視頻編碼裝置、視頻解碼裝置、視頻編碼方法、視頻解碼方法及程序的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種視頻編碼裝置、視頻解碼裝置、視頻編碼方法、視頻解碼方法及程 序。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著攝像設備和顯示設備等相關技術的發(fā)展，廣播或節(jié)目傳送中的視頻 內容也向高品質化發(fā)展?？臻g分辨率的提高或帖速率（時間分辨率）的提高就是其典型的 代表例子。將來，高效空間分辨率W及時間分辨率的視頻內容的廣泛普及備受關注。
[0003] 關于視頻壓縮技術公知的有H. 264(例如，參照非專利文獻1)或肥VC(化曲 Efficiency Video Coding:高效率視頻編碼）所代表的標準壓縮技術，相對于各種視頻能 夠獲取高效編碼性能。尤其，運些壓縮技術，對于空間分辨率的提高具有較好的適應性，在 肥VC中，即使最大為7680像素X 4320行（高清視頻的16倍）的分辨率的視頻也具有高效 編碼性能。
[0004][現有技術文獻]
[00化][非專利文獻]
[0006]非專利文獻1 :化int Video Team(JVT)Of IS0/IEC MPEG andmJ-TVCEG, "Text of ISO/IEC 14496-lOAdvanced Video Coding,"
[0007]非專利文獻2 : J. F. Aujol, G. Gi化oa, T. Qian and S. Osher, ^t;ruc1:ure-Tex1:ure Image Decomposition-Modeling, Algorithms, and Parameter Selection, "Int. J. Comput. Vis. , vol. 67, no. I, pp. 111-136, April 2006.
[0008] 非專利文獻3 :齊藤，相澤，小松，"有關顏色間相關性的非線性圖像分解法，"電子 信息通信學會論文集D vol. J92-D, No. 10, PP. 1733-1736, 2009.
[0009][專利文獻]
[0010] 專利文獻1 :特開2008-113292號公報
[0011] 專利文獻2 :特開2009-260779號公報

【發(fā)明內容】

[0012] 本發(fā)明所要解決的技術問題
[0013] 現有的視頻壓縮技術，W每帖方式處理視頻信號，并將基于像素值的帖間預測進 行編碼的處理作為基礎。因此，如果將現有的視頻壓縮技術單純地應用于帖速率較高的視 頻中，不僅帖間圖案的變化非常小，而且因照明變動或攝像設備引起噪音，噪音導致的像素 值變化對帖間預測造成的影響較大，其結果難W進行帖間預測。
[0014] 在此，提出了將基于H. 264的運動補償預測作為基礎，基于像素值（亮度）梯度或 帖速率W及照相機的快口開口，提高運動補償預測精確度的技術（例如，參照專利文獻1、 2)。但是，運些技術中，并未能完全排除因照明變動或攝像設備引起的擾動的像素值變化， 并不能充分得到帖間預測的性能。
[0015] 因此，鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提高編碼性能。
[0016] 解決技術問題所采用的技術手段
[0017] 為了解決上述問題，本發(fā)明提出了W下各項。
[0018] (1)本發(fā)明提出了一種視頻編碼裝置，其對數字視頻進行編碼，其中，所述數字視 頻W在空間和時間上采樣的像素值空間的格式表示視頻信號，所述視頻編碼裝置（例如， 相當于圖1的視頻編碼裝置AA)的特征在于，包括：非線性視頻分解單元（例如，相當于圖 1的非線性視頻分解部10)，其將輸入視頻分解為結構成分結構分量和擾動成分擾動分量； 結構成分結構分量編碼單元（例如，相當于圖1的結構成分結構分量編碼部20)，對所述非 線性視頻分解單元分解的輸入視頻的結構成分結構分量進行壓縮編碼處理；擾動成分擾動 分量編碼單元（例如，相當于圖1的擾動成分擾動分量編碼部30)，對所述非線性視頻分解 單元分解的輸入視頻的擾動成分擾動分量進行壓縮編碼處理。
[0019] 在此，將輸入視頻分解為結構分量和擾動分量的情況分析如下。對于輸入視頻的 結構分量，由于相鄰像素間的相關性較高，且已去除了時間方向的擾動像素值變化，因此， 即使根據基于時間方向預測的現有的視頻壓縮技術來進行壓縮編碼處理，也能夠獲得高效 的編碼性能。并且，對于輸入視頻的擾動分量，雖然空間方向W及時間方向的相鄰像素間的 相關性較低，但是只要能夠假設擾動分量所帶來的噪聲是根據規(guī)定的模式進行的，就可W 通過應用采用了適當的正交變換規(guī)定的空間W及時間方向的=維正交變換，或者，采用了 空間方向的二維正交變換系數的變換系數的時間預測，能夠進行有效的編碼。
[0020] 因此，根據該發(fā)明，將輸入視頻分解為結構分量和擾動分量，對每一分量都進行壓 縮編碼處理。所W能夠提高編碼性能。
[OOW似對于（1)的視頻編碼裝置，本發(fā)明提出的視頻編碼裝置的特征在于，所述擾動 分量編碼單元，包括：正交變換單元（例如，相當于圖3的正交變換部31)，對所述非線性視 頻分解單元分解的輸入視頻的擾動分量進行正交變換；預測值生成單元（例如，相當于圖3 的預測值生成部32)，對于所述正交變換單元正交變換的輸入視頻的擾動分量，在頻域上生 成基于帖間預測的預測值；量化單元（例如，相當于圖3的量化部33)，對差分信號進行量 化處理，所述差分信號，通過所述正交變換單元正交變換的輸入視頻的擾動分量和所述預 測值生成單元生成的預測值之間的差分來獲?。毁€編碼單元（例如，相當于圖3的賭編碼部 36)，對所述量化單元量化的差分信號進行賭編碼。
[0022] 根據該發(fā)明，在（1)的視頻編碼裝置中，對于輸入視頻的擾動分量，在頻域上生成 基于帖間預測的預測值，且采用該預測值生成輸入視頻的擾動分量的壓縮數據。因此，對于 輸入視頻的擾動分量能夠進行壓縮編碼處理。
[0023] (3)對于（2)的視頻編碼裝置，本發(fā)明提出的視頻編碼裝置的特點在于，所述結 構分量編碼單元，在對所述輸入視頻的結構分量進行壓縮編碼處理時，求出用于帖間預測 的運動矢量，所述預測值生成單元，根據所述結構分量編碼單元求出的運動矢量的處理帖 至參考帖的帖間隔，將所述運動矢量外推或內插至時間方向的正交變換處理單位的帖間隔 上，利用所述外推或內插的運動矢量進行帖間預測。
[0024] 根據該發(fā)明，在（2)的視頻編碼裝置中，將輸入視頻的結構分量中的運動矢量用 于對輸入視頻的擾動分量進行壓縮編碼處理。因此，無需從一開始求出輸入視頻的擾動分 量中的運動矢量，從而能夠削減擾動分量中的時間方向預測中的編碼信息量。
[00巧]并且，根據該發(fā)明，在（2)的視頻編碼裝置中，對于輸入視頻的結構分量中的運動 矢量，根據處理帖至參考帖的帖間隔，將該運動矢量外推或內插至時間方向的正交變換處 理單位的帖間隔上。因此，能夠將輸入視頻的結構分量中的運動矢量縮放在擾動分量上，其 中，所述擾動分量的時間方向的處理單位與結構分量不同，從而能夠防止編碼性能的降低。
[0026] (4)對于似或做的編碼視頻裝置，本發(fā)明提出的視頻編碼裝置的特征在于，所 述結構分量編碼單元，在對所述輸入視頻的結構分量進行壓縮編碼處理時，求出用于帖間 預測的運動矢量，所述賭編碼單元，根據多個運動矢量，確定擾動分量中的掃描順序，其中， 所述運動矢量位于相當于所述結構分量編碼單元求出的賭編碼的處理塊的區(qū)域上。
[0027] 根據該發(fā)明，在（2)或（3)的視頻編碼裝置中，將輸入視頻的結構分量中的運動矢 量用于確定擾動分量中的掃描順序。因此，能夠準確地確定擾動分量中的掃描順序。
[0028] (5)對于（4)的編碼視頻裝置，本發(fā)明提出的視頻編碼裝置的特征在于，所述賭 編碼單元，求出根據多個運動矢量延伸的區(qū)域的面積，基于所述面積確定所述掃描順序，其 中，所述運動矢量位于相當于所述結構分量編碼單元求出的賭編碼的處理塊的區(qū)域上。
[0029] 根據本發(fā)明，在（4)的視頻編碼裝置中，基于輸入視頻的結構分量中的運動矢量 延伸的區(qū)域的面積，確定擾動分量中的掃描順序。因此，根據輸入視頻的結構分量中的運動 矢量延伸的區(qū)域面積，判斷是否是運動較大的區(qū)域，且根據判斷結果能夠確定適當的掃描 順序。
[0030] (6)對于（4)的視頻編碼裝置，本發(fā)明提出的視頻編碼裝置的特征在于，所述賭編 碼單元，求出多個運動矢量的水平方向的變化量與垂直方向的變化量，基于所述變化量確 定所述掃描順序，其中，所述運動矢量位于相當于所述結構分量編碼單元求出的賭編碼的 處理塊的區(qū)域上。
[0031] 根據該發(fā)明，在（4)的視頻編碼裝置中，基于輸入視頻的結構分量中的運動矢量 的水平方向的變化量與垂直方向的變化量，確定擾動分量中的掃描順序。因此，根據輸入視 頻的結構分量中的運動矢量的水平方向的變化量與垂直方向的變化量，判斷是否是運動較 大的區(qū)域，根據判斷結果，能夠確定適當的掃描順序。
[0032] (7)對于（1)至（6)中的任一項視頻編碼裝置，本發(fā)明提出的視頻編碼裝置的特征 在于，所述結構分量編碼單元，對所述非線性視頻分解單元分解的輸入視頻的結構分量進 行像素域中的壓縮編碼處理。
[0033] 根據該發(fā)明，在（1)至化）中的任一項視頻編碼裝置中，對于輸入視頻的結構分 量，進行了像素域中的壓縮編碼處理。因此，對于輸入視頻的結構分量，能夠進行像素域中 的壓縮編碼處理。
[0034] (8)對于（1)至（7)中的任一項視頻編碼裝置，本發(fā)明提出的視頻編碼裝置的特征 在于，所述擾動分量編碼單元，對所述非線性視頻分解單元分解的輸入視頻的擾動分量進 行頻域中的壓縮編碼處理。
[0035] 根據該發(fā)明，在（1)至（7)中的任一項視頻編碼裝置中，對于輸入視頻的擾動分 量，進行了頻域中的壓縮編碼處理。因此，對于輸入視頻的擾動分量，能夠進行頻域中的壓 縮編碼處理。
[0036] (9)對于（1)至（8)中的任一項視頻編碼裝置，本發(fā)明提出的視頻編碼裝置的特征 在于，所述結構分量編碼單元，在所述壓縮編碼處理中采用基于塊的化lockbase)預測編 碼技術。
[0037] 根據該發(fā)明，在（1)至（8)中的任一項視頻編碼裝置中，采用基于塊的預測編碼技 術進行了壓縮編碼處理。因此，采用基于塊的預測編碼技術，能夠進行壓縮編碼處理。
[0038] (10)本發(fā)明提出了一種視頻解碼裝置，其對數字視頻進行解碼，其中，所述數字視 頻W在空間和時間上采樣的像素值空間的格式表示視頻信號，所述視頻解碼裝置（例如， 相當于圖7的視頻解碼裝置BB)的特征在于，包括：結構成分結構分量解碼單元（例如，相 當于圖7的結構成分結構分量解碼部110)，對進行了壓縮編碼處理的結構成分結