処理は、一次元又は二次元の畳み込みフィルタであってもよいし、CNNを用いた手法であってもよいし、RPR処理と同一の手法であってもよいし、ビットストリームから復号した制御データに基づいて実行されてもよい。 The above-mentioned upsampling process may be a one-dimensional or two-dimensional convolution filter, a method using a CNN, the same method as the RPR process, or may be performed based on control data decoded from the bitstream.

(変形例3)
以下、図12~図15を参照して、本発明の変更例3について、上述の第1の実施形態及び変更例1、2との相違点に着目して説明する。具体的には、本変更例3として、入力画像がインタレース画像の場合の符号化処理及び復号処理の一例について説明する。
(Variation 3)
12 to 15, a third modification of the present invention will be described below, focusing on differences from the first embodiment and the first and second modifications. Specifically, as the third modification, an example of encoding and decoding processes in the case where the input image is an interlaced image will be described.

本変形例3では、入力画像がインタレース画像の場合、図12のように、偶数フィールドがTopフィールドとなり、奇数フィールドがBottomフィールドとなり、かつ、Topフィールドとその直後のBottomフィールドとがペアとなるように符号化処理が行われる。 In this third variant, when the input image is an interlaced image, the even field becomes the Top field, the odd field becomes the Bottom field, and the encoding process is performed so that the Top field and the Bottom field immediately following it are paired, as shown in FIG. 12.

図12の例では、フィールド番号は0から始まることとする、すなわち、Fi0から始まることとする。 In the example of Figure 12, the field number starts from 0, i.e., Fi0.

ここで、解析部400が、対象の入力画像がインタレース画像であるかどうかについて判定し、かかる判定結果について制御部500に出力するように構成されていてもよい。 Here, the analysis unit 400 may be configured to determine whether the target input image is an interlaced image and output the determination result to the control unit 500.

例えば、解析部400は、予め取り得る解像度及び当該解像度がインタレース画像或いはプログレッシブ画像のいずれに対応するかという情報を定義しておき、入力画像の解像度及びかかる情報に基づいて、対象の入力画像がインタレース画像かプログレッシブ画像かについて判断してもよい。 For example, the analysis unit 400 may define in advance possible resolutions and information on whether the resolutions correspond to an interlaced image or a progressive image, and determine whether the target input image is an interlaced image or a progressive image based on the resolution of the input image and this information.

或いは、ユーザが、UI部600を介して、対象の入力画像がインタレース画像であるかどうかについて指定してもよい。ここで、UI部600を介しユーザによって指定された情報(インタレース/プログレッシブ)は、制御部500へ出力される。 Alternatively, the user may specify whether the target input image is an interlaced image via the UI unit 600. Here, the information (interlaced/progressive) specified by the user via the UI unit 600 is output to the control unit 500.

制御部500は、解析部400又はUI部600から出力された情報を入力とし、対象の入力画像がインタレース画像である場合、図12のように、偶数フィールドがTopフィールドとなり、奇数フィールドがBottomフィールドとなり、かつ、Topフィールドとその直後のBottomフィールドとがペアとなるように制御データを設定し、画像符号化部100へ出力するように構成されている。 The control unit 500 is configured to receive the information output from the analysis unit 400 or the UI unit 600 as input, and when the target input image is an interlaced image, to set control data so that the even field becomes the Top field, the odd field becomes the Bottom field, and the Top field and the Bottom field immediately following it are paired, as shown in FIG. 12, and to output the control data to the image encoding unit 100.

画像符号化部100は、かかる制御データを符号化してビットストリームとして出力するように構成されている。 The image encoding unit 100 is configured to encode such control data and output it as a bit stream.

ここで、画像符号化部100は、かかる制御データについて、非特許文献2に定義されているFrame-field information SEI messageとして符号化してもよい。 Here, the image encoding unit 100 may encode such control data as a Frame-field information SEI message defined in Non-Patent Document 2.

図13は、かかる制御データについてFrame-field information SEI messageとして符号化する場合の各シンタックスエレメントの設定値の一例を示している。 Figure 13 shows an example of the setting values of each syntax element when such control data is encoded as a Frame-field information SEI message.

別の例として、画像符号化部100は、入力画像がインタレース画像の場合、図14のように、偶数ラインがTopフィールドとなり、奇数ラインがBottomフィールドとなるように、2つのインタレース(フィールド)画像を合成して1つのフレーム画像を生成し、符号化してもよい。 As another example, when the input image is an interlaced image, the image encoding unit 100 may synthesize two interlaced (field) images to generate one frame image and encode it, so that the even lines become the top field and the odd lines become the bottom field, as shown in Figure 14.

ここで、図14の例において、最初のラインは、0ライン目とする。フィールド画像からフレーム画像を生成する処理は、例えば、前処理部300で実行されてもよい。 Here, in the example of FIG. 14, the first line is line 0. The process of generating a frame image from a field image may be performed, for example, by the preprocessing unit 300.

制御部500が、UI部600から入力される設定情報に基づき、フィールド画像からフレーム画像を生成するか否かについて制御情報として、前処理部300へ入力してもよい。図15に、この時のFrame-field information SEI messageの設定例について示す。 The control unit 500 may input to the pre-processing unit 300 control information on whether or not to generate a frame image from a field image based on the setting information input from the UI unit 600. FIG. 15 shows an example of the setting of the Frame-field information SEI message at this time.

また、画像符号化部100は、入力画像がインタレース画像の場合、制御データとして非特許文献1に記載のsps_field_flagの値を1として符号化してもよい。 In addition, when the input image is an interlaced image, the image encoding unit 100 may encode the control data by setting the value of sps_field_flag described in Non-Patent Document 1 to 1.

以上が、本変形例3に係る画像符号化装置10における処理について説明した。以下、画像復号装置20における処理について説明する。 The above describes the processing in the image encoding device 10 according to the third modification. Below, we will explain the processing in the image decoding device 20.

画像復号部200は、ビットストリームから制御データを復号し、上述のsps_field_flagの値及びFrame-field information SEI messageの値を得るように構成されている。 The image decoding unit 200 is configured to decode the control data from the bitstream and obtain the above-mentioned sps_field_flag value and Frame-field information SEI message value.

ここで、画像復号部200は、sps_field_flagの値が1で、かつ、sps_field_flagの値及びFrame-field information SEI messageの設定値が図13又は図15の設定値と異なる場合に、エラーを出力するように構成されていてもよい。 Here, the image decoding unit 200 may be configured to output an error when the value of sps_field_flag is 1 and the value of sps_field_flag and the setting value of the Frame-field information SEI message are different from the setting values of FIG. 13 or FIG. 15.

また、画像復号部200は、sps_field_flagの値が1で、かつ、sps_field_flagの値及びFrame-field information SEI messageの設定値が図13又は図15の設定値と異なる場合であっても、復号画像信号がフィールド画像である場合は、図13の設定値である場合の復号動作を行い、復号画像信号がフレーム画像である場合は、図15の設定値である場合の復号動作を行うように構成されていてもよい。 In addition, even if the value of sps_field_flag is 1 and the value of sps_field_flag and the setting value of the Frame-field information SEI message are different from the setting values of FIG. 13 or FIG. 15, the image decoding unit 200 may be configured to perform a decoding operation for the setting values of FIG. 13 when the decoded image signal is a field image, and to perform a decoding operation for the setting values of FIG. 15 when the decoded image signal is a frame image.

ここで、画像復号部200は、復号画像信号がフィールド画像であるかどうかについて、制御データに含まれる復号画像信号の解像度又はUI部1000から出力される設定情報を基に判別する。 Here, the image decoding unit 200 determines whether the decoded image signal is a field image based on the resolution of the decoded image signal contained in the control data or the setting information output from the UI unit 1000.

すなわち、本変更例3において、画像符号化装置10は、入力画像がインタレース画像である場合、偶数フィールドがTopフィールドとなり、奇数フィールドがBottomフィールドとなり、かつ、TopフィールドとTopフィールドの直後のBottomフィールドとがペアとなるように、符号化処理を行うように構成されている画像符号化部100を備える。 In other words, in this modified example 3, the image encoding device 10 includes an image encoding unit 100 that is configured to perform encoding processing when the input image is an interlaced image such that the even field becomes the Top field, the odd field becomes the Bottom field, and the Top field and the Bottom field immediately following the Top field are paired.

ここで、画像符号化部100は、入力画像がインタレース画像である場合、偶数フィールドがTopフィールドとなり、奇数フィールドがBottomフィールドとなり、かつ、TopフィールドとTopフィールドの直後のBottomフィールドとがペアとなるように、Frame-field information SEI messageの値を設定して制御データとして符号化してビットストリームを生成するように構成されていてもよい。 Here, when the input image is an interlaced image, the image encoding unit 100 may be configured to set the value of the Frame-field information SEI message so that the even field becomes the Top field, the odd field becomes the Bottom field, and the Top field and the Bottom field immediately following the Top field are paired, and to encode the values as control data to generate a bitstream.

また、画像符号化装置10は、入力画像がインタレース画像であるかどうかについて設定するように構成されているUI部600と、UI部600から出力される設定情報を基に符号化処理を制御する制御情報を出力するように構成されている制御部500とを備えていてもよい。 The image encoding device 10 may also include a UI unit 600 configured to set whether the input image is an interlaced image, and a control unit 500 configured to output control information that controls the encoding process based on the setting information output from the UI unit 600.

ここで、画像符号化部100は、かかる制御情報に基づいて、入力画像がインタレース画像であるか否かについて判定するように構成されていてもよい。 Here, the image encoding unit 100 may be configured to determine whether or not the input image is an interlaced image based on such control information.

また、本変更例3において、画像復号装置20は、ビットストリームから復号した制御データのうち、sps_field_flagの値が1であるとき、偶数フィールドがTopフィールドとなり、奇数フィールドがBottomフィールドとなり、かつ、TopフィールドとTopフィールドの直後のBottomフィールドとがペアとなるように、復号処理を行うように構成されている画像復号部200を備える。 In addition, in this modified example 3, the image decoding device 20 includes an image decoding unit 200 that is configured to perform a decoding process such that, when the value of sps_field_flag is 1 in the control data decoded from the bit stream, the even field becomes the Top field, the odd field becomes the Bottom field, and the Top field and the Bottom field immediately following the Top field are paired.

ここで、画像復号部200は、ビットストリームから復号した制御データに基づいて、Frame-field information SEI messageの設定値が、偶数フィールドがTopフィールドとなり、奇数フィールドがBottomフィールドとなり、かつ、TopフィールドとTopフィールドの直後のBottomフィールドとがペアとなるように設定されていないと判定した場合であっても、偶数フィールドがTopフィールドとなり、奇数フィールドがBottomフィールドとなり、かつ、TopフィールドとTopフィールドの直後のBottomフィールドとがペアとなるように、復号処理を行うように構成されていてもよい。 Here, even if the image decoding unit 200 determines based on the control data decoded from the bit stream that the setting values of the Frame-field information SEI message are not set so that the even field is the Top field, the odd field is the Bottom field, and the Top field and the Bottom field immediately following the Top field are paired, the image decoding unit 200 may be configured to perform a decoding process so that the even field is the Top field, the odd field is the Bottom field, and the Top field and the Bottom field immediately following the Top field are paired.

(変形例4)
以下、図16及び図17を参照して、本発明の変更例4について、上述の第1の実施形態及び変更例1~3との相違点に着目して説明する。具体的には、本変更例4として、上述のRPRを用いて、非特許文献1で規定されるH.266 Main profileで定義されている符号化技術のみを用いて疑似的に空間スケーラビリティを実現する場合の符号化処理及び復号処理を説明する。
(Variation 4)
16 and 17, a fourth modification of the present invention will be described below, focusing on differences from the first embodiment and modifications 1 to 3. Specifically, as the fourth modification, the encoding process and the decoding process will be described for the case where spatial scalability is pseudo-realized using only the encoding technique defined in the H.266 Main profile specified in Non-Patent Document 1, using the above-mentioned RPR.

第1に、画像符号化装置10における処理について説明する。具体的には、変形例4において、図16のように入力画像が入力されてくる場合を例に説明する。 First, the process in the image encoding device 10 will be described. Specifically, in the fourth modification, the case where an input image is input as shown in FIG. 16 will be described as an example.

本変更例4において、図17に示すように、入力された各フレーム(Fr0~Fr3)に対してダウンサンプリング処理を施した画像(Fr0’~Fr3’)が生成される。かかるダウンサンプリング処理は、例えば、前処理部300で実行されてもよい。 In this fourth modification, as shown in FIG. 17, images (Fr0' to Fr3') are generated by performing downsampling processing on each input frame (Fr0 to Fr3). Such downsampling processing may be performed, for example, by the pre-processing unit 300.

UI部600から制御部500に対して、本変形例4における疑似的な空間スケーラビリティを実施するかを示す設定情報が出力され、制御部500が、前処理部300に対して、かかる設定情報を制御情報として出力するように構成されていてもよい。 The UI unit 600 may be configured to output setting information indicating whether to implement the pseudo spatial scalability in this variant example 4 to the control unit 500, and the control unit 500 may be configured to output such setting information to the pre-processing unit 300 as control information.

前処理部300は、かかる制御情報を基にダウンサンプリング処理を実施してもよい。 The pre-processing unit 300 may perform downsampling processing based on such control information.

すなわち、前処理部300は、図17のように、入力画像(Fr0~Fr3)から低解像度の画像(Fr0‘~Fr3’)を生成するように構成されている。 That is, the pre-processing unit 300 is configured to generate low-resolution images (Fr0' to Fr3') from input images (Fr0 to Fr3), as shown in FIG. 17.

画像符号化部100は、入力画像(Fr0~Fr3)から生成された低解像度の画像(Fr0’~Fr3’)をそれぞれ入力として符号化処理を行うように構成されている。 The image encoding unit 100 is configured to perform encoding processing using as input low-resolution images (Fr0' to Fr3') generated from the input images (Fr0 to Fr3).

ここで、図17における各Fr/Fr’に向かう矢印は、インター予測部111において用いられる参照関係の例を示している。 Here, the arrows pointing to each Fr/Fr' in Figure 17 show examples of reference relationships used in the inter prediction unit 111.

例えば、図17において、Fr3’は、参照フレームとしてFr0’を用いることを示している。同様に、図17において、Fr1は、参照フレームとしてFr0、Fr3、Fr1’を用いることを示している。 For example, in FIG. 17, Fr3' indicates that Fr0' is used as the reference frame. Similarly, in FIG. 17, Fr1 indicates that Fr0, Fr3, and Fr1' are used as the reference frames.

ここで、図17に示すように、低解像度画像(Fr0’~Fr3’)は、参照フレームとして低解像度画像(Fr0’~Fr3’)のみを使用する。 Here, as shown in FIG. 17, the low-resolution images (Fr0' to Fr3') use only the low-resolution images (Fr0' to Fr3') as reference frames.

一方、高解像度画像(Fr0~Fr3)は、高解像度画像及び低解像度画像の両方を参照フレームとして使用することができる。 On the other hand, the high-resolution images (Fr0 to Fr3) can use both high-resolution and low-resolution images as reference frames.

高解像度画像は、対象のフレームに対してダウンサンプリング処理を実行して得られた低解像度画像(例えば、Fr0の場合は、Fr0’)を参照フレームとして用いる。 The high-resolution image uses as a reference frame the low-resolution image (e.g., Fr0' in the case of Fr0) obtained by performing downsampling processing on the target frame.

なお、図17に示す参照フレームの関係は、あくまで一例である。上記のうち、「低解像度画像(Fr0’~Fr3’)は、参照フレームとして低解像度画像(Fr0’~Fr3’)のみを使用する」及び「高解像度画像は、対象のフレームに対してダウンサンプリング処理を実行して得られた低解像度画像(例えば、Fr0の場合は、Fr0’)を参照フレームとして用いる」という制約が満たされていれば、インター予測部111は、図17以外の参照関係を用いることができる。 Note that the reference frame relationships shown in FIG. 17 are merely an example. As long as the following constraints are met: "For low-resolution images (Fr0' to Fr3'), only low-resolution images (Fr0' to Fr3') are used as reference frames" and "For high-resolution images, the low-resolution image obtained by performing a downsampling process on the target frame (e.g., in the case of Fr0, Fr0') is used as a reference frame," the inter prediction unit 111 can use reference relationships other than those shown in FIG. 17.

画像符号化部100は、参照フレームの解像度と符号化対象フレームの解像度とが異なる場合、上述の例と同様にRPRを用いる。 When the resolution of the reference frame and the resolution of the frame to be encoded differ, the image encoding unit 100 uses RPR as in the above example.

この時、画像符号化部100は、制御データとして、非特許文献1で定義されているTemporalIdの値が、図17の通りになるように設定し、ビットストリームを生成してもよい。 At this time, the image encoding unit 100 may set the value of TemporalId defined in Non-Patent Document 1 as control data to be as shown in Figure 17, and generate a bitstream.

すなわち、画像符号化部100は、低解像度画像のフレームがTemporalId=0となり、高解像度画像のフレームがTemporalId=1となるように符号化してもよい。 That is, the image encoding unit 100 may encode the low-resolution image frame so that TemporalId = 0 and the high-resolution image frame so that TemporalId = 1.

なお、TemporalIdの設定値は、あくまで一例であり、低解像度画像のTemporalIdより、高解像度画像のTemporalIdが大きくなるように設定されていればよい。 Note that the setting value of TemporalId is merely an example, and it is sufficient that the TemporalId of the high-resolution image is set to be larger than the TemporalId of the low-resolution image.

また、以上では、高解像度画像が入力画像そのものを利用する場合を例に説明したが、画像符号化部100は、低解像度画像をアップサンプリングした画像と入力画像との誤差画像を高解像度画像として符号化してもよい。 In the above, an example has been described in which the high-resolution image uses the input image itself, but the image encoding unit 100 may also encode the error image between the input image and an image obtained by upsampling a low-resolution image as the high-resolution image.

第2に、画像復号装置20における処理について説明する。 Secondly, we will explain the processing in the image decoding device 20.

抽出部700は、ビットストリームから実際に復号するデータのみを抽出するように構成されている。 The extraction unit 700 is configured to extract only the data that is actually to be decoded from the bitstream.

かかる抽出には、例えば、上述のTemporalIDの値が使用され得る。すなわち、抽出部700は、制御部900から、復号するTemporalIdの最大値を取得し、かかる最大値以下のTemporalIdを有するフレームのビットストリームのみを、画像復号部200へ出力するように構成されていてもよい。 For example, the value of the TemporalID described above may be used for such extraction. That is, the extraction unit 700 may be configured to obtain the maximum value of the TemporalId to be decoded from the control unit 900, and output only the bitstream of frames having a TemporalId equal to or less than the maximum value to the image decoding unit 200.

例えば、低解像度画像のフレームがTemporalId=0となり、高解像度画像のフレームがTemporalId=1となるように符号化されている場合、抽出部700は、上述の最大値を0とした場合は、低解像度画像のみに関するビットストリームを抽出し、かかる最大値を1とした場合は、低解像度画像及び高解像度画像の両方を含むビットストリームを抽出することになる。 For example, if a low-resolution image frame is coded so that TemporalId=0 and a high-resolution image frame is coded so that TemporalId=1, the extraction unit 700 will extract a bitstream related only to the low-resolution image if the above-mentioned maximum value is set to 0, and will extract a bitstream including both the low-resolution image and the high-resolution image if the maximum value is set to 1.

ここで、抽出部700は、かかる最大値について、UI部1000からの設定情報に基づいて決定してもよい。また、かかる最大値について、画像復号装置20毎に予めどの値にするかを設定しておいてもよい。 Here, the extraction unit 700 may determine the maximum value based on setting information from the UI unit 1000. In addition, the maximum value may be set in advance for each image decoding device 20.

高解像度画像も復号される場合、インター予測部241は、参照フレームの解像度と復号対象フレームの解像度とが異なる場合は、RPRを使用する。 When high-resolution images are also decoded, the inter prediction unit 241 uses RPR if the resolution of the reference frame differs from the resolution of the frame to be decoded.

高解像度画像も復号される場合、後処理部800は、低解像度画像の復号画像を破棄して、高解像度画像の復号画像のみを出力するように構成されている。 When the high-resolution image is also decoded, the post-processing unit 800 is configured to discard the decoded image of the low-resolution image and output only the decoded image of the high-resolution image.

また、高解像度画像として低解像度画像をアップサンプリングした画像と入力画像との誤差画像が用いられる場合は、後処理部800は、低解像度画像をアップサンプリングし、高解像度の誤差画像の復号画像と加算することで、最終的な高解像度画像の復号画像を生成する。 In addition, when an error image between an upsampled low-resolution image and the input image is used as the high-resolution image, the post-processing unit 800 upsamples the low-resolution image and adds it to a decoded image of the high-resolution error image to generate a final decoded image of the high-resolution image.

その後、上述と同様に、後処理部800は、低解像度画像を破棄し、高解像度画像の復号画像のみを出力する。 Then, as described above, the post-processing unit 800 discards the low-resolution image and outputs only the decoded image of the high-resolution image.

アップサンプリング方法は、上述の例と同様に、画像符号化装置10によって指定された方法やパラメータに基づいて実施されてもよいし、予め定めたアップサンプリング方法で実施されてもよい。 The upsampling method may be performed based on a method or parameters specified by the image encoding device 10, as in the above example, or may be performed using a predetermined upsampling method.

画像符号化装置10がアップサンプリング方法を指定する場合、画像符号化装置10は、画像符号化装置10と画像復号装置20とで同一のアップサンプリング処理を行うように指定してもよい。 When the image encoding device 10 specifies an upsampling method, the image encoding device 10 may specify that the image encoding device 10 and the image decoding device 20 perform the same upsampling processing.

高解像度画像が復号されない場合は、後処理部800は、画像復号部200から出力された低解像度画像の復号画像を、そのまま出力とするように構成されていてもよい。 If the high-resolution image is not decoded, the post-processing unit 800 may be configured to output the decoded image of the low-resolution image output from the image decoding unit 200 as is.

すなわち、本変更例4に係る画像符号化装置10において、画像符号化部100は、高解像度画像に対してダウンサンプリング処理を行うことで低解像度画像を生成するように構成されており、低解像度画像のみを参照してインター予測を行うように構成されており、高解像度画像については同一時刻の低解像度画像を参照し、かつ、RPR処理を用いてインター予測を行うように構成されている。 That is, in the image encoding device 10 according to this modified example 4, the image encoding unit 100 is configured to generate a low-resolution image by performing a downsampling process on a high-resolution image, and is configured to perform inter-prediction by referring to only the low-resolution image, and is configured to perform inter-prediction for the high-resolution image by referring to the low-resolution image at the same time and using RPR processing.

ここで、画像符号化部100は、高解像度画像のTemporalIDが低解像度画像のTemporalIdより大きな値になるように設定し符号化を行うように構成されていてもよい。 Here, the image encoding unit 100 may be configured to set the TemporalID of the high-resolution image to a value greater than the TemporalId of the low-resolution image and perform encoding.

また、本変更例4に係る画像復号装置20において、画像復号部200は、 同一時刻の高解像度画像及び低解像度画像を異なるフレームとして復号し、復号対象フレームの解像度と参照フレームの解像度とが異なる場合、RPR処理を用いてインター予測を行うように構成されている。 In addition, in the image decoding device 20 according to this modified example 4, the image decoding unit 200 is configured to decode a high-resolution image and a low-resolution image of the same time as different frames, and to perform inter prediction using RPR processing when the resolution of the frame to be decoded differs from the resolution of the reference frame.

ここで、画像復号装置20は、TemporalIDに基づいて低解像度画像のみを復号するか、或いは、低解像度画像及び高解像度画像の両方を復号するかを制御するように構成されている制御部900を備えてもよい。 Here, the image decoding device 20 may include a control unit 900 configured to control whether to decode only the low-resolution image or to decode both the low-resolution image and the high-resolution image based on the TemporalID.

さらに、画像復号装置20は、低解像度画像及び高解像度画像の両方が復号された場合、かかる低解像度画像を破棄して、かかる高解像度画像のみを出力するように構成されている後処理部800を備えてもよい。 Furthermore, the image decoding device 20 may include a post-processing unit 800 configured to, when both a low-resolution image and a high-resolution image are decoded, discard the low-resolution image and output only the high-resolution image.

また、上述の画像符号化装置10及び画像復号装置20は、コンピュータに各機能(各工程)を実行させるプログラムであって実現されていてもよい。 Furthermore, the above-mentioned image encoding device 10 and image decoding device 20 may be realized as a program that causes a computer to execute each function (each process).

なお、上記の各実施形態及び変更例では、本発明を画像符号化装置10及び画像復号装置20への適用を例にして説明したが、本発明は、かかる例のみに限定されるものではなく、画像符号化装置10及び画像復号装置20の各機能を備えた画像符号化/復号システムにも同様に適用できる。 In the above embodiments and modified examples, the present invention has been described using examples in which the present invention is applied to the image encoding device 10 and the image decoding device 20. However, the present invention is not limited to such examples, and can be similarly applied to an image encoding/decoding system having the functions of the image encoding device 10 and the image decoding device 20.

なお、本実施形態によれば、例えば、動画像通信において総合的なサービス品質の向上を実現できることから、国連が主導する持続可能な開発目標(SDGs)の目標9「レジリエントなインフラを整備し、持続可能な産業化を推進するとともに、イノベーションの拡大を図る」に貢献することが可能となる。 In addition, according to this embodiment, for example, it is possible to realize an improvement in the overall service quality in video communication, which makes it possible to contribute to Goal 9 of the Sustainable Development Goals (SDGs) led by the United Nations, which is to "build resilient infrastructure, promote sustainable industrialization and foster innovation."

1…画像処理システム
10…画像符号化装置
100…画像符号化部
111…インター予測部
1111…解像度変換部
1112…パラメータ決定部
1113…予測画像生成部
112…イントラ予測部
121…減算器
122…加算器
131…変換・量子化部
132…逆変換・逆量子化部
140…符号化部
300…前処理部
400…解析部
500…制御部
600…UI部
20…画像復号装置
200…画像復号部
210…復号部
220…逆変換・逆量子化部
230…加算器
241…インター予測部
2411…パラメータ復号部
2412…解像度変換部
2413…予測画像生成部
242…イントラ予測部
250…インループフィルタ処理部
260…フレームバッファ
700…抽出部
800…後処理部
900…制御部
1000…UI部
1...Image processing system 10...Image encoding device 100...Image encoding unit 111...Inter prediction unit 1111...Resolution conversion unit 1112...Parameter determination unit 1113...Prediction image generation unit 112...Intra prediction unit 121...Subtractor 122...Adder 131...Transformation and quantization unit 132...Inverse transformation and inverse quantization unit 140...Encoding unit 300...Preprocessing unit 400...Analysis unit 500...Control unit 600...UI unit 20...Image decoding device 200...Image decoding unit 210...Decoding unit 220...Inverse transformation and inverse quantization unit 230...Adder 241...Inter prediction unit 2411...Parameter decoding unit 2412...Resolution conversion unit 2413...Prediction image generation unit 242...Intra prediction unit 250...In-loop filter processing unit 260...Frame buffer 700...Extraction unit 800...Post-processing unit 900...Control unit 1000...UI unit

Claims (4)

画像符号化装置であって、
画像符号化部を備え、
前記画像符号化部は、
高解像度画像に対してダウンサンプリング処理を行うことで低解像度画像を生成するように構成されており、
前記低解像度画像のみを参照してインター予測を行うように構成されており、
前記高解像度画像については同一時刻の前記低解像度画像を参照し、かつ、RPR(Reference Picture Resampling)処理を用いてインター予測を行うように構成されていることを特徴とする画像符号化装置。
An image encoding device, comprising:
An image encoding unit is provided,
The image encoding unit includes:
A low-resolution image is generated by performing a downsampling process on the high-resolution image,
configured to perform inter prediction by referring only to the low resolution image,
11. An image coding device, comprising: an image coding apparatus configured to perform inter prediction for a high-resolution image by referring to the low-resolution image at the same time and using a Reference Picture Resampling (RPR) process.
前記画像符号化部は、前記高解像度画像のTemporalIDが、前記低解像度画像のTemporalIdより大きな値になるように設定し符号化を行うように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の画像符号化装置。 The image encoding device according to claim 1, characterized in that the image encoding unit is configured to set the TemporalID of the high-resolution image to a value greater than the TemporalId of the low-resolution image and perform encoding. 画像符号化装置及び画像復号装置を備える画像処理システムであって、
前記画像符号化装置は、
画像符号化部を備え、
前記画像符号化部は、
高解像度画像に対してダウンサンプリング処理を行うことで低解像度画像を生成するように構成されており、
前記低解像度画像のみを参照してインター予測を行うように構成されており、
前記高解像度画像については同一時刻の前記低解像度画像を参照し、かつ、RPR(Reference Picture Resampling)処理を用いてインター予測を行うように構成されており、
前記画像復号装置は、
画像復号部を備え、
前記画像復号部は、
同一時刻の高解像度画像及び低解像度画像を異なるフレームとして復号し、
復号対象フレームの解像度と参照フレームの解像度とが異なる場合、RPR(Reference Picture Resampling)処理を用いてインター予測を行うように構成されていることを特徴とする画像処理システム。
An image processing system including an image encoding device and an image decoding device,
The image encoding device comprises:
An image encoding unit is provided,
The image encoding unit includes:
A low-resolution image is generated by performing a downsampling process on the high-resolution image,
configured to perform inter prediction by referring only to the low resolution image,
The high-resolution image is configured to refer to the low-resolution image at the same time and to perform inter prediction using a reference picture resampling (RPR) process,
The image decoding device comprises:
An image decoding unit is provided,
The image decoding unit
Decoding the high-resolution image and the low-resolution image at the same time as different frames;
1. An image processing system characterized in that, when a resolution of a frame to be decoded differs from a resolution of a reference frame, the image processing system is configured to perform inter prediction using RPR (Reference Picture Resampling) processing.
コンピュータを、画像符号化装置として機能させるプログラムであって、
前記画像符号化装置は、
画像符号化部を備え、
前記画像符号化部は、
高解像度画像に対してダウンサンプリング処理を行うことで低解像度画像を生成するように構成されており、
前記低解像度画像のみを参照してインター予測を行うように構成されており、
前記高解像度画像については同一時刻の前記低解像度画像を参照し、かつ、RPR(Reference Picture Resampling)処理を用いてインター予測を行うように構成されていることを特徴とするプログラム。
A program for causing a computer to function as an image encoding device, comprising:
The image encoding device comprises:
An image encoding unit is provided,
The image encoding unit includes:
A low-resolution image is generated by performing a downsampling process on the high-resolution image,
configured to perform inter prediction by referring only to the low resolution image,
A program configured to perform inter prediction for the high-resolution image by referring to the low-resolution image at the same time and using Reference Picture Resampling (RPR) processing.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Stephan Wenger, et al.,AHG8: Spatial Scalability using Reference Picture Resampling,Joint Video Experts Team (JVET) of ITU-T SG 16 WP 3 and ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11 15th Meeting: Gothenburg, SE, 3-12 July 2019,JVET-O0045,Joint Video Experts Team (JVET) ,2019年06月04日,pp.1-2

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