JP2019201332A - Image encoding device, image decoding device, and image encoding system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、画像符号化装置、画像復号装置、及び画像符号化システムに関する。 Embodiments described herein relate generally to an image encoding device, an image decoding device, and an image encoding system.
動画像を効率的に伝送または記録するために、動画像を符号化することによって符号化データを生成する動画像符号化装置、および、当該符号化データを復号することによって復号画像を生成する動画像復号装置が用いられている。 In order to efficiently transmit or record a moving image, a moving image encoding device that generates encoded data by encoding the moving image, and a moving image that generates a decoded image by decoding the encoded data An image decoding device is used.
具体的な動画像符号化方式としては、例えば、H.264/AVCやHEVC(High-Efficiency Video Coding)にて提案されている方式などが挙げられる。 Specific examples of the moving image encoding method include a method proposed in H.264 / AVC and HEVC (High-Efficiency Video Coding).
このような動画像符号化方式においては、動画像を構成する画像(ピクチャ)は、画像を分割することにより得られるスライス、スライスを分割することにより得られる符号化ツリーユニット(CTU:Coding Tree Unit)、符号化ツリーユニットを分割することで得られる符号化単位(符号化ユニット(Coding Unit:CU)と呼ばれることもある)、及び、符号化単位を分割することより得られるブロックである予測ユニット(PU)、変換ユニット(TU)からなる階層構造により管理され、CUごとに符号化/復号される。 In such a moving image coding system, an image (picture) constituting a moving image is a slice obtained by dividing the image, a coding tree unit (CTU: Coding Tree Unit) obtained by dividing the slice. ), A coding unit obtained by dividing the coding tree unit (sometimes referred to as a coding unit (CU)), and a prediction unit that is a block obtained by dividing the coding unit (PU) and a hierarchical structure composed of conversion units (TU), and encoded / decoded for each CU.
また、このような動画像符号化方式においては、通常、入力画像を符号化/復号することによって得られる局所復号画像に基づいて予測画像が生成され、当該予測画像を入力画像(原画像)から減算して得られる予測残差(「差分画像」または「残差画像」と呼ぶこともある)が符号化される。予測画像の生成方法としては、画面間予測(インター予測)、および、画面内予測(イントラ予測)が挙げられる。 In such a moving image coding method, a predicted image is usually generated based on a local decoded image obtained by encoding / decoding an input image, and the predicted image is generated from the input image (original image). A prediction residual obtained by subtraction (sometimes referred to as “difference image” or “residual image”) is encoded. Examples of the method for generating a predicted image include inter-screen prediction (inter prediction) and intra-screen prediction (intra prediction).
また、近年の動画像符号化及び復号の技術として非特許文献1が挙げられる。
Further, Non-Patent
符号化装置、復号装置間において深層学習を伴う画像の送受信を行う場合、各装置間においては、対となるニューラルネットワークを用いる必要がある。しかしながら、ニューラルネットワークが更新される場合等に、復号装置が、符号化装置から取得した符号化ストリーム(符号化データ)に対してどのニューラルネットワークを適用すればよいか識別できないという問題がある。また、学習には正解データ(教師データ)が必要であり、通常これには原画像が用いられることから、学習処理は符号化装置側でのみ可能であり、復号装置は、自身のニューラルネットワークを復号装置側に存在する情報だけで学習し、再現することはできない。 When transmitting and receiving images with deep learning between the encoding device and the decoding device, it is necessary to use a pair of neural networks between the devices. However, when the neural network is updated, there is a problem that the decoding device cannot identify which neural network should be applied to the encoded stream (encoded data) acquired from the encoding device. In addition, correct data (teacher data) is required for learning, and since an original image is usually used for this, learning processing is possible only on the encoding device side, and the decoding device has its own neural network. It cannot be learned and reproduced using only information existing on the decoding device side.
本発明の一様態は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、復号装置自身が使用すべきニューラルネットワークを識別可能な符号化ストリームを生成する符号化装置を実現することを目的とする。 An aspect of the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to realize an encoding device that generates an encoded stream that can identify a neural network to be used by the decoding device itself.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る符号化データを生成する画像符号化装置においては、ニューラルネットワークを用いてフィルタ処理された画像を符号化することにnより、符号化データを生成する符号化部を備え、上記符号化部は、上記ニューラルネットワークを、他のニューラルネットワークから識別するための識別情報を上記符号化データに含ませる。 In order to solve the above-described problem, in the image encoding device that generates encoded data according to an aspect of the present invention, encoding is performed from n in encoding a filtered image using a neural network. An encoding unit that generates data is included, and the encoding unit includes identification information for identifying the neural network from other neural networks in the encoded data.
本発明の一態様によれば、復号装置自身が使用すべきニューラルネットワークを識別可能な符号化ストリームを生成する符号化装置を実現できる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to realize an encoding device that generates an encoded stream that can identify a neural network to be used by the decoding device itself.
(第1の実施形態)
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図15は、本実施形態に係る画像伝送システム1の構成を示す概略図である。
FIG. 15 is a schematic diagram illustrating a configuration of the
画像伝送システム1は、符号化対象画像を符号化した符号を伝送し、伝送された符号を復号し画像を表示するシステムである。画像伝送システム1は、画像符号化装置(動画像符号化装置)11、ネットワーク21、画像復号装置(動画像復号装置)31及び画像表示装置41を含んで構成される。
The
画像符号化装置11には、単一レイヤもしくは複数レイヤの画像を示す画像Tが入力される。レイヤとは、ある時間を構成するピクチャが1つ以上ある場合に、複数のピクチャを区別するために用いられる概念である。たとえば、同一ピクチャを、画質や解像度の異なる複数のレイヤで符号化するとスケーラブル符号化になり、異なる視点のピクチャを複数のレイヤで符号化するとビュースケーラブル符号化となる。複数のレイヤのピクチャ間で予測(インターレイヤ予測、インタービュー予測)を行う場合には、符号化効率が大きく向上する。また予測を行わない場合(サイマルキャスト)の場合にも、符号化データをまとめることができる。
An image T indicating a single layer image or a plurality of layers of images is input to the
ネットワーク21は、画像符号化装置11が生成した符号化ストリームTeを画像復号装置31に伝送する。ネットワーク21は、インターネット(internet)、広域ネットワーク(WAN:Wide Area Network)、小規模ネットワーク(LAN:Local Area Network)またはこれらの組み合わせである。ネットワーク21は、必ずしも双方向の通信網に限らず、地上デジタル放送、衛星放送等の放送波を伝送する一方向の通信網であっても良い。また、ネットワーク21は、DVD(Digital Versatile Disc)、BD(Blue-ray Disc)等の符号化ストリームTeを記録した記憶媒体で代替されても良い。
The
画像復号装置31は、ネットワーク21が伝送した符号化ストリームTeのそれぞれを復号し、それぞれ復号した1または複数の復号画像Tdを生成する。
The
画像表示装置41は、画像復号装置31が生成した1または複数の復号画像Tdの全部または一部を表示する。画像表示装置41は、例えば、液晶ディスプレイ、有機EL(Electro-luminescence)ディスプレイ等の表示デバイスを備える。また、空間スケーラブル符号化、SNRスケーラブル符号化では、画像復号装置31、画像表示装置41が高い処理能力を有する場合には、画質の高い拡張レイヤ画像を表示し、より低い処理能力しか有しない場合には、拡張レイヤほど高い処理能力、表示能力を必要としないベースレイヤ画像を表示する。
The
<演算子>
本明細書で用いる演算子を以下に記載する。
<Operator>
The operators used in this specification are described below.
>>は右ビットシフト、<<は左ビットシフト、&はビットワイズAND、|はビットワイズOR、|=はOR代入演算子である。 >> is right bit shift, << is left bit shift, & is bitwise AND, | is bitwise OR, and | = is OR assignment operator.
x ? y : zは、xが真(0以外)の場合にy、xが偽(0)の場合にzをとる3項演算子である。 x? y: z is a ternary operator that takes y when x is true (other than 0) and takes z when x is false (0).
Clip3(a, b, c) は、cをa以上b以下の値にクリップする関数であり、c<aの場合にはaを返し、c>bの場合にはbを返し、その他の場合にはcを返す関数である(ただし、a<=b)。 Clip3 (a, b, c) is a function that clips c to a value greater than or equal to a and less than or equal to b, returns a if c <a, returns b if c> b, otherwise Is a function that returns c (where a <= b).
<符号化ストリームTeの構造>
本実施形態に係る画像符号化装置11および画像復号装置31の詳細な説明に先立って、画像符号化装置11によって生成され、画像復号装置31によって復号される符号化ストリームTeのデータ構造について説明する。
<Structure of encoded stream Te>
Prior to detailed description of the
図1は、符号化ストリームTeにおけるデータの階層構造を示す図である。符号化ストリームTeは、例示的に、シーケンス、およびシーケンスを構成する複数のピクチャを含む。図1の(a)〜(f)は、それぞれ、シーケンスSEQを既定する符号化ビデオシーケンス、ピクチャPICTを規定する符号化ピクチャ、スライスSを規定する符号化スライス、スライスデータを規定する符号化スライスデータ、符号化スライスデータに含まれる符号化ツリーユニット、符号化ツリーユニットに含まれる符号化ユニット(Coding Unit;CU)を示す図である。 FIG. 1 is a diagram illustrating a hierarchical structure of data in the encoded stream Te. The encoded stream Te illustratively includes a sequence and a plurality of pictures constituting the sequence. (A) to (f) of FIG. 1 respectively show an encoded video sequence defining a sequence SEQ, an encoded picture defining a picture PICT, an encoded slice defining a slice S, and an encoded slice defining a slice data It is a figure which shows the coding unit (Coding Unit; CU) contained in the coding tree unit contained in data and coding slice data, and a coding tree unit.
(符号化ビデオシーケンス)
符号化ビデオシーケンスでは、処理対象のシーケンスSEQを復号するために画像復号装置31が参照するデータの集合が規定されている。シーケンスSEQは、図1の(a)に示すように、ビデオパラメータセット(Video Parameter Set)、シーケンスパラメータセットSPS(Sequence Parameter Set)、ピクチャパラメータセットPPS(Picture Parameter Set)、ピクチャPICT、及び、付加拡張情報SEI(Supplemental Enhancement Information)を含んでいる。ここで#の後に示される値はレイヤIDを示す。図1では、#0と#1すなわちレイヤ0とレイヤ1の符号化データが存在する例を示すが、レイヤの種類およびレイヤの数はこれによらない。
(Encoded video sequence)
In the encoded video sequence, a set of data referred to by the
ビデオパラメータセットVPSは、複数のレイヤから構成されている動画像において、複数の動画像に共通する符号化パラメータの集合および動画像に含まれる複数のレイヤおよび個々のレイヤに関連する符号化パラメータの集合が規定されている。 The video parameter set VPS is a set of encoding parameters common to a plurality of moving images, a plurality of layers included in the moving image, and encoding parameters related to individual layers in a moving image composed of a plurality of layers. A set is defined.
シーケンスパラメータセットSPSでは、対象シーケンスを復号するために画像復号装置31が参照する符号化パラメータの集合が規定されている。例えば、ピクチャの幅や高さが規定される。なお、SPSは複数存在してもよい。その場合、PPSから複数のSPSの何れかを選択する。
In the sequence parameter set SPS, a set of encoding parameters referred to by the
ピクチャパラメータセットPPSでは、対象シーケンス内の各ピクチャを復号するために画像復号装置31が参照する符号化パラメータの集合が規定されている。例えば、ピクチャの復号に用いられる量子化幅の基準値(pic_init_qp_minus26)や重み付き予測の適用を示すフラグ(weighted_pred_flag)が含まれる。なお、PPSは複数存在してもよい。その場合、対象シーケンス内の各ピクチャから複数のPPSの何れかを選択する。
In the picture parameter set PPS, a set of encoding parameters referred to by the
(符号化ピクチャ)
符号化ピクチャでは、処理対象のピクチャPICTを復号するために画像復号装置31が参照するデータの集合が規定されている。ピクチャPICTは、図1の(b)に示すように、スライスS0〜SNS-1を含んでいる(NSはピクチャPICTに含まれるスライスの総数)。
(Encoded picture)
In the coded picture, a set of data referred to by the
なお、以下、スライスS0〜SNS-1のそれぞれを区別する必要が無い場合、符号の添え字を省略して記述することがある。また、以下に説明する符号化ストリームTeに含まれるデータであって、添え字を付している他のデータについても同様である。 Hereinafter, when it is not necessary to distinguish each of the slices S0 to SNS -1 , the subscripts may be omitted. The same applies to data included in an encoded stream Te described below and to which other subscripts are attached.
(符号化スライス)
符号化スライスでは、処理対象のスライスSを復号するために画像復号装置31が参照するデータの集合が規定されている。スライスSは、図1の(c)に示すように、スライスヘッダSH、および、スライスデータSDATAを含んでいる。
(Encoded slice)
In the coded slice, a set of data referred to by the
スライスヘッダSHには、対象スライスの復号方法を決定するために画像復号装置31が参照する符号化パラメータ群が含まれる。スライスタイプを指定するスライスタイプ指定情報(slice_type)は、スライスヘッダSHに含まれる符号化パラメータの一例である。
The slice header SH includes an encoding parameter group that is referred to by the
スライスタイプ指定情報により指定可能なスライスタイプとしては、(1)符号化の際にイントラ予測のみを用いるIスライス、(2)符号化の際に単方向予測、または、イントラ予測を用いるPスライス、(3)符号化の際に単方向予測、双方向予測、または、イントラ予測を用いるBスライスなどが挙げられる。 As slice types that can be specified by the slice type specification information, (1) I slice using only intra prediction at the time of encoding, (2) P slice using unidirectional prediction or intra prediction at the time of encoding, (3) B-slice using unidirectional prediction, bidirectional prediction, or intra prediction at the time of encoding may be used.
なお、スライスヘッダSHには、上記符号化ビデオシーケンスに含まれる、ピクチャパラメータセットPPSへの参照(pic_parameter_set_id)を含んでいても良い。 Note that the slice header SH may include a reference (pic_parameter_set_id) to the picture parameter set PPS included in the encoded video sequence.
(符号化スライスデータ)
符号化スライスデータでは、処理対象のスライスデータSDATAを復号するために画像復号装置31が参照するデータの集合が規定されている。スライスデータSDATAは、図1の(d)に示すように、符号化ツリーユニット(CTU:Coding Tree Unit)を含んでいる。CTUは、スライスを構成する固定サイズ(例えば64x64)のブロックであり、最大符号化単位(LCU:Largest Coding Unit)と呼ぶこともある。
(Encoded slice data)
In the encoded slice data, a set of data referred to by the
(符号化ツリーユニット)
図1の(e)に示すように、処理対象の符号化ツリーユニットを復号するために画像復号装置31が参照するデータの集合が規定されている。符号化ツリーユニットは、再帰的な4分木分割により分割される。再帰的な4分木分割により得られる木構造のノードのことを符号化ノード(CN:Coding Node)と称する。4分木の中間ノードは、符号化ノードであり、符号化ツリーユニット自身も最上位の符号化ノードとして規定される。CTUは、分割フラグ(cu_split_flag)を含み、cu_split_flagが1の場合には、4つの符号化ノードCNに分割される。cu_split_flagが0の場合には、符号化ノードCNは分割されず、1つの符号化ユニット(CU:Coding Unit)をノードとして持つ。符号化ユニットCUは符号化ノードの末端ノードであり、これ以上分割されない。符号化ユニットCUは、符号化処理の基本的な単位となる。
(Encoding tree unit)
As shown in (e) of FIG. 1, a set of data referred to by the
また、符号化ツリーユニットCTUのサイズが64x64画素の場合には、符号化ユニットのサイズは、64x64画素、32x32画素、16x16画素、および、8x8画素の何れかをとり得る。 When the size of the coding tree unit CTU is 64x64 pixels, the size of the coding unit can be any of 64x64 pixels, 32x32 pixels, 16x16 pixels, and 8x8 pixels.
(符号化ユニット)
図1の(f)に示すように、処理対象の符号化ユニットを復号するために画像復号装置31が参照するデータの集合が規定されている。具体的には、符号化ユニットは、予測ツリー、変換ツリー、CUヘッダCUHから構成される。CUヘッダでは予測モード、分割方法(PU分割モード)等が規定される。
(Encoding unit)
As shown in (f) of FIG. 1, a set of data referred to by the
予測ツリーでは、符号化ユニットを1または複数に分割した各予測ユニット(PU)の予測情報(参照ピクチャインデックス、動きベクトル等)が規定される。別の表現でいえば、予測ユニットは、符号化ユニットを構成する1または複数の重複しない領域である。また、予測ツリーは、上述の分割により得られた1または複数の予測ユニットを含む。なお、以下では、予測ユニットをさらに分割した予測単位を「サブブロック」と呼ぶ。サブブロックは、複数の画素によって構成されている。予測ユニットとサブブロックのサイズが等しい場合には、予測ユニット中のサブブロックは1つである。予測ユニットがサブブロックのサイズよりも大きい場合には、予測ユニットは、サブブロックに分割される。たとえば予測ユニットが8x8、サブブロックが4x4の場合には、予測ユニットは水平に2分割、垂直に2分割からなる、4つのサブブロックに分割される。 In the prediction tree, prediction information (a reference picture index, a motion vector, etc.) of each prediction unit (PU) obtained by dividing the coding unit into one or a plurality of parts is defined. In other words, the prediction unit is one or a plurality of non-overlapping areas constituting the encoding unit. The prediction tree includes one or a plurality of prediction units obtained by the above-described division. Hereinafter, a prediction unit obtained by further dividing the prediction unit is referred to as a “sub-block”. The sub block is composed of a plurality of pixels. When the sizes of the prediction unit and the sub-block are equal, the number of sub-blocks in the prediction unit is one. If the prediction unit is larger than the size of the sub-block, the prediction unit is divided into sub-blocks. For example, when the prediction unit is 8 × 8 and the sub-block is 4 × 4, the prediction unit is divided into four sub-blocks that are divided into two horizontally and two vertically.
予測処理は、この予測ユニット(サブブロック)ごとに行ってもよい。 The prediction process may be performed for each prediction unit (sub-block).
予測ツリーにおける分割の種類は、大まかにいえば、イントラ予測の場合と、インター予測の場合との2つがある。イントラ予測とは、同一ピクチャ内の予測であり、インター予測とは、互いに異なるピクチャ間(例えば、表示時刻間、レイヤ画像間)で行われる予測処理を指す。 Broadly speaking, there are two types of division in the prediction tree: intra prediction and inter prediction. Intra prediction is prediction within the same picture, and inter prediction refers to prediction processing performed between different pictures (for example, between display times and between layer images).
イントラ予測の場合、分割方法は、2Nx2N(符号化ユニットと同一サイズ)と、NxNとがある。 In the case of intra prediction, there are 2Nx2N (the same size as the coding unit) and NxN division methods.
また、インター予測の場合、分割方法は、符号化データのPU分割モード(part_mode)により符号化され、2Nx2N(符号化ユニットと同一サイズ)、2NxN、2NxnU、2NxnD、Nx2N、nLx2N、nRx2N、および、NxNなどがある。なお、2NxN、Nx2Nは1:1の対称分割を示し、
2NxnU、2NxnDおよびnLx2N、nRx2Nは、1:3、3:1の非対称分割を示す。CUに含まれるPUを順にPU0、PU1、PU2、PU3と表現する。
Also, in the case of inter prediction, the division method is encoded by the PU division mode (part_mode) of the encoded data, 2Nx2N (the same size as the encoding unit), 2NxN, 2NxnU, 2NxnD, Nx2N, nLx2N, nRx2N, and NxN etc. 2NxN and Nx2N indicate 1: 1 symmetrical division,
2NxnU, 2NxnD and nLx2N, nRx2N show a 1: 3, 3: 1 asymmetric partitioning. The PUs included in the CU are expressed as PU0, PU1, PU2, and PU3 in this order.
図2の(a)〜(h)に、それぞれのPU分割モードにおけるパーティションの形状(PU分割の境界の位置)を具体的に図示している。図2の(a)は、2Nx2Nのパーティションを示し、(b)、(c)、(d)は、それぞれ、2NxN、2NxnU、および、2NxnDのパーティション(横長パーティション)を示す。(e)、(f)、(g)は、それぞれ、Nx2N、nLx2N、nRx2Nである場合のパーティション(縦長パーティション)を示し、(h)は、NxNのパーティションを示す。なお、横長パーティションと縦長パーティションを総称して長方形パーティション、2Nx2N、NxNを総称して正方形パーティションと呼ぶ。 2A to 2H specifically illustrate the shape of the partition (the position of the boundary of the PU partition) in each PU partition mode. 2A shows a 2Nx2N partition, and FIGS. 2B, 2C, and 2D show 2NxN, 2NxnU, and 2NxnD partitions (horizontal partitions), respectively. (E), (f), and (g) show partitions (vertical partitions) in the case of Nx2N, nLx2N, and nRx2N, respectively, and (h) shows an NxN partition. The horizontal partition and the vertical partition are collectively referred to as a rectangular partition, and 2Nx2N and NxN are collectively referred to as a square partition.
また、変換ツリーにおいては、符号化ユニットが1または複数の変換ユニットに分割され、各変換ユニットの位置とサイズとが規定される。別の表現でいえば、変換ユニットは、符号化ユニットを構成する1または複数の重複しない領域のことである。また、変換ツリーは、上述の分割より得られた1または複数の変換ユニットを含む。 In the transform tree, the encoding unit is divided into one or a plurality of transform units, and the position and size of each transform unit are defined. In other words, a transform unit is one or more non-overlapping areas that make up a coding unit. The conversion tree includes one or a plurality of conversion units obtained by the above division.
変換ツリーにおける分割には、符号化ユニットと同一のサイズの領域を変換ユニットとして割り付けるものと、上述したCUの分割と同様、再帰的な4分木分割によるものがある。 There are two types of division in the conversion tree: one in which an area having the same size as that of the encoding unit is allocated as a conversion unit, and the other in division by recursive quadtree division, similar to the above-described CU division.
変換処理は、この変換ユニットごとに行われる。 The conversion process is performed for each conversion unit.
(予測パラメータ)
予測ユニット(PU:Prediction Unit)の予測画像は、PUに付随する予測パラメータによって導出される。予測パラメータには、イントラ予測の予測パラメータもしくはインター予測の予測パラメータがある。以下、インター予測の予測パラメータ(インター予測パラメータ)について説明する。インター予測パラメータは、予測リスト利用フラグpredFlagL0、predFlagL1と、参照ピクチャインデックスrefIdxL0、refIdxL1と、動きベクトルmvL0、mvL1から構成される。予測リスト利用フラグpredFlagL0、predFlagL1は、各々L0リスト、L1リストと呼ばれる参照ピクチャリストが用いられるか否かを示すフラグであり、値が1の場合に対応する参照ピクチャリストが用いられる。なお、本明細書中「XXであるか否かを示すフラグ」と記す場合、フラグが0以外(たとえば1)をXXである場合、0をXXではない場合とし、論理否定、論理積などでは1を真、0を偽と扱う(以下同様)。但し、実際の装置や方法では真値、偽値として他の値を用いることもできる。
(Prediction parameter)
A prediction image of a prediction unit (PU: Prediction Unit) is derived from a prediction parameter associated with the PU. The prediction parameters include a prediction parameter for intra prediction or a prediction parameter for inter prediction. Hereinafter, prediction parameters for inter prediction (inter prediction parameters) will be described. The inter prediction parameter includes prediction list use flags predFlagL0 and predFlagL1, reference picture indexes refIdxL0 and refIdxL1, and motion vectors mvL0 and mvL1. The prediction list use flags predFlagL0 and predFlagL1 are flags indicating whether or not reference picture lists called L0 list and L1 list are used, respectively, and a reference picture list corresponding to a value of 1 is used. In this specification, when “flag indicating whether or not it is XX” is described, when the flag is not 0 (for example, 1) is XX, 0 is not XX, and logical negation, logical product, etc. 1 is treated as true and 0 is treated as false (the same applies hereinafter). However, other values can be used as true values and false values in an actual apparatus or method.
(参照ピクチャリスト)
参照ピクチャリストは、参照ピクチャメモリ306に記憶された参照ピクチャからなるリストである。
(Reference picture list)
The reference picture list is a list including reference pictures stored in the
(マージ予測とAMVP予測)
予測パラメータの復号(符号化)方法には、マージ予測(merge)モードとAMVP(Adaptive Motion Vector Prediction、適応動きベクトル予測)モードがある、マージフラグmerge_flagは、これらを識別するためのフラグである。マージ予測モードは、予測リスト利用フラグpredFlagLX(またはインター予測識別子inter_pred_idc)、参照ピクチャインデックスrefIdxLX、動きベクトルmvLXを符号化データに含めずに、既に処理した近傍PUの予測パラメータから導出する用いるモードであり、AMVPモードは、インター予測識別子inter_pred_idc、参照ピクチャインデックスrefIdxLX、動きベクトルmvLXを符号化データに含めるモードである。なお、動きベクトルmvLXは、予測ベクトルmvpLXを識別する予測ベクトルインデックスmvp_LX_idxと差分ベクトルmvdLXとして符号化される。
(Merge prediction and AMVP prediction)
The prediction parameter decoding (encoding) method includes a merge prediction (merge) mode and an AMVP (Adaptive Motion Vector Prediction) mode. The merge flag merge_flag is a flag for identifying these. The merge prediction mode is a mode in which the prediction list use flag predFlagLX (or inter prediction identifier inter_pred_idc), the reference picture index refIdxLX, and the motion vector mvLX are not included in the encoded data and are derived from the prediction parameters of already processed neighboring PUs. The AMVP mode is a mode in which the inter prediction identifier inter_pred_idc, the reference picture index refIdxLX, and the motion vector mvLX are included in the encoded data. The motion vector mvLX is encoded as a prediction vector index mvp_LX_idx for identifying the prediction vector mvpLX and a difference vector mvdLX.
(動きベクトル)
動きベクトルmvLXは、異なる2つのピクチャ上のブロック間のずれ量を示す。動きベクトルmvLXに関する予測ベクトル、差分ベクトルを、それぞれ予測ベクトルmvpLX、差分ベクトルmvdLXと呼ぶ。
(Motion vector)
The motion vector mvLX indicates a shift amount between blocks on two different pictures. A prediction vector and a difference vector related to the motion vector mvLX are referred to as a prediction vector mvpLX and a difference vector mvdLX, respectively.
(画像復号装置の構成)
次に、本実施形態に係る画像復号装置31の構成について説明する。図4は、本実施形態に係る画像復号装置31の構成を示す概略図である。画像復号装置31は、エントロピー復号部301、予測パラメータ復号部(予測画像復号装置)302、ループフィルタ305、参照ピクチャメモリ306、予測パラメータメモリ307、予測画像生成部(予測画像生成装置)308、逆量子化・逆変換部311、及び加算部312を含んで構成される。
(Configuration of image decoding device)
Next, the configuration of the
また、予測パラメータ復号部302は、インター予測パラメータ復号部303及びイントラ予測パラメータ復号部304を含んで構成される。予測画像生成部308は、インター予測画像生成部309及びイントラ予測画像生成部310を含んで構成される。
The prediction
エントロピー復号部301は、外部から入力された符号化ストリームTeに対してエントロピー復号を行って、個々の符号(シンタックス要素)を分離し復号する。分離された符号には、予測画像を生成するための予測情報および、差分画像を生成するための残差情報などがある。
The
エントロピー復号部301は、分離した符号の一部を予測パラメータ復号部302に出力する。分離した符号の一部とは、例えば、予測モードpredMode、PU分割モードpart_mode、マージフラグmerge_flag、マージインデックスmerge_idx、インター予測識別子inter_pred_idc、参照ピクチャインデックスrefIdxLX、予測ベクトルインデックスmvp_LX_idx、差分ベクトルmvdLXである。どの符号を復号するかの制御は、予測パラメータ復号部302の指示に基づいて行われる。エントロピー復号部301は、量子化係数を逆量子化・逆変換部311に出力する。この量子化係数は、符号化処理において、残差信号に対してDCT(Discrete Cosine Transform、離散コサイン変換)、DST(Discrete Sine Transform、離散サイン変換)、KLT(Karyhnen Loeve Transform、カルーネンレーベ変換)等の周波数変換を行い量子化して得られる係数である。
The
インター予測パラメータ復号部303は、エントロピー復号部301から入力された符号に基づいて、予測パラメータメモリ307に記憶された予測パラメータを参照してインター予測パラメータを復号する。
Based on the code input from the
インター予測パラメータ復号部303は、復号したインター予測パラメータを予測画像生成部308に出力し、また予測パラメータメモリ307に記憶する。インター予測パラメータ復号部303の詳細については後述する。
The inter prediction
イントラ予測パラメータ復号部304は、エントロピー復号部301から入力された符号に基づいて、予測パラメータメモリ307に記憶された予測パラメータを参照してイントラ予測パラメータを復号する。イントラ予測パラメータとは、CUを1つのピクチャ内で予測する処理で用いるパラメータ、例えば、イントラ予測モードIntraPredModeである。イントラ予測パラメータ復号部304は、復号したイントラ予測パラメータを予測画像生成部308に出力し、また予測パラメータメモリ307に記憶する。
Based on the code input from the
イントラ予測パラメータ復号部304は、輝度と色差で異なるイントラ予測モードを導出しても良い。この場合、イントラ予測パラメータ復号部304は、輝度の予測パラメータとして輝度予測モードIntraPredModeY、色差の予測パラメータとして、色差予測モードIntraPredModeCを復号する。輝度予測モードIntraPredModeYは、35モードであり、プレーナ予測(0)、DC予測(1)、方向予測(2〜34)が対応する。色差予測モードIntraPredModeCは、プレーナ予測(0)、DC予測(1)、方向予測(2〜34)、LMモード(35)の何れかを用いるものである。イントラ予測パラメータ復号部304は、IntraPredModeCは輝度モードと同じモードであるか否かを示すフラグを復号し、フラグが輝度モードと同じモードであることを示せば、IntraPredModeCにIntraPredModeYを割り当て、フラグが輝度モードと異なるモードであることを示せば、IntraPredModeCとして、プレーナ予測(0)、DC予測(1)、方向予測(2〜34)、LMモード(35)を復号しても良い。
The intra prediction
ループフィルタ305は、加算部312が生成したCUの復号画像に対し、デブロッキングフィルタ、サンプル適応オフセット(SAO)、適応ループフィルタ(ALF)等のフィルタを施す。
The
参照ピクチャメモリ306は、加算部312が生成したCUの復号画像を、復号対象のピクチャ及びCU毎に予め定めた位置に記憶する。
The
予測パラメータメモリ307は、予測パラメータを、復号対象のピクチャ及び予測ユニット(もしくはサブブロック、固定サイズブロック、ピクセル)毎に予め定めた位置に記憶する。具体的には、予測パラメータメモリ307は、インター予測パラメータ復号部303が復号したインター予測パラメータ、イントラ予測パラメータ復号部304が復号したイントラ予測パラメータ及びエントロピー復号部301が分離した予測モードpredModeを記憶する。記憶されるインター予測パラメータには、例えば、予測リスト利用フラグpredFlagLX(インター予測識別子inter_pred_idc)、参照ピクチャインデックスrefIdxLX、動きベクトルmvLXがある。
The
予測画像生成部308には、エントロピー復号部301から入力された予測モードpredModeが入力され、また予測パラメータ復号部302から予測パラメータが入力される。また、予測画像生成部308は、参照ピクチャメモリ306から参照ピクチャを読み出す。予測画像生成部308は、予測モードpredModeが示す予測モードで、入力された予測パラメータと読み出した参照ピクチャ(参照ピクチャブロック)を用いてPUもしくはサブブロックの予測画像を生成する。
The prediction
ここで、予測モードpredModeがインター予測モードを示す場合、インター予測画像生成部309は、インター予測パラメータ復号部303から入力されたインター予測パラメータと読み出した参照ピクチャ(参照ピクチャブロック)を用いてインター予測によりPUもしくはサブブロックの予測画像を生成する。
Here, when the prediction mode predMode indicates the inter prediction mode, the inter prediction
インター予測画像生成部309は、予測リスト利用フラグpredFlagLXが1である参照ピクチャリスト(L0リスト、もしくはL1リスト)に対し、参照ピクチャインデックスrefIdxLXで示される参照ピクチャから、復号対象PUを基準として動きベクトルmvLXが示す位置にある参照ピクチャブロックを参照ピクチャメモリ306から読み出す。インター予測画像生成部309は、読み出した参照ピクチャブロックをもとに予測を行ってPUの予測画像を生成する。インター予測画像生成部309は、生成したPUの予測画像を加算部312に出力する。ここで、参照ピクチャブロックとは、参照ピクチャ上の画素の集合(通常矩形であるのでブロックと呼ぶ)であり、PUもしくはサブブロックの予測画像を生成するために参照する領域である。
For the reference picture list (L0 list or L1 list) for which the prediction list use flag predFlagLX is 1, the inter predicted
予測モードpredModeがイントラ予測モードを示す場合、イントラ予測画像生成部310は、イントラ予測パラメータ復号部304から入力されたイントラ予測パラメータと読み出した参照ピクチャを用いてイントラ予測を行う。具体的には、イントラ予測画像生成部310は、復号対象のピクチャであって、既に復号されたPUのうち、復号対象PUから予め定めた範囲にある隣接PUを参照ピクチャメモリ306から読み出す。予め定めた範囲とは、復号対象PUがいわゆるラスタースキャンの順序で順次移動する場合、例えば、左、左上、上、右上の隣接PUのうちのいずれかであり、イントラ予測モードによって異なる。ラスタースキャンの順序とは、各ピクチャにおいて、上端から下端まで各行について、順次左端から右端まで移動させる順序である。
When the prediction mode predMode indicates the intra prediction mode, the intra predicted
イントラ予測画像生成部310は、読み出した隣接PUに基づいてイントラ予測モードIntraPredModeが示す予測モードで予測を行ってPUの予測画像を生成する。イントラ予測画像生成部310は、生成したPUの予測画像を加算部312に出力する。
The intra predicted
イントラ予測パラメータ復号部304において、輝度と色差で異なるイントラ予測モードを導出する場合、イントラ予測画像生成部310は、輝度予測モードIntraPredModeYに応じて、プレーナ予測(0)、DC予測(1)、方向予測(2〜34)の何れかによって輝度のPUの予測画像を生成し、色差予測モードIntraPredModeCに応じて、プレーナ予測(0)、DC予測(1)、方向予測(2〜34)、LMモード(35)の何れかによって色差のPUの予測画像を生成する。
When the intra prediction
逆量子化・逆変換部311は、エントロピー復号部301から入力された量子化係数を逆量子化して変換係数を求める。逆量子化・逆変換部311は、求めた変換係数について逆DCT、逆DST、逆KLT等の逆周波数変換を行い、残差信号を算出する。逆量子化・逆変換部311は、算出した残差信号を加算部312に出力する。
The inverse quantization /
加算部312は、インター予測画像生成部309またはイントラ予測画像生成部310から入力されたPUの予測画像と逆量子化・逆変換部311から入力された残差信号を画素毎に加算して、PUの復号画像を生成する。加算部312は、生成したPUの復号画像を参照ピクチャメモリ306に記憶し、生成したPUの復号画像をピクチャ毎に統合した復号画像Tdを外部に出力する。
The
(画像符号化装置の構成)
次に、本実施形態に係る画像符号化装置11の構成について説明する。図3は、本実施形態に係る画像符号化装置11の構成を示すブロック図である。画像符号化装置11は、予測画像生成部101、減算部102、変換・量子化部103、エントロピー符号化部104、逆量子化・逆変換部105、加算部106、ループフィルタ107、予測パラメータメモリ(予測パラメータ記憶部、フレームメモリ)108、参照ピクチャメモリ(参照画像記憶部、フレームメモリ)109、符号化パラメータ決定部110、予測パラメータ符号化部111を含んで構成される。予測パラメータ符号化部111は、インター予測パラメータ符号化部112及びイントラ予測パラメータ符号化部113を含んで構成される。
(Configuration of image encoding device)
Next, the configuration of the
予測画像生成部101は画像Tの各ピクチャについて、そのピクチャを分割した領域である符号化ユニットCU毎に予測ユニットPUの予測画像Pを生成する。ここで、予測画像生成部101は、予測パラメータ符号化部111から入力された予測パラメータに基づいて参照ピクチャメモリ109から復号済のブロックを読み出す。予測パラメータ符号化部111から入力された予測パラメータとは、例えばインター予測の場合、動きベクトルである。予測画像生成部101は、対象PUを起点として動きベクトルが示す参照画像上の位置にあるブロックを読み出す。またイントラ予測の場合、予測パラメータとは例えばイントラ予測モードである。イントラ予測モードで使用する隣接PUの画素値を参照ピクチャメモリ109から読み出し、PUの予測画像Pを生成する。予測画像生成部101は、読み出した参照ピクチャブロックについて複数の予測方式のうちの1つの予測方式を用いてPUの予測画像Pを生成する。予測画像生成部101は、生成したPUの予測画像Pを減算部102に出力する。
For each picture of the image T, the predicted
なお、予測画像生成部101は、既に説明した予測画像生成部308と同じ動作である。例えば、図5は、予測画像生成部101に含まれるインター予測画像生成部1011の構成を示す概略図である。インター予測画像生成部1011は、動き補償部10111、重み予測部10112を含んで構成される。動き補償部10111および重み予測部10112については、上述の動き補償部3091、重み予測部3094のそれぞれと同様の構成であるためここでの説明を省略する。
Note that the predicted
予測画像生成部101は、予測パラメータ符号化部から入力されたパラメータを用いて、参照ピクチャメモリから読み出した参照ブロックの画素値をもとにPUの予測画像Pを生成する。予測画像生成部101で生成した予測画像は減算部102、加算部106に出力される。
The predicted
減算部102は、予測画像生成部101から入力されたPUの予測画像Pの信号値を、画像Tの対応するPUの画素値から減算して、残差信号を生成する。減算部102は、生成した残差信号を変換・量子化部103に出力する。
The subtraction unit 102 subtracts the signal value of the predicted image P of the PU input from the predicted
変換・量子化部103は、減算部102から入力された残差信号について周波数変換を行い、変換係数を算出する。変換・量子化部103は、算出した変換係数を量子化して量子化係数を求める。変換・量子化部103は、求めた量子化係数をエントロピー符号化部104及び逆量子化・逆変換部105に出力する。
The transformation /
エントロピー符号化部104には、変換・量子化部103から量子化係数が入力され、予測パラメータ符号化部111から符号化パラメータが入力される。入力される符号化パラメータには、例えば、参照ピクチャインデックスrefIdxLX、予測ベクトルインデックスmvp_LX_idx、差分ベクトルmvdLX、予測モードpredMode、及びマージインデックスmerge_idx等の符号がある。
The
エントロピー符号化部104は、入力された量子化係数と符号化パラメータをエントロピー符号化して符号化ストリームTeを生成し、生成した符号化ストリームTeを外部に出力する。
The
逆量子化・逆変換部105は、変換・量子化部103から入力された量子化係数を逆量子化して変換係数を求める。逆量子化・逆変換部105は、求めた変換係数について逆周波数変換を行い、残差信号を算出する。逆量子化・逆変換部105は、算出した残差信号を加算部106に出力する。
The inverse quantization /
加算部106は、予測画像生成部101から入力されたPUの予測画像Pの信号値と逆量子化・逆変換部105から入力された残差信号の信号値を画素毎に加算して、復号画像を生成する。加算部106は、生成した復号画像を参照ピクチャメモリ109に記憶する。
The
ループフィルタ107は加算部106が生成した復号画像に対し、デブロッキングフィルタ、サンプル適応オフセット(SAO)、適応ループフィルタ(ALF)を施す。
The
予測パラメータメモリ108は、符号化パラメータ決定部110が生成した予測パラメータを、符号化対象のピクチャ及びCU毎に予め定めた位置に記憶する。
The
参照ピクチャメモリ109は、ループフィルタ107が生成した復号画像を、符号化対象のピクチャ及びCU毎に予め定めた位置に記憶する。
The
符号化パラメータ決定部110は、符号化パラメータの複数のセットのうち、1つのセットを選択する。符号化パラメータとは、上述した予測パラメータやこの予測パラメータに関連して生成される符号化の対象となるパラメータである。予測画像生成部101は、これらの符号化パラメータのセットの各々を用いてPUの予測画像Pを生成する。
The encoding
符号化パラメータ決定部110は、複数のセットの各々について情報量の大きさと符号化誤差を示すコスト値を算出する。コスト値は、例えば、符号量と二乗誤差に係数λを乗じた値との和である。符号量は、量子化誤差と符号化パラメータをエントロピー符号化して得られる符号化ストリームTeの情報量である。二乗誤差は、減算部102において算出された残差信号の残差値の二乗値についての画素間の総和である。係数λは、予め設定されたゼロよりも大きい実数である。符号化パラメータ決定部110は、算出したコスト値が最小となる符号化パラメータのセットを選択する。これにより、エントロピー符号化部104は、選択した符号化パラメータのセットを符号化ストリームTeとして外部に出力し、選択されなかった符号化パラメータのセットを出力しない。符号化パラメータ決定部110は決定した符号化パラメータを予測パラメータメモリ108に記憶する。
The encoding
予測パラメータ符号化部111は、符号化パラメータ決定部110から入力されたパラメータから、符号化するための形式を導出し、エントロピー符号化部104に出力する。符号化するための形式の導出とは、例えば動きベクトルと予測ベクトルから差分ベクトルを導出することである。また予測パラメータ符号化部111は、符号化パラメータ決定部110から入力されたパラメータから予測画像を生成するために必要なパラメータを導出し、予測画像生成部101に出力する。予測画像を生成するために必要なパラメータとは、例えばサブブロック単位の動きベクトルである。
The prediction
インター予測パラメータ符号化部112は、符号化パラメータ決定部110から入力された予測パラメータに基づいて、差分ベクトルのようなインター予測パラメータを導出する。インター予測パラメータ符号化部112は、予測画像生成部101に出力する予測画像の生成に必要なパラメータを導出する構成として、インター予測パラメータ復号部303(図4等、参照)がインター予測パラメータを導出する構成と一部同一の構成を含む。インター予測パラメータ符号化部112の構成については、後述する。
The inter prediction
イントラ予測パラメータ符号化部113は、符号化パラメータ決定部110から入力されたイントラ予測モードIntraPredModeから、符号化するための形式(例えばMPM_idx、rem_intra_luma_pred_mode等)を導出する。
The intra prediction
なお、上述した実施形態における画像符号化装置11、画像復号装置31の一部、例えば、エントロピー復号部301、予測パラメータ復号部302、ループフィルタ305、予測画像生成部308、逆量子化・逆変換部311、加算部312、予測画像生成部101、減算部102、変換・量子化部103、エントロピー符号化部104、逆量子化・逆変換部105、ループフィルタ107、符号化パラメータ決定部110、予測パラメータ符号化部111をコンピュータで実現するようにしても良い。その場合、この制御機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現しても良い。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、画像符号化装置11、画像復号装置31のいずれかに内蔵されたコンピュータシステムであって、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD-ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでも良い。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良く、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであっても良い。
In addition, a part of the
(深層学習ネットワーク情報の同期例)
以下、画像符号化装置、画像復号装置間あるいは、他の画像符号化装置間において、深層学習ネットワーク情報を同期する構成について説明する。なお、説明の便宜上、上述した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、説明を省略する。
(Synchronization example of deep learning network information)
Hereinafter, a configuration for synchronizing deep learning network information between image encoding devices and image decoding devices or between other image encoding devices will be described. For convenience of explanation, members having the same functions as those described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
図6は、本例に係る画像符号化装置11aの構成を示す概略図である。図6に示すように、画像符号化装置11aは、図3に示す構成から、ループフィルタ107に替わり、CNNフィルタ32を備える。CNNフィルタ32は、加算部106が生成した復号画像を入力画像とし、自身が有するニューラルネットワークにおいて1又は複数のフィルタ処理を施し、出力画像データを出力する。また、CNNフィルタ32は、後述するCNNフィルタ34と一部同等の機能を有する。
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating the configuration of the
また、画像符号化装置11aは、ニューラルネットワークを対象とする深層学習を実行させるニューラルネットワーク学習部、つまり、ニューラルネットワークを学習させるニューラルネットワーク学習部を備える。また、画像符号化装置11aは、深層学習ネットワーク情報を外部の装置から取得し、CNNフィルタ32において用いられるように設定する機能も有する。ここで、深層学習ネットワーク情報とは、CNNフィルタ32及びCNNフィルタ34におけるニューラルネットワーク自体を示すデータ、又はニューラルネットワークの構成を規定するデータである。
Further, the
また、画像の送受信を行う画像符号化装置11aと画像復号装置31aとにおいては、対となる深層学習ネットワーク情報が用いられる必要がある。換言すると、上述した各装置は、共通するバージョンの深層ネットワーク情報を用いることが要求される。
In addition, in the
図7は、本例に係る画像復号装置31aの構成を示す概略図である。図7に示すように、画像復号装置31aは、図4に示す構成から、ループフィルタ305に替わり、CNNフィルタ34を備える。
FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a configuration of the
CNNフィルタ34は、加算部312が生成した復号画像を入力画像とし、自身が有するニューラルネットワークにおいて1又は複数のフィルタ処理を施し、出力画像データを出力する。また、画像復号装置31aは、深層学習ネットワーク情報を外部の装置から取得し、CNNフィルタ34において用いられるように設定する機能を有する。この際、符号化データに含まれるバージョン情報を用い、適切なバージョンのニューラルネットワーク情報を外部装置から取得する。
The
ここで、CNNとは、コンボリューション層(ニューロンは空間的位置を有し、空間的な位置に近い入力のみと接続する構成であって、ニューロンの積和演算における重み係数及びバイアス/オフセットがピクチャ内の位置に依存しない層)を少なくとも有するニューラルネットワークの総称である。 Here, the CNN is a convolution layer (a neuron has a spatial position and is connected only to an input close to the spatial position, and the weighting coefficient and bias / offset in the product-sum operation of the neuron are pictures. It is a generic name for neural networks having at least a layer that does not depend on the position in the network.
上記の構成によれば、画像符号化装置11aは、自身が有するニューラルネットワークの学習をさせることができる。
また、重み係数をカーネルとも呼ぶ。CNNフィルタ34は、コンボリューション層の他、フルコネクション層(FCN)と呼ばれる、ニューロンは空間的位置を有さず全ての入力と接続する構成や、LCN(Locally Connected Networks)層とよばれる、ニューロンは空間的位置を有し、空間的な位置に近い入力のみと接続する構成であるがCNNと異なり重み係数やバイアスを共有しない構成を含むことができる。
According to said structure, the
The weight coefficient is also called a kernel. In addition to the convolution layer, the
CNNフィルタ34において、コンボリューション層への入力サイズと、コンボリューション層からの出力サイズとは異なってもよい。すなわち、CNNフィルタ34は、コンボリューションフィルタを適用する位置を移動させる場合の移動量(ステップサイズ)を1より大きくすることで、出力サイズが入力サイズよりも小さくなるコンボリューション層を含むことができる。また、出力サイズが入力サイズよりも大きくなるデコンボリューション層(Deconvolution)も含むことができる。デコンボリューション層は、トランスポーズコンボリューション層(TransposeConvolution)とよばれる場合もある。また、CNNフィルタ34は、プーリング層(Pooling)、ドロップアウト(DropOut)層等を含むことができる。プーリング層は、大きな画像を小さなウィンドウに区切り、区切ったそれぞれのウィンドウに応じて最大値や平均値等の代表値を得る層であり、ドロップアウト層は、確率に応じて出力を固定値(例えば0)にすることでランダム性を追加する層である。
In the
図8は、CNNフィルタ34が有するニューラルネットワークの一例を示す概略図である。CNNフィルタ34は、concat層(concateante)層51、直列に設けられた1又は複数のconv層52、及びadd層53を備える。
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating an example of a neural network included in the
まず、CNNフィルタ34は、concat層51において、加算部312が生成した復号画像と、符号化パラメータを画素値とする画像とを結合(concatinate)する。ここで、図8において、recSamplesIn[][]は、加算部312が生成した復号画像を示している。また、cuparam[][]は、符号化パラメータを画素値とする画像を示している。なお、符号化パラメータがCNNフィルタ34に入力されず、CNNフィルタ34がconcat層51を備えない構成でもよい。
First, in the concat layer 51, the
続いて、1又は複数のconv層52において所謂畳み込み処理と称される1又は複数のフィルタ処理が施される。 Subsequently, one or a plurality of filter processes referred to as a so-called convolution process are performed on one or a plurality of conv layers 52.
ここで、本実施形態において、conv層52は、下記の構成の少なくとも何れかを含むことができる。 Here, in the present embodiment, the conv layer 52 can include at least one of the following configurations.
(1)conv(x):フィルタをかける処理(convolution)を実施する構成
(2)act(conv(x)):convolutionの後にactivation(非線形関数、例えば、sigmoid, tanh, relu, elu、seluなど)を実施する構成
(3)batch_norm(act(conv(x))):convolutionとactivationの後にバッチノーマライゼーション(入力のレンジの正規化)を実施する構成
(4)act(batch_norm(conv(x))):convolutionとactivationの間にバッチノーマライゼーション(入力のレンジの正規化)を実施する構成
(5)pooling:conv層間で情報の圧縮、空間的変化の平準化を実施する構成
続いて、add層53は、加算部312が生成した復号画像と、1又は複数のフィルタ処理が施された画像とを、画素毎に加算し、CNNフィルタ34の出力とする。ここで、図8のrecSamplesOut[][]は、CNNフィルタ34の出力を示している。
(1) Conv (x): Configuration for performing filtering (convolution) (2) act (conv (x)): Activation after convolution (non-linear function such as sigmoid, tanh, relu, elu, selu, etc.) (3) batch_norm (act (conv (x))): Configuration that performs batch normalization (input range normalization) after convolution and activation (4) act (batch_norm (conv (x)) ): Configuration for performing batch normalization (normalization of input range) between convolution and activation (5) pooling: Configuration for compressing information and leveling spatial changes between conv layers Next, add
そして、本例に係るエントロピー復号部301は、符号化データに含まれる識別情報を参照してニューラルネットワークを特定するニューラルネットワーク特定部としても機能する。また、図7に示す構成において、エントロピー復号部301を除く部材群は、フィルタ処理を含む復号画像生成処理を行う復号画像生成部33に相当する。また、復号画像生成部33は、深層学習ネットワーク情報を外部の装置から取得し、CNNフィルタ34において用いられるように設定する機能を有する。
The
図9は、本例に係る深層学習ネットワーク同期システム(画像符号化・映像復号システム)を示す図である。ここで、ネットワーク管理装置71は、個々の画像符号化装置11aと画像復号装置31aとの内部で用いられる深層学習ネットワーク情報を格納し、必要に応じて画像符号化装置11a又は画像復号装置31aへ配布するサーバである。
FIG. 9 is a diagram showing a deep learning network synchronization system (image encoding / video decoding system) according to the present example. Here, the
また、深層学習は個々の画像符号化装置11a内部で行われ、符号化装置内部で深層学習ネットワーク情報が生成される。そして、ネットワーク管理装置71は、当該深層学習ネットワーク情報を内部に集約することで深層学習ネットワーク情報を更新し、深層学習識別情報とペアにして管理する。ここで、深層学習識別情報とは、ネットワーク管理装置71が保有する深層学習ネットワーク情報に一意に割り当てられた識別子等である。
Further, deep learning is performed inside each
次に、ネットワーク管理装置71が深層学習識別情報を更新する動作について図10を用いて説明する。図10に示す深層学習ネットワーク同期システムは、2つの画像符号化装置11aを含む場合の例を示している。
Next, the operation in which the
同図(1)において、各画像符号化装置11aは、ネットワーク管理装置71から変数(深層学習ネットワーク情報)を取得する。
In FIG. 1A, each
続いて、同図(2)において、画像符号化装置11aは取得した各変数について、定義されたモデルに則り学習用データから算出した勾配を各々計算する。なお、図10内の「損失」とは、勾配を計算する場合における損失関数を用いた処理を示している。
Subsequently, in FIG. 2B, the
続いて、同図(3)において、ネットワーク管理装置71は各符号化装置から勾配の計算結果を受け取り、平均値を算出する。
Subsequently, in FIG. 3 (3), the
続いて、同図(4)において、ネットワーク管理装置71は平均化された勾配を元に、各変数を更新し、識別用の情報(深層学習識別情報)とペアにして格納する。これらのアルゴリズムは、一般的な分散学習のアルゴリズムを示したものであるが、これに限定されるものでは無い。また、上述したアルゴリズムは、深層学習に用いられるニューラルネットワークが複数の画像符号化装置11aにおいて、分散的に学習されてもよいことを意味する。
Subsequently, in FIG. 4 (4), the
次に、各画像符号化装置11aにおける処理について説明する。画像符号化装置11aは、ネットワーク管理装置71から、深層学習ネットワーク情報と、深層学習識別情報とを取得する。続いて画像符号化装置11aは、取得した当該深層学習ネットワーク情報を用いて、符号化データを生成し、当該符号化データと、当該深層学習識別情報とを画像復号装置31aに送信する。
Next, processing in each
なお、画像符号化装置11aがネットワーク管理装置71から深層学習ネットワーク情報をダウンロードするタイミングはユーザアプリケーションによって自由に決定される。例えば、あらかじめ定められた時間が経過すると、ネットワーク管理装置71において新しい深層学習ネットワーク情報が生成されていないかを確認し、新しいものがあればダウンロードする。この際、深層学習ネットワーク情報が圧縮された形でやり取りされる場合、送信元で図示されていない圧縮処理を行い、受信先で図示しない伸張処理が行われる。
Note that the timing at which the
深層学習識別情報は例えばバージョン情報を示す数値である。画像符号化装置11aが複数の深層学習ネットワークを有する場合、例えばバージョン番号に加え、当該深層学習ネットワークで実現される処理機能を識別名として組み合わせる方法も考えられる。例えば本実施例で示したニューラルネットワークは、「ループフィルタ」の機能を持つのでループフィルタの識別名を用いる。このようにすることで、本実施例では具体的な説明は無いが、符号化装置、復号装置に複数のニューラルネットワークが含まれる場合に適切な深層学習ネットワーク情報を効率的に管理できる。
The deep learning identification information is a numerical value indicating version information, for example. When the
続いて画像符号化装置11aは、取得した当該深層学習ネットワーク情報を用いて、符号化データを生成し、当該符号化データと、当該深層学習識別情報とを画像復号装置31aに送信する。深層学習識別情報の符号化データへの格納方法としては、符号化データ内部にあるSPSやPPSなどの管理情報の一部に含める方法が考えられる。
Subsequently, the
画像復号装置31aは、符号化データに含まれた深層学習識別情報と、自身が有する深層学習識別情報とを比較する。そして双方が異なっている場合、対応する深層学習ネットワーク情報をネットワーク管理装置71に要求し、ダウンロードして使用する。画像符号化装置11aと同様、深層学習ネットワーク情報が圧縮された形でやり取りされる場合、送信元で図示されていない圧縮処理を行い、受信先で図示しない伸張処理が行われる。続いて、画像復号装置31aは、符号化データに含まれた深層学習識別情報に対応する深層学習ネットワーク情報を用いて復号処理を行う。
The
このように、本例に係る符号化データを生成する画像符号化装置11aにおいては、ニューラルネットワークを用いてフィルタ処理された画像を符号化することにより、符号化データを生成する符号化部(エントロピー符号化部)104を備え、符号化部104は、上記ニューラルネットワークを、他のニューラルネットワークから識別するための識別情報を上記符号化データに含ませる。
As described above, in the
上記の構成によれば、画像復号装置自身31aが使用すべきニューラルネットワークを識別可能な符号化ストリームを生成する符号化装置11aを実現できる。
According to said structure, the
また、上述したように、本例に係る符号化データを復号する画像復号装置31aは、上記符号化データに含まれる識別情報を参照してニューラルネットワークを特定するニューラルネットワーク特定部(エントロピー復号部)301と、特定されたニューラルネットワークを用いたフィルタ処理を含む復号画像生成処理を行う復号画像生成部33とを備えている。
Further, as described above, the
上記の構成によれば、画像復号装置31aは、使用すべきニューラルネットワークを特定して復号画像生成処理に用いることができる。
According to said structure, the
また、上述したように、本例に係る画像符号化システム(深層学習ネットワーク同期システム)において、複数の画像符号化装置11aの各々は、ニューラルネットワークを用いてフィルタ処理された画像を符号化することにより、符号化データを生成する符号化部104を備え、上記ニューラルネットワークは、上記複数の画像符号化装置11aにおいて、分散的に学習される。
Further, as described above, in the image coding system (deep learning network synchronization system) according to the present example, each of the plurality of
上記の構成によれば、分散的にニューラルネットワークの学習が可能な画像符号化システムを実現できる。 According to the above configuration, an image encoding system capable of learning a neural network in a distributed manner can be realized.
ここまで、ネットワーク管理装置71が1つである構成例について説明したが、深層学習ネットワーク同期システムが複数のネットワーク管理装置71を備える構成でもよい。例えば図11に示すように、深層学習ネットワーク同期システムが、複数のネットワーク管理装置を更に束ねる第2のネットワーク管理装置71’を備える構成でもよい。上記構成における、深層学習ネットワーク情報を同期する動作としては、ネットワーク管理装置71が先の画像符号化装置11aとして、第2のネットワーク管理装置71’が先のネットワーク管理装置71として動作させることで、階層的な管理が可能となる。
Up to this point, the configuration example with one
複数のネットワーク管理装置71が設けられた構成の場合、どのサーバに対象となる深層学習ネットワーク情報が格納されているか、画像符号化装置11a及び画像復号装置31aが識別する必要がある。ここで、深層学習識別情報はIPアドレスのようにアドレスとマスク情報とを用いて、深層学習ネットワーク情報の管理主体を示す階層とバージョンが一意に決まるように管理しても良い。図12にその例を示す。この場合、深層学習識別情報全体が24ビットで表されている。例えばネットワーク管理装置71が0.0.255というマスクを用いる場合、一番右の8ビットが識別でき、第2のネットワーク管理装置71’が0.255.0というマスクを用いる場合、中央の8ビットが識別できる。
In the case of a configuration in which a plurality of
更に、マスクを用いた結果が0となった場合は、その階層のネットワークが使われないと設定すると、0.0.255のマスクでゼロ以外の値が出た場合は、ネットワーク管理装置71で対象となる深層学習ネットワーク情報が管理されていることがわかる。0.255.0でゼロ以外の値が出た場合は第2のネットワーク管理装置71’で対象となる深層学習ネットワーク情報が管理されていることがわかる。以上のように、画像符号化装置11a、画像復号装置31aは、アドレス情報と複数のマスクを用いることで、どのネットワーク管理サーバに問い合わせれば対象となる深層学習ネットワーク情報を取得できるかを識別することも可能となる。
Furthermore, when the result of using the mask is 0, if it is set that the network of that layer is not used, if a non-zero value is output with the mask of 0.0.255, the
また、上述した実施形態における画像符号化装置11、画像復号装置31の一部、または全部を、LSI(Large Scale Integration)等の集積回路として実現しても良い。画像符号化装置11、画像復号装置31の各機能ブロックは個別にプロセッサ化しても良いし、一部、または全部を集積してプロセッサ化しても良い。また、集積回路化の手法はLSIに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現しても良い。また、半導体技術の進歩によりLSIに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いても良い。
Moreover, you may implement | achieve part or all of the
以上、図面を参照してこの発明の一実施形態について詳しく説明してきたが、具体的な構成は上述のものに限られることはなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内において様々な設計変更等をすることが可能である。 As described above, the embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to the above, and various design changes and the like can be made without departing from the scope of the present invention. It is possible to
〔応用例〕
上述した画像符号化装置11及び画像復号装置31は、動画像の送信、受信、記録、再生を行う各種装置に搭載して利用することができる。なお、動画像は、カメラ等により撮像された自然動画像であってもよいし、コンピュータ等により生成された人工動画像(CGおよびGUIを含む)であってもよい。
[Application example]
The
まず、上述した画像符号化装置11及び画像復号装置31を、動画像の送信及び受信に利用できることを、図13を参照して説明する。
First, it will be described with reference to FIG. 13 that the above-described
図13の(a)は、画像符号化装置11を搭載した送信装置PROD_Aの構成を示したブロック図である。図13の(a)に示すように、送信装置PROD_Aは、動画像を符号化することによって符号化データを得る符号化部PROD_A1と、符号化部PROD_A1が得た符号化データで搬送波を変調することによって変調信号を得る変調部PROD_A2と、変調部PROD_A2が得た変調信号を送信する送信部PROD_A3と、を備えている。上述した画像符号化装置11は、この符号化部PROD_A1として利用される。
FIG. 13A is a block diagram illustrating a configuration of a transmission device PROD_A in which the
送信装置PROD_Aは、符号化部PROD_A1に入力する動画像の供給源として、動画像を撮像するカメラPROD_A4、動画像を記録した記録媒体PROD_A5、動画像を外部から入力するための入力端子PROD_A6、及び、画像を生成または加工する画像処理部A7を更に備えていてもよい。図13の(a)においては、これら全てを送信装置PROD_Aが備えた構成を例示しているが、一部を省略しても構わない。 Transmission device PROD_A, as a source of moving images to be input to the encoding unit PROD_A1, a camera PROD_A4 that captures moving images, a recording medium PROD_A5 that records moving images, an input terminal PROD_A6 for inputting moving images from the outside, and An image processing unit A7 that generates or processes an image may be further provided. FIG. 13A illustrates a configuration in which the transmission apparatus PROD_A includes all of these, but a part of the configuration may be omitted.
なお、記録媒体PROD_A5は、符号化されていない動画像を記録したものであってもよいし、伝送用の符号化方式とは異なる記録用の符号化方式で符号化された動画像を記録したものであってもよい。後者の場合、記録媒体PROD_A5と符号化部PROD_A1との間に、記録媒体PROD_A5から読み出した符号化データを記録用の符号化方式に従って復号する復号部(不図示)を介在させるとよい。 Note that the recording medium PROD_A5 may be a recording of a non-encoded moving image, or a recording of a moving image encoded by a recording encoding scheme different from the transmission encoding scheme. It may be a thing. In the latter case, a decoding unit (not shown) for decoding the encoded data read from the recording medium PROD_A5 in accordance with the recording encoding method may be interposed between the recording medium PROD_A5 and the encoding unit PROD_A1.
図13の(b)は、画像復号装置31を搭載した受信装置PROD_Bの構成を示したブロック図である。図13の(b)に示すように、受信装置PROD_Bは、変調信号を受信する受信部PROD_B1と、受信部PROD_B1が受信した変調信号を復調することによって符号化データを得る復調部PROD_B2と、復調部PROD_B2が得た符号化データを復号することによって動画像を得る復号部PROD_B3と、を備えている。上述した画像復号装置31は、この復号部PROD_B3として利用される。
FIG. 13B is a block diagram illustrating a configuration of the receiving device PROD_B in which the
受信装置PROD_Bは、復号部PROD_B3が出力する動画像の供給先として、動画像を表示するディスプレイPROD_B4、動画像を記録するための記録媒体PROD_B5、及び、動画像を外部に出力するための出力端子PROD_B6を更に備えていてもよい。図13の(b)においては、これら全てを受信装置PROD_Bが備えた構成を例示しているが、一部を省略しても構わない。 The receiving device PROD_B is a display destination PROD_B4 for displaying a moving image, a recording medium PROD_B5 for recording a moving image, and an output terminal for outputting the moving image to the outside as a supply destination of the moving image output by the decoding unit PROD_B3 PROD_B6 may be further provided. In FIG. 13B, a configuration in which all of these are provided in the receiving device PROD_B is illustrated, but a part may be omitted.
なお、記録媒体PROD_B5は、符号化されていない動画像を記録するためのものであってもよいし、伝送用の符号化方式とは異なる記録用の符号化方式で符号化されたものであってもよい。後者の場合、復号部PROD_B3と記録媒体PROD_B5との間に、復号部PROD_B3から取得した動画像を記録用の符号化方式に従って符号化する符号化部(不図示)を介在させるとよい。 Note that the recording medium PROD_B5 may be used for recording a non-encoded moving image, or is encoded using a recording encoding method different from the transmission encoding method. May be. In the latter case, an encoding unit (not shown) for encoding the moving image acquired from the decoding unit PROD_B3 according to the recording encoding method may be interposed between the decoding unit PROD_B3 and the recording medium PROD_B5.
なお、変調信号を伝送する伝送媒体は、無線であってもよいし、有線であってもよい。また、変調信号を伝送する伝送態様は、放送(ここでは、送信先が予め特定されていない送信態様を指す)であってもよいし、通信(ここでは、送信先が予め特定されている送信態様を指す)であってもよい。すなわち、変調信号の伝送は、無線放送、有線放送、無線通信、及び有線通信の何れによって実現してもよい。 Note that the transmission medium for transmitting the modulation signal may be wireless or wired. Further, the transmission mode for transmitting the modulated signal may be broadcasting (here, a transmission mode in which the transmission destination is not specified in advance) or communication (here, transmission in which the transmission destination is specified in advance). Refers to the embodiment). That is, the transmission of the modulation signal may be realized by any of wireless broadcasting, wired broadcasting, wireless communication, and wired communication.
例えば、地上デジタル放送の放送局(放送設備など)/受信局(テレビジョン受像機など)は、変調信号を無線放送で送受信する送信装置PROD_A/受信装置PROD_Bの一例である。また、ケーブルテレビ放送の放送局(放送設備など)/受信局(テレビジョン受像機など)は、変調信号を有線放送で送受信する送信装置PROD_A/受信装置PROD_Bの一例である。 For example, a terrestrial digital broadcast broadcasting station (such as broadcasting equipment) / receiving station (such as a television receiver) is an example of a transmitting device PROD_A / receiving device PROD_B that transmits and receives a modulated signal by wireless broadcasting. A broadcasting station (such as broadcasting equipment) / receiving station (such as a television receiver) of cable television broadcasting is an example of a transmitting device PROD_A / receiving device PROD_B that transmits and receives a modulated signal by cable broadcasting.
また、インターネットを用いたVOD(Video On Demand)サービスや動画共有サービスなどのサーバ(ワークステーションなど)/クライアント(テレビジョン受像機、パーソナルコンピュータ、スマートフォンなど)は、変調信号を通信で送受信する送信装置PROD_A/受信装置PROD_Bの一例である(通常、LANにおいては伝送媒体として無線または有線の何れかが用いられ、WANにおいては伝送媒体として有線が用いられる)。ここで、パーソナルコンピュータには、デスクトップ型PC、ラップトップ型PC、及びタブレット型PCが含まれる。また、スマートフォンには、多機能携帯電話端末も含まれる。 Also, a server (workstation, etc.) / Client (television receiver, personal computer, smartphone, etc.) such as a VOD (Video On Demand) service or a video sharing service using the Internet is a transmission device that transmits and receives modulated signals by communication. This is an example of PROD_A / receiving device PROD_B (normally, either a wireless or wired transmission medium is used in a LAN, and a wired transmission medium is used in a WAN). Here, the personal computer includes a desktop PC, a laptop PC, and a tablet PC. The smartphone also includes a multi-function mobile phone terminal.
なお、動画共有サービスのクライアントは、サーバからダウンロードした符号化データを復号してディスプレイに表示する機能に加え、カメラで撮像した動画像を符号化してサーバにアップロードする機能を有している。すなわち、動画共有サービスのクライアントは、送信装置PROD_A及び受信装置PROD_Bの双方として機能する。 Note that the client of the video sharing service has a function of encoding a moving image captured by a camera and uploading it to the server in addition to a function of decoding the encoded data downloaded from the server and displaying it on the display. That is, the client of the video sharing service functions as both the transmission device PROD_A and the reception device PROD_B.
次に、上述した画像符号化装置11及び画像復号装置31を、動画像の記録及び再生に利用できることを、図14を参照して説明する。
Next, the fact that the above-described
図14の(a)は、上述した画像符号化装置11を搭載した記録装置PROD_Cの構成を示したブロック図である。図14の(a)に示すように、記録装置PROD_Cは、動画像を符号化することによって符号化データを得る符号化部PROD_C1と、符号化部PROD_C1が得た符号化データを記録媒体PROD_Mに書き込む書込部PROD_C2と、を備えている。上述した画像符号化装置11は、この符号化部PROD_C1として利用される。
FIG. 14A is a block diagram illustrating a configuration of a recording apparatus PROD_C in which the above-described
なお、記録媒体PROD_Mは、(1)HDD(Hard Disk Drive)やSSD(Solid State Drive)などのように、記録装置PROD_Cに内蔵されるタイプのものであってもよいし、(2)SDメモリカードやUSB(Universal Serial Bus)フラッシュメモリなどのように、記録装置PROD_Cに接続されるタイプのものであってもよいし、(3)DVD(Digital Versatile Disc)やBD(Blu-ray Disc:登録商標)などのように、記録装置PROD_Cに内蔵されたドライブ装置(不図示)に装填されるものであってもよい。 The recording medium PROD_M may be of a type built into the recording device PROD_C, such as (1) HDD (Hard Disk Drive) or SSD (Solid State Drive), or (2) SD memory. It may be of the type connected to the recording device PROD_C, such as a card or USB (Universal Serial Bus) flash memory, or (3) DVD (Digital Versatile Disc) or BD (Blu-ray Disc: registration) Or a drive device (not shown) built in the recording device PROD_C.
また、記録装置PROD_Cは、符号化部PROD_C1に入力する動画像の供給源として、動画像を撮像するカメラPROD_C3、動画像を外部から入力するための入力端子PROD_C4、動画像を受信するための受信部PROD_C5、及び、画像を生成または加工する画像処理部PROD_C6を更に備えていてもよい。図14の(a)においては、これら全てを記録装置PROD_Cが備えた構成を例示しているが、一部を省略しても構わない。 In addition, the recording device PROD_C is a camera PROD_C3 that captures moving images as a source of moving images to be input to the encoding unit PROD_C1, an input terminal PROD_C4 for inputting moving images from the outside, and a reception for receiving moving images A unit PROD_C5 and an image processing unit PROD_C6 for generating or processing an image may be further provided. FIG. 14A illustrates a configuration in which the recording apparatus PROD_C includes all of these, but some of them may be omitted.
なお、受信部PROD_C5は、符号化されていない動画像を受信するものであってもよいし、記録用の符号化方式とは異なる伝送用の符号化方式で符号化された符号化データを受信するものであってもよい。後者の場合、受信部PROD_C5と符号化部PROD_C1との間に、伝送用の符号化方式で符号化された符号化データを復号する伝送用復号部(不図示)を介在させるとよい。 The receiving unit PROD_C5 may receive a non-encoded moving image, or may receive encoded data encoded by a transmission encoding scheme different from the recording encoding scheme. You may do. In the latter case, a transmission decoding unit (not shown) that decodes encoded data encoded by the transmission encoding method may be interposed between the reception unit PROD_C5 and the encoding unit PROD_C1.
このような記録装置PROD_Cとしては、例えば、DVDレコーダ、BDレコーダ、HDD(Hard Disk Drive)レコーダなどが挙げられる(この場合、入力端子PROD_C4または受信部PROD_C5が動画像の主な供給源となる)。また、カムコーダ(この場合、カメラPROD_C3が動画像の主な供給源となる)、パーソナルコンピュータ(この場合、受信部PROD_C5または画像処理部C6が動画像の主な供給源となる)、スマートフォン(この場合、カメラPROD_C3または受信部PROD_C5が動画像の主な供給源となる)なども、このような記録装置PROD_Cの一例である。 Examples of such a recording device PROD_C include a DVD recorder, a BD recorder, an HDD (Hard Disk Drive) recorder, and the like (in this case, the input terminal PROD_C4 or the receiving unit PROD_C5 is a main source of moving images). . In addition, a camcorder (in this case, the camera PROD_C3 is a main source of moving images), a personal computer (in this case, the receiving unit PROD_C5 or the image processing unit C6 is a main source of moving images), a smartphone (this In this case, the camera PROD_C3 or the reception unit PROD_C5 is a main source of moving images), and the like is also an example of such a recording apparatus PROD_C.
図14の(b)は、上述した画像復号装置31を搭載した再生装置PROD_Dの構成を示したブロックである。図14の(b)に示すように、再生装置PROD_Dは、記録媒体PROD_Mに書き込まれた符号化データを読み出す読出部PROD_D1と、読出部PROD_D1が読み出した符号化データを復号することによって動画像を得る復号部PROD_D2と、を備えている。上述した画像復号装置31は、この復号部PROD_D2として利用される。
FIG. 14B is a block showing the configuration of the playback device PROD_D in which the above-described
なお、記録媒体PROD_Mは、(1)HDDやSSDなどのように、再生装置PROD_Dに内蔵されるタイプのものであってもよいし、(2)SDメモリカードやUSBフラッシュメモリなどのように、再生装置PROD_Dに接続されるタイプのものであってもよいし、(3)DVDやBDなどのように、再生装置PROD_Dに内蔵されたドライブ装置(不図示)に装填されるものであってもよい。 The recording medium PROD_M may be of the type built into the playback device PROD_D, such as (1) HDD or SSD, or (2) such as an SD memory card or USB flash memory. It may be of the type connected to the playback device PROD_D, or (3) may be loaded into a drive device (not shown) built in the playback device PROD_D, such as a DVD or BD. Good.
また、再生装置PROD_Dは、復号部PROD_D2が出力する動画像の供給先として、動画像を表示するディスプレイPROD_D3、動画像を外部に出力するための出力端子PROD_D4、及び、動画像を送信する送信部PROD_D5を更に備えていてもよい。図14の(b)においては、これら全てを再生装置PROD_Dが備えた構成を例示しているが、一部を省略しても構わない。 In addition, the playback device PROD_D has a display unit PROD_D3 that displays a moving image as a supply destination of the moving image output by the decoding unit PROD_D2, an output terminal PROD_D4 that outputs the moving image to the outside, and a transmission unit that transmits the moving image. PROD_D5 may be further provided. FIG. 14B illustrates a configuration in which the playback apparatus PROD_D includes all of these, but some of them may be omitted.
なお、送信部PROD_D5は、符号化されていない動画像を送信するものであってもよいし、記録用の符号化方式とは異なる伝送用の符号化方式で符号化された符号化データを送信するものであってもよい。後者の場合、復号部PROD_D2と送信部PROD_D5との間に、動画像を伝送用の符号化方式で符号化する符号化部(不図示)を介在させるとよい。 The transmission unit PROD_D5 may transmit a non-encoded moving image, or transmits encoded data encoded by a transmission encoding scheme different from the recording encoding scheme. You may do. In the latter case, it is preferable to interpose an encoding unit (not shown) that encodes a moving image using a transmission encoding method between the decoding unit PROD_D2 and the transmission unit PROD_D5.
このような再生装置PROD_Dとしては、例えば、DVDプレイヤ、BDプレイヤ、HDDプレイヤなどが挙げられる(この場合、テレビジョン受像機等が接続される出力端子PROD_D4が動画像の主な供給先となる)。また、テレビジョン受像機(この場合、ディスプレイPROD_D3が動画像の主な供給先となる)、デジタルサイネージ(電子看板や電子掲示板等とも称され、ディスプレイPROD_D3または送信部PROD_D5が動画像の主な供給先となる)、デスクトップ型PC(この場合、出力端子PROD_D4または送信部PROD_D5が動画像の主な供給先となる)、ラップトップ型またはタブレット型PC(この場合、ディスプレイPROD_D3または送信部PROD_D5が動画像の主な供給先となる)、スマートフォン(この場合、ディスプレイPROD_D3または送信部PROD_D5が動画像の主な供給先となる)なども、このような再生装置PROD_Dの一例である。 Examples of such a playback device PROD_D include a DVD player, a BD player, and an HDD player (in this case, an output terminal PROD_D4 to which a television receiver or the like is connected is a main moving image supply destination). . In addition, a television receiver (in this case, the display PROD_D3 is a main supply destination of moving images), a digital signage (also referred to as an electronic signboard or an electronic bulletin board), and the display PROD_D3 or the transmission unit PROD_D5 is the main supply of moving images. Desktop PC (in this case, output terminal PROD_D4 or transmission unit PROD_D5 is the main video source), laptop or tablet PC (in this case, display PROD_D3 or transmission unit PROD_D5 is video) A smartphone (which is a main image supply destination), a smartphone (in this case, the display PROD_D3 or the transmission unit PROD_D5 is a main moving image supply destination), and the like are also examples of such a playback device PROD_D.
(ハードウェア的実現およびソフトウェア的実現)
また、上述した画像復号装置31および画像符号化装置11の各ブロックは、集積回路(ICチップ)上に形成された論理回路によってハードウェア的に実現してもよいし、CPU(Central Processing Unit)を用いてソフトウェア的に実現してもよい。
(Hardware implementation and software implementation)
Each block of the
後者の場合、上記各装置は、各機能を実現するプログラムの命令を実行するCPU、上記プログラムを格納したROM(Read Only Memory)、上記プログラムを展開するRAM(Random Access Memory)、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置(記録媒体)などを備えている。そして、本発明の実施形態の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである上記各装置の制御プログラムのプログラムコード(実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム)をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、上記各装置に供給し、そのコンピュータ(またはCPUやMPU)が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。 In the latter case, each device includes a CPU that executes instructions of a program that realizes each function, a ROM (Read Only Memory) that stores the program, a RAM (Random Access Memory) that expands the program, the program, and various types A storage device (recording medium) such as a memory for storing data is provided. The object of the embodiment of the present invention is a record in which the program code (execution format program, intermediate code program, source program) of the control program for each of the above devices, which is software that realizes the functions described above, is recorded so as to be readable by a computer. This can also be achieved by supplying a medium to each of the above devices, and reading and executing the program code recorded on the recording medium by the computer (or CPU or MPU).
上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ類、フロッピー(登録商標)ディスク/ハードディスク等の磁気ディスクやCD-ROM(Compact Disc Read-Only Memory)/MOディスク(Magneto-Optical disc)/MD(Mini Disc)/DVD(Digital Versatile Disc)/CD-R(CD Recordable)/ブルーレイディスク(Blu-ray Disc:登録商標)等の光ディスクを含むディスク類、ICカード(メモリカードを含む)/光カード等のカード類、マスクROM/EPROM(Erasable Programmable Read-Only Memory)/EEPROM(Electrically Erasable and Programmable Read-Only Memory:登録商標)/フラッシュROM等の半導体メモリ類、あるいはPLD(Programmable logic device)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等の論理回路類などを用いることができる。 Examples of the recording medium include magnetic tapes and cassette tapes, magnetic disks such as floppy (registered trademark) disks / hard disks, CD-ROM (Compact Disc Read-Only Memory) / MO disks (Magneto-Optical discs), and the like. ) / MD (Mini Disc) / DVD (Digital Versatile Disc) / CD-R (CD Recordable) / Blu-ray Disc (registered trademark) and other optical discs, IC cards (including memory cards) / Cards such as optical cards, mask ROM / EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory) / EEPROM (Electrically Erasable and Programmable Read-Only Memory: registered trademark) / Semiconductor memories such as flash ROM, or PLD (Programmable logic device) ) Or FPGA (Field Programmable Gate Array).
また、上記各装置を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークは、プログラムコードを伝送可能であればよく、特に限定されない。例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、LAN(Local Area Network)、ISDN(Integrated Services Digital Network)、VAN(Value-Added Network)、CATV(Community Antenna television/Cable Television)通信網、仮想専用網(Virtual Private Network)、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、この通信ネットワークを構成する伝送媒体も、プログラムコードを伝送可能な媒体であればよく、特定の構成または種類のものに限定されない。例えば、IEEE(Institute of Electrical and Electronic Engineers)1394、USB、電力線搬送、ケーブルTV回線、電話線、ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line)回線等の有線でも、IrDA(Infrared Data Association)やリモコンのような赤外線、BlueTooth(登録商標)、IEEE802.11無線、HDR(High Data Rate)、NFC(Near Field Communication)、DLNA(Digital Living Network Alliance:登録商標)、携帯電話網、衛星回線、地上デジタル放送網等の無線でも利用可能である。なお、本発明の実施形態は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。 Further, each of the above devices may be configured to be connectable to a communication network, and the program code may be supplied via the communication network. The communication network is not particularly limited as long as it can transmit the program code. For example, the Internet, Intranet, Extranet, LAN (Local Area Network), ISDN (Integrated Services Digital Network), VAN (Value-Added Network), CATV (Community Antenna television / Cable Television) communication network, Virtual Private Network (Virtual Private Network) Network), telephone line network, mobile communication network, satellite communication network, and the like. The transmission medium constituting the communication network may be any medium that can transmit the program code, and is not limited to a specific configuration or type. For example, IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers) 1394, USB, power line carrier, cable TV line, telephone line, ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) line, etc. wired, such as IrDA (Infrared Data Association) or remote control , BlueTooth (registered trademark), IEEE802.11 wireless, HDR (High Data Rate), NFC (Near Field Communication), DLNA (Digital Living Network Alliance: registered trademark), mobile phone network, satellite line, terrestrial digital broadcasting network, etc. It can also be used wirelessly. The embodiment of the present invention can also be realized in the form of a computer data signal embedded in a carrier wave in which the program code is embodied by electronic transmission.
本発明の実施形態は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The embodiments of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope of the claims. That is, embodiments obtained by combining technical means appropriately modified within the scope of the claims are also included in the technical scope of the present invention.
本発明の実施形態は、画像データが符号化された符号化データを復号する画像復号装置、および、画像データが符号化された符号化データを生成する画像符号化装置に好適に適用することができる。また、画像符号化装置によって生成され、画像復号装置によって参照される符号化データのデータ構造に好適に適用することができる。 Embodiments of the present invention can be preferably applied to an image decoding apparatus that decodes encoded data in which image data is encoded, and an image encoding apparatus that generates encoded data in which image data is encoded. it can. Further, the present invention can be suitably applied to the data structure of encoded data generated by an image encoding device and referenced by the image decoding device.
1 画像伝送システム
11、11a 画像符号化装置
21 ネットワーク
31、31a 画像復号装置
32、34 CNNフィルタ
33 復号画像生成部
41 画像表示装置
71 ネットワーク管理装置
71’ 第2のネットワーク管理装置
101、308 予測画像生成部
102 減算部
103 量子化部
104 エントロピー符号化部(符号化部)
105、311 逆変換部
106、312 加算部
107、305 ループフィルタ
108、307 予測パラメータメモリ
109、306 参照ピクチャメモリ
110 符号化パラメータ決定部
111 予測パラメータ符号化部
112 インター予測パラメータ符号化部
113 イントラ予測パラメータ符号化部
301 エントロピー復号部(ニューラルネットワーク特定部)
302 予測パラメータ復号部
303 インター予測パラメータ復号部
304 イントラ予測パラメータ復号部
309、1011 インター予測画像生成部
310 イントラ予測画像生成部
10111、3091 補償部
10112、3094 予測部
Te 符号化ストリーム
DESCRIPTION OF
105, 311
302 Prediction
Claims (4)
ニューラルネットワークを用いてフィルタ処理された画像を符号化することにより、符号化データを生成する符号化部を備え、
上記符号化部は、上記ニューラルネットワークを、他のニューラルネットワークから識別するための識別情報を上記符号化データに含ませる
ことを特徴とする画像符号化装置。 In an image encoding device that generates encoded data,
An encoding unit that generates encoded data by encoding the filtered image using a neural network;
The image encoding apparatus, wherein the encoding unit includes identification information for identifying the neural network from another neural network in the encoded data.
上記符号化データに含まれる識別情報を参照してニューラルネットワークを特定するニューラルネットワーク特定部と、
特定されたニューラルネットワークを用いたフィルタ処理を含む復号画像生成処理を行う復号画像生成部と
を備えていることを特徴とする画像復号装置。 In an image decoding device for decoding encoded data,
A neural network specifying unit for specifying a neural network with reference to the identification information included in the encoded data;
An image decoding apparatus comprising: a decoded image generation unit that performs a decoded image generation process including a filter process using the identified neural network.
上記複数の画像符号化装置の各々は、
ニューラルネットワークを用いてフィルタ処理された画像を符号化することにより、符号化データを生成する符号化部を備え、
上記ニューラルネットワークは、上記複数の画像符号化装置において、分散的に学習される
ことを特徴とする画像符号化システム。
An image encoding system including a plurality of image encoding devices,
Each of the plurality of image encoding devices includes:
An encoding unit that generates encoded data by encoding the filtered image using a neural network;
The neural network is learned in a distributed manner in the plurality of image encoding devices.
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022176797A (en) * | 2021-05-17 | 2022-11-30 | キヤノン株式会社 | Electronic apparatus and method for controlling the same, and remote control system |
| JP2022551184A (en) * | 2020-04-24 | 2022-12-07 | テンセント・アメリカ・エルエルシー | Method, device and program for decoding neural network with block division |
| JP2023530068A (en) * | 2021-05-18 | 2023-07-13 | テンセント・アメリカ・エルエルシー | Alternate Quality Factor Learning for Quality Adaptive Neural Network Based Loop Filters |
| WO2024175045A1 (en) * | 2023-02-22 | 2024-08-29 | 华为技术有限公司 | Model training method and apparatus, and electronic device and storage medium |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016199330A1 (en) * | 2015-06-12 | 2016-12-15 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Image coding method, image decoding method, image coding device and image decoding device |
-
2018
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Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016199330A1 (en) * | 2015-06-12 | 2016-12-15 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Image coding method, image decoding method, image coding device and image decoding device |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2022551184A (en) * | 2020-04-24 | 2022-12-07 | テンセント・アメリカ・エルエルシー | Method, device and program for decoding neural network with block division |
| JP7394980B2 (en) | 2020-04-24 | 2023-12-08 | テンセント・アメリカ・エルエルシー | Method, device and program for decoding neural network with block division |
| JP2022176797A (en) * | 2021-05-17 | 2022-11-30 | キヤノン株式会社 | Electronic apparatus and method for controlling the same, and remote control system |
| JP7723498B2 (en) | 2021-05-17 | 2025-08-14 | キヤノン株式会社 | Electronic device, control method thereof, and remote control system |
| JP2023530068A (en) * | 2021-05-18 | 2023-07-13 | テンセント・アメリカ・エルエルシー | Alternate Quality Factor Learning for Quality Adaptive Neural Network Based Loop Filters |
| JP7438611B2 (en) | 2021-05-18 | 2024-02-27 | テンセント・アメリカ・エルエルシー | Alternative quality factor learning for quality adaptive neural network-based loop filters |
| WO2024175045A1 (en) * | 2023-02-22 | 2024-08-29 | 华为技术有限公司 | Model training method and apparatus, and electronic device and storage medium |
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