(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-04-19
(45)【発行日】2022-04-27
(54)【発明の名称】画像復号装置、画像復号方法及び画像復号プログラム
(51)【国際特許分類】
H04N 19/52 20140101AFI20220420BHJP
【ＦＩ】
H04N19/52
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2020151410
(22)【出願日】2020-09-09
(62)【分割の表示】P 2019239375の分割
【原出願日】2019-12-27
(65)【公開番号】P2021052390
(43)【公開日】2021-04-01
【審査請求日】2020-09-09
(31)【優先権主張番号】P 2018247402
(32)【優先日】2018-12-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(31)【優先権主張番号】P 2019171784
(32)【優先日】2019-09-20
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】513248094
【氏名又は名称】合同会社ＩＰ Ｂｒｉｄｇｅ１号
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100175824
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 淳一
(74)【代理人】
【識別番号】100171446
【弁理士】
【氏名又は名称】高田 尚幸
(72)【発明者】
【氏名】竹原 英樹
(72)【発明者】
【氏名】中村 博哉
(72)【発明者】
【氏名】坂爪 智
(72)【発明者】
【氏名】福島 茂
(72)【発明者】
【氏名】熊倉 徹
(72)【発明者】
【氏名】倉重 宏之
【審査官】岩井 健二
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０２０／１２２６４０（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０２０／００３２７５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】Li Zhang et al.，CE4-related: History-based Motion Vector Prediction，Joint Video Experts Team (JVET) of ITU-T SG 16 WP 3 and ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11，JVET-K0104-v5，11th Meeting: Ljubljana, SI，2018年07月，pp.1-7
【文献】Li Zhang et al.，CE4: History-based Motion Vector Prediction (Test 4.4.7)，Joint Video Experts Team (JVET) of ITU-T SG 16 WP 3 and ISO/IEC JTC 1/SC 29/ WG 11，JVET-L0266-v2，12th Meeting: Macao, CN，2018年10月，pp.1-6
【文献】Weiwei Xu et al.，CE4-related: Constraint of Pruning in History-based Motion Vector Prediction，Joint Video Experts Team (JVET) of ITU-T SG 16 WP 3 and ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11，JVET-L0448-v2，12th Meeting: Macao, CN，2018年10月，pp.1-5
【文献】Hahyun Lee et al.，Non-CE4: HMVP unification between the Merge and MVP list，Joint Video Experts Team (JVET) of ITU-T SG 16 WP 3 and ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11，JVET-N0373_v2，14th Meeting: Geneva, CH，2019年03月，pp.1-6
【文献】Li Zhang et al.，History-based Motion Vector Prediction in Versatile Video Coding，2019 Data Compression Conference (DCC)，IEEE，2019年03月，pp.43-52
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０４Ｎ １９／００ － １９／９８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
復号対象ブロックに隣接するブロックのインター予測情報から空間候補を導出して、候補として第１候補リストに登録する空間候補導出部と、履歴候補リストに含まれる履歴候補を候補として前記第１候補リストに追加して第２候補リストとする履歴候補導出部と、
前記第２候補リストに含まれる候補から選択候補を選択する候補選択部と、
前記選択候補を利用してインター予測するインター予測部と、
を備え、
前記履歴候補導出部は、予測モードが第１の予測モードである場合、前記履歴候補に含まれる動きベクトルおよび参照インデックスと前記第１候補リストに含まれる候補に含まれる動きベクトルおよび参照インデックスが同一であるか否かに基づき前記履歴候補を前記第１候補リストに追加するか否かを決定し、前記予測モードが第２の予測モードである場合、前記履歴候補の動きベクトルと前記第１候補リストに含まれる候補の動きベクトルが同一であるか否かに関わらず、前記履歴候補を前記第１候補リストに追加する画像復号装置。
【請求項2】
復号対象ブロックに隣接するブロックのインター予測情報から空間候補を導出して、候補として第１候補リストに登録する空間候補導出ステップと、履歴候補リストに含まれる履歴候補を候補として前記第１候補リストに追加して第２候補リストとする履歴候補導出ステップと、
前記第２候補リストに含まれる候補から選択候補を選択する候補選択ステップと、
前記選択候補を利用してインター予測するインター予測ステップと、
を備え、
前記履歴候補導出ステップは、予測モードが第１の予測モードである場合、前記履歴候補に含まれる動きベクトルおよび参照インデックスと前記第１候補リストに含まれる候補に含まれる動きベクトルおよび参照インデックスが同一であるか否かに基づき前記履歴候補を前記第１候補リストに追加するか否かを決定し、前記予測モードが第２の予測モードである場合、前記履歴候補の動きベクトルと前記第１候補リストに含まれる候補の動きベクトルが同一であるか否かに関わらず、前記履歴候補を前記第１候補リストに追加する画像復号方法。
【請求項3】
コンピュータを、復号対象ブロックに隣接するブロックのインター予測情報から空間候補を導出して、候補として第１候補リストに登録する空間候補導出部と、
履歴候補リストに含まれる履歴候補を候補として前記第１候補リストに追加して第２候補リストとする履歴候補導出部と、
前記第２候補リストに含まれる候補から選択候補を選択する候補選択部と、
前記選択候補を利用してインター予測するインター予測部と、
として動作させる画像復号プログラムであって、
前記履歴候補導出部は、予測モードが第１の予測モードである場合、前記履歴候補に含まれる動きベクトルおよび参照インデックスと前記第１候補リストに含まれる候補に含まれる動きベクトルおよび参照インデックスが同一であるか否かに基づき前記履歴候補を前記第１候補リストに追加するか否かを決定し、前記予測モードが第２の予測モードである場合、前記履歴候補の動きベクトルと前記第１候補リストに含まれる候補の動きベクトルが同一であるか否かに関わらず、前記履歴候補を前記第１候補リストに追加する画像復号プログラム。
【請求項4】
符号化対象ブロックに隣接するブロックのインター予測情報から空間候補を導出して、候補として第１候補リストに登録する空間候補導出部と、履歴候補リストに含まれる履歴候補を候補として前記第１候補リストに追加して第２候補リストとする履歴候補導出部と、
前記第２候補リストに含まれる候補から選択候補を選択する候補選択部と、
前記選択候補を利用してインター予測するインター予測部と、
を備え、
前記履歴候補導出部は、予測モードが第１の予測モードである場合、前記履歴候補に含まれる動きベクトルおよび参照インデックスと前記第１候補リストに含まれる候補に含まれる動きベクトルおよび参照インデックスが同一であるか否かに基づき前記履歴候補を前記第１候補リストに追加するか否かを決定し、前記予測モードが第２の予測モードである場合、前記履歴候補の動きベクトルと前記第１候補リストに含まれる
候補の動きベクトルが同一であるか否かに関わらず、前記履歴候補を前記第１候補リストに追加する画像符号化装置。
【請求項5】
符号化対象ブロックに隣接するブロックのインター予測情報から空間候補を導出して、候補として第１候補リストに登録する空間候補導出ステップと、履歴候補リストに含まれる履歴候補を候補として前記第１候補リストに追加して第２候補リストとする履歴候補導出ステップと、
前記第２候補リストに含まれる候補から選択候補を選択する候補選択ステップと、
前記選択候補を利用してインター予測するインター予測ステップと、
を備え、
前記履歴候補導出ステップは、予測モードが第１の予測モードである場合、前記履歴候補に含まれる動きベクトルおよび参照インデックスと前記第１候補リストに含まれる候補に含まれる動きベクトルおよび参照インデックスが同一であるか否かに基づき前記履歴候補を前記第１候補リストに追加するか否かを決定し、前記予測モードが第２の予測モードである場合、前記履歴候補の動きベクトルと前記第１候補リストに含まれる候補の動きベクトルが同一であるか否かに関わらず、前記履歴候補を前記第１候補リストに追加する画像符号化方法。
【請求項6】
コンピュータを、符号化対象ブロックに隣接するブロックのインター予測情報から空間候補を導出して、候補として第１候補リストに登録する空間候補導出部と、
履歴候補リストに含まれる履歴候補を候補として前記第１候補リストに追加して第２候補リストとする履歴候補導出部と、
前記第２候補リストに含まれる候補から選択候補を選択する候補選択部と、
前記選択候補を利用してインター予測するインター予測部と、
として動作させる画像符号化プログラムであって、
前記履歴候補導出部は、予測モードが第１の予測モードである場合、前記履歴候補に含まれる動きベクトルおよび参照インデックスと前記第１候補リストに含まれる候補に含まれる動きベクトルおよび参照インデックスが同一であるか否かに基づき前記履歴候補を前記第１候補リストに追加するか否かを決定し、前記予測モードが第２の予測モードである場合、前記履歴候補の動きベクトルと前記第１候補リストに含まれる候補の動きベクトルが同一であるか否かに関わらず、前記履歴候補を前記第１候補リストに追加する画像符号化プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、画像をブロックに分割し、予測を行う画像符号化及び復号技術に関する。
【背景技術】
【0002】
画像の符号化及び復号では、処理の対象となる画像を所定数の画素の集合であるブロックに分割し、ブロック単位で処理をする。適切なブロックに分割し、画面内予測（イントラ予測）、画面間予測（インター予測）を適切に設定することにより、符号化効率が向上する。
【0003】
動画像の符号化・復号では、符号化・復号済みのピクチャから予測するインター予測により符号化効率を向上している。特許文献１には、インター予測の際に、アフィン変換を
適用する技術が記載されている。動画像では、物体が拡大・縮小、回転といった変形を伴うことは珍しいことではなく、特許文献１の技術を適用することにより、効率的な符号化が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開平９－１７２６４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献１の技術は画像の変換を伴うものであるため、処理負荷が多大という課題がある。本発明は上記の課題に鑑み、低負荷で効率的な符号化技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0006】
後述の実施形態は、例えば、以下の側面を開示する。
【0007】
復号対象ブロックに隣接するブロックのインター予測情報から空間候補を導出して、候補として第１候補リストに登録する空間候補導出部と、履歴候補リストに含まれる履歴候補を候補として第１候補リストに追加して第２候補リストとする履歴候補導出部と、第２候補リストに含まれる候補から選択候補を選択する候補選択部と、選択候補を利用してインター予測するインター予測部と、を備え、履歴候補導出部は、予測モードに応じて第１候補リストに含まれる候補と重複する履歴候補を追加するか否かを切り替える、画像復号装置を開示する。
【0008】
予測モードはマージモードと予測動きベクトルモードであり、予測モードがマージモードである場合の候補は動き情報であり、予測モードが予測動きベクトルモードである場合の候補は動きベクトルである、上記の画像復号装置を開示する。
【0009】
履歴候補導出部は、予測モードがマージモードである場合、履歴候補と第１候補リストに含まれる候補が重複しなければ履歴候補を候補として第１候補リストに追加し、予測モードが予測動きベクトルモードである場合、履歴候補と第１候補リストに含まれる候補が重複するか否かに関わらず履歴候補を候補として第１候補リストに追加する、上記の画像復号装置を開示する。
【0010】
予測モードがマージモードである場合、履歴予測動きベクトル候補リストが重複する候補を含まないように、履歴予測動きベクトル候補リストを選択候補で更新し、予測モードが予測動きベクトルモードである場合、履歴予測動きベクトル候補リストが重複する候補を含まないように、少なくとも選択候補と選択候補が参照するピクチャを示す参照インデックスを含む動き情報で履歴予測動きベクトル候補リストを更新する履歴予測動きベクトル候補リスト更新部と、を更に備える、上記の画像復号装置を開示する。
【0011】
予測モードがマージモードである場合の候補リストに含まれる候補の最大数は予測モードが予測動きベクトルモードである場合の候補リストに含まれる候補の最大数よりも大きい、上記の画像復号装置を開示する。
【0012】
履歴予測動きベクトル候補導出部は、予測モードが予測動きベクトルモードである場合、履歴候補の参照インデックスと復号対象ピクチャの参照インデックスが同一である場合、履歴候補と第１候補リストに含まれる候補が重複するか否かに関わらず履歴候補を候補として第１候補リストに追加する、上記の画像復号装置を開示する。
【0013】
画像復号装置における画像復号方法であって、復号対象ブロックに隣接するブロックのインター予測情報から空間候補を導出し、導出された空間候補を候補として第１候補リストに登録するステップと、履歴候補リストに含まれる履歴候補を候補として第１候補リストに追加して第２候補リストとするステップであって、予測モードに応じて第１候補リストに含まれる候補と重複する履歴候補を追加するか否かを切り替えるステップと、第２候補リストに含まれる候補から選択候補を選択するステップと、選択候補を利用してインター予測を行うステップと、を備える、画像復号方法を開示する。
【0014】
画像復号装置における、コンピュータ読み出し可能な非一時的記憶媒体に格納されたコンピュータプログラムであって、コンピュータプログラムが、復号対象ブロックに隣接するブロックのインター予測情報から空間候補を導出し、導出された空間候補を候補として第１候補リストに登録するステップと、履歴候補リストに含まれる履歴候補を候補として第１候補リストに追加して第２候補リストとするステップであって、予測モードに応じて第１候補リストに含まれる候補と重複する履歴候補を追加するか否かを切り替えるステップと、第２候補リストに含まれる候補から選択候補を選択するステップと、選択候補を利用してインター予測を行うステップと、を画像復号装置のコンピュータに実行させる命令を備える、コンピュータ読み出し可能な非一時的記憶媒体に格納されたコンピュータプログラムを開示する。
【0015】
符号化対象ブロックに隣接するブロックのインター予測情報から空間候補を導出して、候補として第１候補リストに登録する空間候補導出部と、履歴候補リストに含まれる履歴候補を候補として第１候補リストに追加して第２候補リストとする履歴候補導出部と、第２候補リストに含まれる候補から選択候補を選択する候補選択部と、選択候補を利用してインター予測するインター予測部と、を備え、履歴候補導出部は、予測モードに応じて第１候補リストに含まれる候補と重複する履歴候補を追加するか否かを切り替え、予測モードはマージモードと予測動きベクトルモードであり、予測モードがマージモードである場合の候補は動き情報であり、予測モードが予測動きベクトルモードである場合の候補は動きベクトルである、画像符号化装置を開示する。
【0016】
履歴候補導出部は、予測モードがマージモードである場合、履歴候補と第１候補リストに含まれる候補が重複しなければ履歴候補を候補として第１候補リストに追加し、予測モードが予測動きベクトルモードである場合、履歴候補と第１候補リストに含まれる候補が重複するか否かに関わらず履歴候補を候補として第１候補リストに追加する、上記の画像符号化装置を開示する。
【0017】
予測モードがマージモードである場合、履歴予測動きベクトル候補リストが重複する候補を含まないように、履歴予測動きベクトル候補リストを選択候補で更新し、予測モードが予測動きベクトルモードである場合、履歴予測動きベクトル候補リストが重複する候補を含まないように、少なくとも選択候補と選択候補が参照するピクチャを示す参照インデックスを含む動き情報で履歴予測動きベクトル候補リストを更新する履歴予測動きベクトル候補リスト更新部を更に備える、上記の画像符号化装置を開示する。
【0018】
予測モードがマージモードである場合の候補リストに含まれる候補の最大数は予測モードが予測動きベクトルモードである場合の候補リストに含まれる候補の最大数よりも大きい、上記の画像符号化装置を開示する。
【0019】
履歴予測動きベクトル候補導出部は、予測モードが予測動きベクトルモードである場合、履歴候補の参照インデックスと復号対象ピクチャの参照インデックスが同一である場合、履歴候補と第１候補リストに含まれる候補が重複するか否かに関わらず履歴候補を候補として第１候補リストに追加する、上記の画像符号化装置を開示する。
【0020】
符号化対象ブロックに隣接するブロックのインター予測情報から空間候補を導出して、候補として第１候補リストに登録するステップと、履歴候補リストに含まれる履歴候補を候補として第１候補リストに追加して第２候補リストとするステップであって、予測モードに応じて第１候補リストに含まれる候補と重複する履歴候補を追加するか否かを切り替えるステップと、第２候補リストに含まれる候補から選択候補を選択するステップと、選択候補を利用してインター予測するステップと、を備え、予測モードはマージモードと予測動きベクトルモードであり、予測モードがマージモードである場合の候補は動き情報であり、予測モードが予測動きベクトルモードである場合の候補は動きベクトルである、画像符号化方法を開示する。
【0021】
画像符号化装置における、コンピュータ読み出し可能な非一時的記憶媒体に格納されたコンピュータプログラムであって、コンピュータプログラムが、符号化対象ブロックに隣接するブロックのインター予測情報から空間候補を導出して、候補として第１候補リストに登録するステップと、履歴候補リストに含まれる履歴候補を候補として第１候補リストに追加して第２候補リストとするステップであって、予測モードに応じて第１候補リストに含まれる候補と重複する履歴候補を追加するか否かを切り替え、予測モードがマージモードである場合、履歴候補と第１候補リストに含まれる候補が重複しなければ履歴候補を候補として第１候補リストに追加し、予測モードはマージモードと予測動きベクトルモードであり、予測モードがマージモードである場合の候補は動き情報であり、予測モードが予測動きベクトルモードである場合の候補は動きベクトルであり、予測モードが予測動きベクトルモードである場合、履歴候補と第１候補リストに含まれる候補が重複するか否かに関わらず履歴候補を候補として第１候補リストに追加するステップと、第２候補リストに含まれる候補から選択候補を選択するステップと、選択候補を利用してインター予測するステップと、を画像符号化装置のコンピュータに実行させる命令を備える、コンピュータ読み出し可能な非一時的記憶媒体に格納されたコンピュータプログラムを開示する。
【0022】
なお、上記の記載は例示である。本願及び本発明の範囲は、この記載によって限定もしくは制限されるものではない。また、本明細書において、「本発明」との記載は、本発明や本願の範囲を限定するものではなく、例示のために使用されるものであることが理解されるべきである。
【発明の効果】
【0023】
本発明によれば、高効率な画像符号化・復号処理を低負荷で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】本発明の実施の形態に係る画像符号化装置のブロック図である。
【図2】本発明の実施の形態に係る画像復号装置のブロック図である。
【図3】ツリーブロックを分割する動作を説明するためのフローチャートである。
【図4】入力された画像をツリーブロックに分割する様子を示す図である。
【図5】ｚ－スキャンを説明する図である。
【図6A】ブロックの分割形状を示す図である。
【図6B】ブロックの分割形状を示す図である。
【図6C】ブロックの分割形状を示す図である。
【図6D】ブロックの分割形状を示す図である。
【図6E】ブロックの分割形状を示す図である。
【図7】ブロックを４分割する動作を説明するためのフローチャートである。
【図8】ブロックを２分割または３分割する動作を説明するためのフローチャートである。
【図9】ブロック分割の形状を表現するためのシンタックスである。
【図10A】イントラ予測を説明するための図である。
【図10B】イントラ予測を説明するための図である。
【図11】インター予測の参照ブロックを説明するための図である。
【図12】符号化ブロック予測モードを表現するためのシンタックスである。
【図13】インター予測に関するシンタックスエレメントとモードの対応を示す図である。
【図14】制御点２点のアフィン変換動き補償を説明するための図である。
【図15】制御点３点のアフィン変換動き補償を説明するための図である。
【図20】通常予測動きベクトルモード導出処理の処理手順を表すフローチャートである。
【図21】通常マージモード導出処理の処理手順を説明するフローチャートである。
【図26】履歴予測動きベクトル候補リスト初期化・更新処理手順を説明する図である。
【図27】履歴予測動きベクトル候補リスト初期化・更新処理手順における、同一要素確認処理手順のフローチャートである。
【図28】履歴予測動きベクトル候補リスト初期化・更新処理手順における、要素シフト処理手順のフローチャートである。
【図29】履歴予測動きベクトル候補導出処理手順を説明するフローチャートである。
【図30】履歴マージ候補導出処理手順を説明するフローチャートである。
【図31A】履歴予測動きベクトル候補リスト更新処理の一例を説明するための図である。
【図31B】履歴予測動きベクトル候補リスト更新処理の一例を説明するための図である。
【図31C】履歴予測動きベクトル候補リスト更新処理の一例を説明するための図である。
【図32】Ｌ０予測であってＬ０の参照ピクチャ（ＲｅｆＬ０Ｐｉｃ）が処理対象ピクチャ（ＣｕｒＰｉｃ）より前の時刻にある場合の動き補償予測を説明するための図である。
【図33】Ｌ０予測であってＬ０予測の参照ピクチャが処理対象ピクチャより後の時刻にある場合の動き補償予測を説明するための図である。
【図34】双予測であってＬ０予測の参照ピクチャが処理対象ピクチャより前の時刻にあって、Ｌ１予測の参照ピクチャが処理対象ピクチャより後の時刻にある場合の動き補償予測の予測方向を説明するための図である。
【図35】双予測であってＬ０予測の参照ピクチャとＬ１予測の参照ピクチャが処理対象ピクチャより前の時刻にある場合の動き補償予測の予測方向を説明するための図である。
【図36】双予測であってＬ０予測の参照ピクチャとＬ１予測の参照ピクチャが処理対象ピクチャより後の時刻にある場合の動き補償予測の予測方向を説明するための図である。
【図37】本発明の実施の形態の符号化復号装置のハードウェア構成の一例を説明するための図である。
【図38】履歴予測動きベクトル候補リストの初期化によって追加される履歴予測動きベクトル候補の一例を示す表である。
【図39】履歴予測動きベクトル候補リストの初期化によって追加される履歴予測動きベクトル候補の別の一例を示す表である。
【図40】履歴予測動きベクトル候補リストの初期化によって追加される履歴予測動きベクトル候補の別の一例を示す表である。
【図41】第１の実施の形態の変形例２の履歴予測動きベクトル候補導出処理手順を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0025】
本実施の形態において使用する技術、及び技術用語を定義する。
【0026】
＜ツリーブロック＞
実施の形態では、所定の大きさで符号化・復号処理対象画像を均等分割する。この単位をツリーブロックと定義する。図４では、ツリーブロックのサイズを１２８ｘ１２８画素としているが、ツリーブロックのサイズはこれに限定されるものではなく、任意のサイズを設定してよい。処理対象（符号化処理においては符号化対象、復号処理においては復号対象に対応する。）のツリーブロックは、ラスタスキャン順、すなわち左から右、上から下の順序で切り替わる。各ツリーブロックの内部は、さらに再帰的な分割が可能である。ツリーブロックを再帰的に分割した後の、符号化・復号の対象となるブロックを符号化ブロックと定義する。また、ツリーブロック、符号化ブロックを総称してブロックと定義する。適切なブロック分割を行うことにより効率的な符号化が可能となる。ツリーブロックのサイズは、符号化装置と復号装置で予め取り決めた固定値とすることもできるし、符号化装置が決定したツリーブロックのサイズを復号装置に伝送するような構成をとることもできる。ここでは、ツリーブロックの最大サイズを１２８ｘ１２８画素、ツリーブロックの最小サイズを１６ｘ１６画素とする。また、符号化ブロックの最大サイズを６４ｘ６４画素、符号化ブロックの最小サイズを４ｘ４画素とする。
【0027】
＜予測モード＞
処理対象符号化ブロック単位で、処理対象画像の処理済み画像信号から予測を行うイントラ予測（MODE_INTRA）、及び処理済み画像の画像信号から予測を行うインター予測（MODE_INTER）を切り替える。
処理済み画像は、符号化処理においては符号化が完了した信号を復号した画像、画像信号、ツリーブロック、ブロック、符号化ブロック等に用いられ、復号処理においては復号が完了した画像、画像信号、ツリーブロック、ブロック、符号化ブロック等に用いられる。
このイントラ予測（MODE_INTRA）とインター予測（MODE_INTER）を識別するモードを予測モード（PredMode）と定義する。予測モード（PredMode）はイントラ予測（MODE_INTRA）、またはインター予測（MODE_INTER）を値として持つ。
【0028】
＜インター予測＞
処理済み画像の画像信号から予測を行うインター予測では、複数の処理済み画像を参照ピクチャとして用いることができる。複数の参照ピクチャを管理するため、Ｌ０（参照リスト０）とＬ１（参照リスト１）の２種類の参照リストを定義し、それぞれ参照インデックスを用いて参照ピクチャを特定する。ＰスライスではＬ０予測（Pred_L0）が利用可能である。ＢスライスではＬ０予測（Pred_L0）、Ｌ１予測（Pred_L1）、双予測（Pred_BI）が利用可能である。Ｌ０予測（Pred_L0）はＬ０で管理されている参照ピクチャを参照するインター予測であり、Ｌ１予測（Pred_L1）はＬ１で管理されている参照ピクチャを参照するインター予測である。双予測（Pred_BI）はＬ０予測とＬ１予測が共に行われ、Ｌ０とＬ１のそれぞれで管理されている１つずつの参照ピクチャを参照するインター予測である。Ｌ０予測、Ｌ１予測、双予測を特定する情報を、インター予測モードと定義する。以降の処理において出力に添え字ＬＸが付いている定数、変数に関しては、Ｌ０、Ｌ１ごとに処理が行われることを前提とする。
【0029】
＜予測動きベクトルモード＞
予測動きベクトルモードは、予測動きベクトルを特定するためのインデックス、差分動きベクトル、インター予測モード、参照インデックスを伝送し、処理対象ブロックのインター予測情報を決定するモードである。予測動きベクトルは、処理対象ブロックに隣接する処理済みブロック、または処理済み画像に属するブロックで処理対象ブロックと同一位置またはその付近（近傍）に位置するブロックから導出した予測動きベクトル候補と、予測動きベクトルを特定するためのインデックスから導出する。
【0030】
＜マージモード＞
マージモードは、差分動きベクトル、参照インデックスを伝送せずに、処理対象ブロックに隣接する処理済みブロック、または処理済み画像に属するブロックで処理対象ブロックと同一位置またはその付近（近傍）に位置するブロックのインター予測情報から、処理対象ブロックのインター予測情報を導出するモードである。
【0031】
処理対象ブロックに隣接する処理済みブロック、およびその処理済みブロックのインター予測情報を空間マージ候補と定義する。処理済み画像に属するブロックで処理対象ブロックと同一位置またはその付近（近傍）に位置するブロック、およびそのブロックのインター予測情報から導出されるインター予測情報を時間マージ候補と定義する。各マージ候補はマージ候補リストに登録され、マージインデックスにより、処理対象ブロックの予測で使用するマージ候補を特定する。
【0032】
＜隣接ブロック＞
図１１は、予測動きベクトルモード、マージモードで、インター予測情報を導出するために参照する参照ブロックを説明する図である。Ａ０，Ａ１，Ａ２，Ｂ０，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３は、処理対象ブロックに隣接する処理済みブロックである。Ｔ０は、処理済み画像に属するブロックで、処理対象画像における処理対象ブロックと同一位置またはその付近（近傍）に位置するブロックである。
【0033】
Ａ１，Ａ２は、処理対象符号化ブロックの左側に位置し、処理対象符号化ブロックに隣接するブロックである。Ｂ１，Ｂ３は、処理対象符号化ブロックの上側に位置し、処理対象符号化ブロックに隣接するブロックである。Ａ０，Ｂ０，Ｂ２はそれぞれ、処理対象符号化ブロックの左下、右上、左上に位置するブロックである。
【0034】
予測動きベクトルモード、マージモードにおいて隣接ブロックをどのように扱うかの詳細については後述する。
【0035】
＜アフィン変換動き補償＞
アフィン変換動き補償は、符号化ブロックを所定単位のサブブロックに分割し、分割された各サブブロックに対して個別に動きベクトルを決定して動き補償を行うものである。各サブブロックの動きベクトルは、処理対象ブロックに隣接する処理済みブロック、または処理済み画像に属するブロックで処理対象ブロックと同一位置またはその付近（近傍）に位置するブロックのインター予測情報から導出する１つ以上の制御点に基づき導出する。本実施の形態では、サブブロックのサイズを４ｘ４画素とするが、サブブロックのサイズはこれに限定されるものではないし、画素単位で動きベクトルを導出してもよい。
【0036】
図１４に、制御点が２つの場合のアフィン変換動き補償の例を示す。この場合、２つの制御点が水平方向成分、垂直方向成分の２つのパラメータを有する。このため、制御点が２つの場合のアフィン変換を、４パラメータアフィン変換と呼称する。図１４のＣＰ１、ＣＰ２が制御点である。
図１５に、制御点が３つの場合のアフィン変換動き補償の例を示す。この場合、３つの制御点が水平方向成分、垂直方向成分の２つのパラメータを有する。このため、制御点が３つの場合のアフィン変換を、６パラメータアフィン変換と呼称する。図１５のＣＰ１、ＣＰ２、ＣＰ３が制御点である。
【0037】
アフィン変換動き補償は、予測動きベクトルモードおよびマージモードのいずれのモードにおいても利用可能である。予測動きベクトルモードでアフィン変換動き補償を適用するモードをサブブロック予測動きベクトルモードと定義し、マージモードでアフィン変換動き補償を適用するモードをサブブロックマージモードと定義する。
【0038】
＜インター予測のシンタックス＞
図１２、図１３を用いて、インター予測に関するシンタックスを説明する。
図１２のmerge_flagは、処理対象符号化ブロックをマージモードとするか、予測動きベクトルモードとするかを示すフラグである。merge_affine_flagは、マージモードの処理対象符号化ブロックでサブブロックマージモードを適用するか否かを示すフラグである。inter_affine_flagは、予測動きベクトルモードの処理対象符号化ブロックでサブブロック予測動きベクトルモードを適用するか否かを示すフラグである。cu_affine_type_flagは、サブブロック予測動きベクトルモードにおいて、制御点の数を決定するためのフラグである。
図１３に各シンタックスエレメントの値と、それに対応する予測方法を示す。merge_flag=1,merge_affine_flag=0 は、通常マージモードに対応する。通常マージモードは、サブブロックマージでないマージモードである。merge_flag=1,merge_affine_flag=1は、サブブロックマージモードに対応する。merge_flag=0,inter_affine_flag=0は、通常予測動きベクトルモードに対応する。通常予測動きベクトルモードは、サブブロック予測動きベクトルモードでない予測動きベクトルマージである。merge_flag=0,inter_affine_flag=1は、サブブロック予測動きベクトルモードに対応する。merge_flag=0,inter_affine_flag=1の場合は、さらにcu_affine_type_flagを伝送し、制御点の数を決定する。
【0039】
＜ＰＯＣ＞
ＰＯＣ（Picture Order Count）は符号化されるピクチャに関連付けられる変数であり、ピクチャの出力順序に応じた１ずつ増加する値が設定される。ＰＯＣの値によって、同じピクチャであるかを判別したり、出力順序でのピクチャ間の前後関係を判別したり、ピクチャ間の距離を導出したりすることができる。例えば、２つのピクチャのＰＯＣが同じ値を持つ場合、同一のピクチャであると判断できる。２つのピクチャのＰＯＣが違う値を持つ場合、ＰＯＣの値が小さいピクチャのほうが、先に出力されるピクチャであると判断でき、２つのピクチャのＰＯＣの差が時間軸方向でのピクチャ間距離を示す。
【0040】
（第１の実施の形態）
本発明の第１の実施の形態に係る画像符号化装置１００及び画像復号装置２００について説明する。
【0041】
図１は、第１の実施の形態に係る画像符号化装置１００のブロック図である。実施の形態の画像符号化装置１００は、ブロック分割部１０１、インター予測部１０２、イントラ予測部１０３、復号画像メモリ１０４、予測方法決定部１０５、残差生成部１０６、直交変換・量子化部１０７、ビット列符号化部１０８、逆量子化・逆直交変換部１０９、復号画像信号重畳部１１０、および符号化情報格納メモリ１１１を備える。
【0042】
ブロック分割部１０１は、入力された画像を再帰的に分割して、符号化ブロックを生成する。ブロック分割部１０１は、分割対象となるブロックを水平方向と垂直方向にそれぞれ分割する４分割部と、分割対象となるブロックを水平方向または垂直方向のいずれかに分割する２－３分割部とを含む。ブロック分割部１０１は、生成した符号化ブロックを処理対象符号化ブロックとし、その処理対象符号化ブロックの画像信号を、インター予測部１０２、イントラ予測部１０３および残差生成部１０６に供給する。また、ブロック分割部１０１は、決定した再帰分割構造を示す情報をビット列符号化部１０８に供給する。ブロック分割部１０１の詳細な動作は後述する。
【0043】
インター予測部１０２は、処理対象符号化ブロックのインター予測を行う。インター予測部１０２は、符号化情報格納メモリ１１１に格納されているインター予測情報と、復号画像メモリ１０４に格納されている復号済みの画像信号とから、複数のインター予測情報の候補を導出し、導出した複数の候補の中から適したインター予測モードを選択し、選択されたインター予測モード、及び選択されたインター予測モードに応じた予測画像信号を予測方法決定部１０５に供給する。インター予測部１０２の詳細な構成と動作は後述する。
【0044】
イントラ予測部１０３は、処理対象符号化ブロックのイントラ予測を行う。イントラ予測部１０３は、復号画像メモリ１０４に格納されている復号済みの画像信号を参照画素として参照し、符号化情報格納メモリ１１１に格納されているイントラ予測モード等の符号化情報に基づくイントラ予測により予測画像信号を生成する。イントラ予測では、イントラ予測部１０３は、複数のイントラ予測モードの中から適したイントラ予測モードを選択し、選択されたイントラ予測モード、及び選択されたイントラ予測モードに応じた予測画像信号を予測方法決定部１０５に供給する。
図１０Ａ及び図１０Ｂにイントラ予測の例を示す。図１０Ａは、イントラ予測の予測方向とイントラ予測モード番号の対応を示したものである。例えば、イントラ予測モード５０は、垂直方向に参照画素をコピーすることによりイントラ予測画像を生成する。イントラ予測モード１は、ＤＣモードであり、処理対象ブロックのすべての画素値を参照画素の平均値とするモードである。イントラ予測モード０は、Ｐｌａｎａｒモードであり、垂直方向・水平方向の参照画素から２次元的なイントラ予測画像を作成するモードである。図図１０Ｂは、イントラ予測モード４０の場合のイントラ予測画像を生成する例である。イントラ予測部１０３は、処理対象ブロックの各画素に対し、イントラ予測モードの示す方向の参照画素の値をコピーする。イントラ予測部１０３は、イントラ予測モードの参照画素が整数位置でない場合には、周辺の整数位置の参照画素値から補間により参照画素値を決定する。
【0045】
復号画像メモリ１０４は、復号画像信号重畳部１１０で生成した復号画像を格納する。復号画像メモリ１０４は、格納している復号画像を、インター予測部１０２、イントラ予測部１０３に供給する。
【0046】
予測方法決定部１０５は、イントラ予測とインター予測のそれぞれに対して、符号化情報及び残差の符号量、予測画像信号と処理対象画像信号との間の歪量等を用いて評価することにより、最適な予測モードを決定する。イントラ予測の場合は、予測方法決定部１０５は、イントラ予測モード等のイントラ予測情報を符号化情報としてビット列符号化部１０８に供給する。インター予測のマージモードの場合は、予測方法決定部１０５は、マージインデックス、サブブロックマージモードか否かを示す情報（サブブロックマージフラグ）等のインター予測情報を符号化情報としてビット列符号化部１０８に供給する。インター予測の予測動きベクトルモードの場合は、予測方法決定部１０５は、インター予測モード、予測動きベクトルインデックス、Ｌ０、Ｌ１の参照インデックス、差分動きベクトル、サブブロック予測動きベクトルモードか否かを示す情報（サブブロック予測動きベクトルフラグ）等のインター予測情報を符号化情報としてビット列符号化部１０８に供給する。さらに、予測方法決定部１０５は、決定した符号化情報を符号化情報格納メモリ１１１に供給する。予測方法決定部１０５は、残差生成部１０６及び予測画像信号を復号画像信号重畳部１１０に供給する。
【0047】
残差生成部１０６は、処理対象の画像信号から予測画像信号を減ずることにより残差を生成し、直交変換・量子化部１０７に供給する。
【0048】
直交変換・量子化部１０７は、残差に対して量子化パラメータに応じて直交変換及び量子化を行い直交変換・量子化された残差を生成し、生成した残差をビット列符号化部１０８と逆量子化・逆直交変換部１０９とに供給する。
【0049】
ビット列符号化部１０８は、シーケンス、ピクチャ、スライス、符号化ブロック単位の情報に加えて、符号化ブロック毎に予測方法決定部１０５によって決定された予測方法に応じた符号化情報を符号化する。具体的には、ビット列符号化部１０８は、符号化ブロック毎の予測モードPredModeを符号化する。予測モードがインター予測（MODE_INTER）の場合、ビット列符号化部１０８は、マージモードか否かを判別するフラグ、サブブロックマージフラグ、マージモードの場合はマージインデックス、マージモードでない場合はインター予測モード、予測動きベクトルインデックス、差分動きベクトルに関する情報、サブブロック予測動きベクトルフラグ等の符号化情報（インター予測情報）を規定のシンタックス（ビット列の構文規則）に従って符号化し、第１のビット列を生成する。予測モードがイントラ予測（MODE_INTRA）の場合、イントラ予測モード等の符号化情報（イントラ予測情報）を規定のシンタックス（ビット列の構文規則）に従って符号化し、第１のビット列を生成する。また、ビット列符号化部１０８は、直交変換及び量子化された残差を規定のシンタックスに従ってエントロピー符号化して第２のビット列を生成する。ビット列符号化部１０８は、第１のビット列と第２のビット列を規定のシンタックスに従って多重化し、ビットストリームを出力する。
【0050】
逆量子化・逆直交変換部１０９は、直交変換・量子化部１０７から供給された直交変換・量子化された残差を逆量子化及び逆直交変換して残差を算出し、算出した残差を復号画像信号重畳部１１０に供給する。
【0051】
復号画像信号重畳部１１０は、予測方法決定部１０５による決定に応じた予測画像信号と逆量子化・逆直交変換部１０９で逆量子化及び逆直交変換された残差を重畳して復号画像を生成し、復号画像メモリ１０４に格納する。なお、復号画像信号重畳部１１０は、復号画像に対して符号化によるブロック歪等の歪を減少させるフィルタリング処理を施した後、復号画像メモリ１０４に格納してもよい。
【0052】
符号化情報格納メモリ１１１は、予測方法決定部１０５で決定した、予測モード（インター予測またはイントラ予測）等の符号化情報を格納する。インター予測の場合は、符号化情報格納メモリ１１１が格納する符号化情報には、決定した動きベクトル、参照リストＬ０、Ｌ１の参照インデックス、履歴予測動きベクトル候補リスト等のインター予測情報が含まれる。またインター予測のマージモードの場合は、符号化情報格納メモリ１１１が格納する符号化情報には、上述の各情報に加え、マージインデックス、サブブロックマージモードか否かを示す情報（サブブロックマージフラグ）のインター予測情報が含まれる。またインター予測の予測動きベクトルモードの場合は、符号化情報格納メモリ１１１が格納する符号化情報には、上述の各情報に加え、インター予測モード、予測動きベクトルインデックス、差分動きベクトル、サブブロック予測動きベクトルモードか否かを示す情報（サブブロック予測動きベクトルフラグ）等のインター予測情報が含まれる。イントラ予測の場合は、符号化情報格納メモリ１１１が格納する符号化情報には、決定したイントラ予測モード等のイントラ予測情報が含まれる。
【0053】
図２は、図１の画像符号化装置に対応した本発明の実施の形態に係る画像復号装置の構成を示すブロックである。実施の形態の画像復号装置は、ビット列復号部２０１、ブロック分割部２０２、インター予測部２０３、イントラ予測部２０４、符号化情報格納メモリ２０５、逆量子化・逆直交変換部２０６、復号画像信号重畳部２０７、および復号画像メモリ２０８を備える。
【0054】
図２の画像復号装置の復号処理は、図１の画像符号化装置の内部に設けられている復号処理に対応するものであるから、図２の符号化情報格納メモリ２０５、逆量子化・逆直交変換部２０６、復号画像信号重畳部２０７、および復号画像メモリ２０８の各構成は、図１の画像符号化装置の符号化情報格納メモリ１１１、逆量子化・逆直交変換部１０９、復号画像信号重畳部１１０、および復号画像メモリ１０４の各構成とそれぞれ対応する機能を有する。
【0055】
ビット列復号部２０１に供給されるビットストリームは、規定のシンタックスの規則に従って分離される。ビット列復号部２０１は、分離された第１のビット列を復号し、シーケンス、ピクチャ、スライス、符号化ブロック単位の情報、及び、符号化ブロック単位の符号化情報を得る。具体的には、ビット列復号部２０１は、符号化ブロック単位でインター予測（MODE_INTER）かイントラ予測（MODE_INTRA）かを判別する予測モードPredModeを復号する。予測モードがインター予測（MODE_INTER）の場合、ビット列復号部２０１は、マージモードか否かを判別するフラグ、マージモードの場合はマージインデックス、サブブロックマージフラグ、予測動きベクトルモードである場合はインター予測モード、予測動きベクトルインデックス、差分動きベクトル、サブブロック予測動きベクトルフラグ等に関する符号化情報（インター予測情報）を規定のシンタックスに従って復号し、符号化情報（インター予測情報）をインター予測部２０３、およびブロック分割部２０２を介して符号化情報格納メモリ２０５に供給する。予測モードがイントラ予測（MODE_INTRA）の場合、イントラ予測モード等の符号化情報（イントラ予測情報）を規定のシンタックスに従って復号し、符号化情報（イントラ予測情報）をインター予測部２０３またはイントラ予測部２０４、およびブロック分割部２０２を介して符号化情報格納メモリ２０５に供給する。ビット列復号部２０１は、分離した第２のビット列を復号して直交変換・量子化された残差を算出し、直交変換・量子化された残差を逆量子化・逆直交変換部２０６に供給する。
【0056】
インター予測部２０３は、処理対象の符号化ブロックの予測モードPredModeがインター予測（MODE_INTER）で予測動きベクトルモードである時に、符号化情報格納メモリ２０５に記憶されている既に復号された画像信号の符号化情報を用いて、複数の予測動きベクトルの候補を導出して、導出した複数の予測動きベクトルの候補を、後述する予測動きベクトル候補リストに登録する。インター予測部２０３は、予測動きベクトル候補リストに登録された複数の予測動きベクトルの候補の中から、ビット列復号部２０１で復号され供給される予測動きベクトルインデックスに応じた予測動きベクトルを選択し、ビット列復号部２０１で復号された差分動きベクトルと選択された予測動きベクトルから動きベクトルを算出し、算出した動きベクトルを他の符号化情報とともに符号化情報格納メモリ２０５に格納する。ここで供給・格納する符号化ブロックの符号化情報は、予測モードPredMode、Ｌ０予測、及びＬ１予測を利用するか否かを示すフラグpredFlagL0[xP][yP], predFlagL1[xP][yP]、Ｌ０、Ｌ１の参照インデックスrefIdxL0[xP][yP], refIdxL1[xP][yP]、Ｌ０、Ｌ１の動きベクトルmvL0[xP][yP], mvL1[xP][yP]等である。ここで、xP、yPはピクチャ内での符号化ブロックの左上の画素の位置を示すインデックスである。予測モードPredModeがインター予測（MODE_INTER）で、インター予測モードがＬ０予測（Pred_L0）の場合、Ｌ０予測を利用するか否かを示すフラグpredFlagL0は１、Ｌ１予測を利用するか否かを示すフラグpredFlagL1は０である。インター予測モードがＬ１予測（Pred_L1）の場合、Ｌ０予測を利用するか否かを示すフラグpredFlagL0は０、Ｌ１予測を利用するか否かを示すフラグpredFlagL1は１である。インター予測モードが双予測（Pred_BI）の場合、Ｌ０予測を利用するか否かを示すフラグpredFlagL0、Ｌ１予測を利用するか否かを示すフラグpredFlagL1は共に１である。さらに、処理対象の符号化ブロックの予測モードPredModeがインター予測（MODE_INTER）でマージモードの時に、マージ候補を導出する。符号化情報格納メモリ２０５に記憶されている既に復号された符号化ブロックの符号化情報を用いて、複数のマージの候補を導出して後述するマージ候補リストに登録し、マージ候補リストに登録された複数のマージ候補の中からビット列復号部２０１で復号され供給されるマージインデックスに対応したマージ候補を選択し、選択されたマージ候補のＬ０予測、及びＬ１予測を利用するか否かを示すフラグpredFlagL0[xP][yP], predFlagL1[xP][yP]、Ｌ０、Ｌ１の参照インデックスrefIdxL0[xP][yP], refIdxL1[xP][yP]、Ｌ０、Ｌ１の動きベクトルmvL0[xP][yP], mvL1[xP][yP]等のインター予測情報を符号化情報格納メモリ２０５に格納する。ここで、xP、yPはピクチャ内での符号化ブロックの左上の画素の位置を示すインデックスである。インター予測部２０３の詳細な構成と動作は後述する。
【0057】
イントラ予測部２０４は、処理対象の符号化ブロックの予測モードPredModeがイントラ予測（MODE_INTRA）の時に、イントラ予測を行う。ビット列復号部２０１で復号された符号化情報にはイントラ予測モードが含まれている。イントラ予測部２０４は、ビット列復号部２０１で復号された符号化情報に含まれるイントラ予測モードに応じて、復号画像メモリ２０８に格納されている復号済みの画像信号からイントラ予測により予測画像信号を生成し、生成した予測画像信号を復号画像信号重畳部２０７に供給する。イントラ予測部２０４は、画像符号化装置１００のイントラ予測部１０３に対応するものであるから、イントラ予測部１０３と同様の処理を行う。
【0058】
逆量子化・逆直交変換部２０６は、ビット列復号部２０１で復号された直交変換・量子化された残差に対して逆直交変換及び逆量子化を行い、逆直交変換・逆量子化された残差を得る。
【0059】
復号画像信号重畳部２０７は、インター予測部２０３でインター予測された予測画像信号、またはイントラ予測部２０４でイントラ予測された予測画像信号と、逆量子化・逆直交変換部２０６により逆直交変換・逆量子化された残差とを重畳することにより、復号画像信号を復号し、復号した復号画像信号を復号画像メモリ２０８に格納する。復号画像メモリ２０８に格納する際には、復号画像信号重畳部２０７は、復号画像に対して符号化によるブロック歪等を減少させるフィルタリング処理を施した後、復号画像メモリ２０８に格納してもよい。
【0060】
次に、画像符号化装置１００におけるブロック分割部１０１の動作について説明する。図３は、画像をツリーブロックに分割し、各ツリーブロックをさらに分割する動作を示すフローチャートである。まず、入力された画像を、所定サイズのツリーブロックに分割する（ステップＳ１００１）。各ツリーブロックについては、所定の順序、すなわちラスタスキャン順に走査し（ステップＳ１００２）、処理対象のツリーブロックの内部を分割する（ステップＳ１００３）。
【0061】
【0062】
処理対象ブロックを４分割すると判断した場合は、処理対象ブロックを４分割する（ステップＳ１１０２）。処理対象ブロックを分割した各ブロックについて、Ｚスキャン順、すなわち左上、右上、左下、右下の順に走査する（ステップＳ１１０３）。図５は、Ｚスキャン順の例であり、図６Ａの６０１は、処理対象ブロックを４分割した例である。図６Ａの６０１の番号０～３は処理の順番を示したものである。そしてステップＳ１１０１で分割した各ブロックについて、図７の分割処理を再帰的に実行する（ステップＳ１１０４）。
【0063】
処理対象ブロックを４分割しないと判断した場合は、２－３分割を行う（ステップＳ１１０５）。
【0064】
図８は、ステップＳ１１０５の２－３分割処理の詳細動作を示すフローチャートである。まず、処理対象のブロックを２－３分割するか否か、すなわち２分割または３分割の何れかを行うか否かを判断する（ステップＳ１２０１）。
【0065】
処理対象ブロックを２－３分割すると判断しない場合、すなわち分割しないと判断した場合は、分割を終了する（ステップＳ１２１１）。つまり、再帰的な分割処理により分割されたブロックに対して、さらなる再帰的な分割処理はしない。
【0066】
処理対象のブロックを２－３分割すると判断した場合は、さらに処理対象ブロックを２分割するか否か（ステップＳ１２０２）を判断する。
【0067】
処理対象ブロックを２分割すると判断した場合は、処理対象ブロックを上下（垂直方向）に分割するか否かを判断し（ステップＳ１２０３）、その結果に基づき、処理対象ブロックを上下（垂直方向）に２分割する（ステップＳ１２０４）か、処理対象ブロックを左右（水平方向）に２分割する（ステップＳ１２０５）。ステップＳ１２０４の結果、処理対象ブロックは、図６Ｂの６０２に示す通り、上下（垂直方向）２分割に分割され、ステップＳ１２０５の結果、処理対象ブロックは、図６Ｄの６０４に示す通り、左右（水平方向）２分割に分割される。
【0068】
ステップＳ１２０２において、処理対象のブロックを２分割すると判断しなかった場合、すなわち３分割すると判断した場合は、処理対象ブロックを上中下（垂直方向）に分割するか否かを判断し（ステップＳ１２０６）、その結果に基づき、処理対象ブロックを上中下（垂直方向）に３分割する（ステップＳ１２０７）か、処理対象ブロックを左中右（水平方向）に３分割する（ステップＳ１２０８）。ステップＳ１２０７の結果、処理対象ブロックは、図６Ｃの６０３に示す通り、上中下（垂直方向）３分割に分割され、ステップＳ１２０８の結果、処理対象ブロックは、図６Ｅの６０５に示す通り、左中右（水平方向）３分割に分割される。
【0069】
ステップＳ１２０４、ステップＳ１２０５、ステップＳ１２０７、ステップＳ１２０８のいずれかを実行後、処理対象ブロックを分割した各ブロックについて、左から右、上から下の順に走査する（ステップＳ１２０９）。図６Ｂ～Ｅの６０２から６０５の番号０～２は処理の順番を示したものである。分割した各ブロックについて、図８の２－３分割処理を再帰的に実行する（ステップＳ１２１０）。
【0070】
ここで説明した再帰的なブロック分割は、分割する回数、または、処理対象のブロックのサイズ等により、分割要否を制限してもよい。分割要否を制限する情報は、符号化装置と復号化装置の間で予め取り決めを行うことで、情報の伝達を行わない構成で実現してもよいし、符号化装置が分割要否を制限する情報を決定し、ビット列に記録することにより、復号化装置に伝達する構成で実現してもよい。
【0071】
あるブロックを分割したとき、分割前のブロックを親ブロックと呼び、分割後の各ブロックを子ブロックと呼ぶ。
【0072】
次に、画像復号装置２００におけるブロック分割部２０２の動作について説明する。ブロック分割部２０２は、画像符号化装置１００のブロック分割部１０１と同様の処理手順でツリーブロックを分割するものである。ただし、画像符号化装置１００のブロック分割部１０１では、画像認識による最適形状の推定や歪レート最適化等最適化手法を適用し、最適なブロック分割の形状を決定するのに対し、画像復号装置２００におけるブロック分割部２０２は、ビット列に記録されたブロック分割情報を復号することにより、ブロック分割形状を決定する点が異なる。
【0073】
第１の実施の形態のブロック分割に関するシンタックス（ビット列の構文規則）を図９に示す。coding_quadtree()はブロックの４分割処理にかかるシンタックスを表す。multi_type_tree()はブロックの２分割または３分割処理にかかるシンタックスを表す。qt_splitはブロックを４分割するか否かを示すフラグである。ブロックを４分割する場合は、qt_split=1とし、４分割しない場合は、qt_split=0とする。４分割する場合(qt_split=1)、４分割した各ブロックについて、再帰的に４分割処理をする(coding_quadtree(0), coding_quadtree(1), coding_quadtree(2), coding_quadtree(3)、引数の０～３は図６Ａの６０１の番号に対応する。)。４分割しない場合(qt_split=0)は、multi_type_tree()に従い、後続の分割を決定する。mtt_splitは、さらに分割をするか否かを示すフラグである。さらに分割をする場合(mtt_split=1)、垂直方向に分割するか水平方向に分割するかを示すフラグであるmtt_split_verticalと、２分割するか３分割するかを決定するフラグであるmtt_split_binaryを伝送する。mtt_split_vertical=1は、垂直方向に分割することを示し、mtt_split_vertical=0は、水平方向に分割することを示す。mtt_split_binary=1は、２分割することを示し、mtt_split_binary=0は３分割することを示す。２分割する場合(mtt_split_binary=1)、２分割した各ブロックについて、再帰的に分割処理をする(multi_type_tree(0), multi_type_tree(1)、引数の０～１は図６Ｂ～Ｄの６０２または６０４の番号に対応する。)。３分割する場合(mtt_split_binary=0)、３分割した各ブロックについて、再帰的に分割処理をする(multi_type_tree(0), multi_type_tree(1), multi_type_tree(2)、０～２は図６Ｂの６０３または図６Ｅの６０５の番号に対応する。)。mtt_split=0となるまで、再帰的にmulti_type_treeを呼び出すことにより、階層的なブロック分割を行う。
【0074】
【0075】
実施の形態によるインター予測方法について、図面を用いて説明する。インター予測方法は符号化ブロック単位で符号化及び復号の処理の何れでも実施される。
【0076】
＜符号化側のインター予測部１０２の説明＞
図１６は図１の画像符号化装置のインター予測部１０２の詳細な構成を示す図である。通常予測動きベクトルモード導出部３０１は、複数の通常予測動きベクトル候補を導出して予測動きベクトルを選択し、選択した予測動きベクトルと、検出された動きベクトルとの差分動きベクトルを算出する。検出されたインター予測モード、参照インデックス、動きベクトル、算出された差分動きベクトルが通常予測動きベクトルモードのインター予測情報となる。このインター予測情報がインター予測モード判定部３０５に供給される。通常予測動きベクトルモード導出部３０１の詳細な構成と処理については後述する。
【0077】
通常マージモード導出部３０２では複数の通常マージ候補を導出して通常マージ候補を選択し、通常マージモードのインター予測情報を得る。このインター予測情報がインター予測モード判定部３０５に供給される。通常マージモード導出部３０２の詳細な構成と処理については後述する。
【0078】
サブブロック予測動きベクトルモード導出部３０３では複数のサブブロック予測動きベクトル候補を導出してサブブロック予測動きベクトルを選択し、選択したサブブロック予測動きベクトルと、検出した動きベクトルとの差分動きベクトルを算出する。検出されたインター予測モード、参照インデックス、動きベクトル、算出された差分動きベクトルがサブブロック予測動きベクトルモードのインター予測情報となる。このインター予測情報がインター予測モード判定部３０５に供給される。
【0079】
サブブロックマージモード導出部３０４では複数のサブブロックマージ候補を導出してサブブロックマージ候補を選択し、サブブロックマージモードのインター予測情報を得る。このインター予測情報がインター予測モード判定部３０５に供給される。
【0080】
インター予測モード判定部３０５では通常予測動きベクトルモード導出部３０１、通常マージモード導出部３０２、サブブロック予測動きベクトルモード導出部３０３、サブブロックマージモード導出部３０４から供給されるインター予測情報に基づいて、インター予測情報を判定する。インター予測モード判定部３０５から判定結果に応じたインター予測情報が動き補償予測部３０６に供給される。
【0081】
動き補償予測部３０６では判定されたインター予測情報に基づいて、復号画像メモリ１０４に格納されている参照画像信号に対してインター予測を行う。動き補償予測部３０６の詳細な構成と処理については後述する。
【0082】
【0083】
通常予測動きベクトルモード導出部４０１は複数の通常予測動きベクトル候補を導出して予測動きベクトルを選択し、選択した予測動きベクトルと、復号した差分動きベクトルとの加算値を算出して動きベクトルとする。復号されたインター予測モード、参照インデックス、動きベクトルが通常予測動きベクトルモードのインター予測情報となる。このインター予測情報がスイッチ４０８を経由して動き補償予測部４０６に供給される。通常予測動きベクトルモード導出部４０１の詳細な構成と処理については後述する
。
【0084】
通常マージモード導出部４０２では複数の通常マージ候補を導出して通常マージ候補を選択し、通常マージモードのインター予測情報を得る。このインター予測情報がスイッチ４０８を経由して動き補償予測部４０６に供給される。通常マージモード導出部４０２の詳細な構成と処理については後述する。
【0085】
サブブロック予測動きベクトルモード導出部４０３では複数のサブブロック予測動きベクトル候補を導出してサブブロック予測動きベクトルを選択し、選択したサブブロック予測動きベクトルと、復号した差分動きベクトルとの加算値を算出して動きベクトルとする。復号されたインター予測モード、参照インデックス、動きベクトルがサブブロック予測動きベクトルモードのインター予測情報となる。このインター予測情報がスイッチ４０８を経由して動き補償予測部４０６に供給される。
【0086】
サブブロックマージモード導出部４０４では複数のサブブロックマージ候補を導出してサブブロックマージ候補を選択し、サブブロックマージモードのインター予測情報を得る。このインター予測情報がスイッチ４０８を経由して動き補償予測部４０６に供給される。
【0087】
動き補償予測部４０６では判定されたインター予測情報に基づいて、復号画像メモリ２０８に格納されている参照画像信号に対してインター予測を行う。動き補償予測部４０６の詳細な構成と処理については符号化側の動き補償予測部３０６と同様である。
【0088】
＜通常予測動きベクトルモード導出部（通常AMVP）＞
図１７の通常予測動きベクトルモード導出部３０１は、空間予測動きベクトル候補導出部３２１、時間予測動きベクトル候補導出部３２２、履歴予測動きベクトル候補導出部３２３、予測動きベクトル候補補充部３２５、通常動きベクトル検出部３２６、予測動きベクトル候補選択部３２７、動きベクトル減算部３２８を含む。
【0089】
図２３の通常予測動きベクトルモード導出部４０１は、空間予測動きベクトル候補導出部４２１、時間予測動きベクトル候補導出部４２２、履歴予測動きベクトル候補導出部４２３、予測動きベクトル候補補充部４２５、予測動きベクトル候補選択部４２６、動きベクトル加算部４２７を含む。
【0090】
符号化側の通常予測動きベクトルモード導出部３０１および復号側の通常予測動きベクトルモード導出部４０１の処理手順について、それぞれ図１９、図２５のフローチャートを用いて説明する。図１９は符号化側の通常動きベクトルモード導出部３０１による通常予測動きベクトルモード導出処理手順を示すフローチャートであり、図２５は復号側の通常動きベクトルモード導出部４０１による通常予測動きベクトルモード導出処理手順を示すフローチャートである。
【0091】
＜通常予測動きベクトルモード導出部（通常AMVP）：符号化側の説明＞
図１９を参照して符号化側の通常予測動きベクトルモード導出処理手順を説明する。図１９の処理手順の説明において、図１９に示した通常という言葉を省略することがある。
【0092】
【0093】
続いて、空間予測動きベクトル候補導出部３２１、時間予測動きベクトル候補導出部３２２、履歴予測動きベクトル候補導出部３２３、予測動きベクトル候補補充部３２５、予測動きベクトル候補選択部３２７、動きベクトル減算部３２８で、通常予測動きベクトルモードのインター予測で用いる動きベクトルの差分動きベクトルをＬ０、Ｌ１毎にそれぞれ算出する（図１９のステップＳ１０１～Ｓ１０６）。具体的には処理対象ブロックの予測モードPredModeがインター予測（MODE_INTER）で、インター予測モードがＬ０予測（Pred_L0）の場合、Ｌ０の予測動きベクトル候補リストmvpListL0を算出して、予測動きベクトルmvpL0を選択し、Ｌ０の動きベクトルmvL0の差分動きベクトルmvdL0を算出する。処理対象ブロックのインター予測モードがＬ１予測（Pred_L1）の場合、Ｌ１の予測動きベクトル候補リストmvpListL1を算出して、予測動きベクトルmvpL1を選択し、Ｌ１の動きベクトルmvL1の差分動きベクトルmvdL1を算出する。処理対象ブロックのインター予測モードが双予測（Pred_BI）の場合、Ｌ０予測とＬ１予測が共に行われ、Ｌ０の予測動きベクトル候補リストmvpListL0を算出して、Ｌ０の予測動きベクトルmvpL0を選択し、Ｌ０の動きベクトルmvL0の差分動きベクトルmvdL0を算出するとともに、Ｌ１の予測動きベクトル候補リストmvpListL1を算出して、Ｌ１の予測動きベクトルmvpL1を算出し、Ｌ１の動きベクトルmvL1の差分動きベクトルmvdL1をそれぞれ算出する。
【0094】
Ｌ０、Ｌ１それぞれについて、差分動きベクトル算出処理を行うが、Ｌ０、Ｌ１ともに共通の処理となる。したがって、以下の説明においてはＬ０、Ｌ１を共通のＬＸとして表す。Ｌ０の差分動きベクトルを算出する処理ではＬＸのＸが０であり、Ｌ１の差分動きベクトルを算出する処理ではＬＸのＸが１である。また、ＬＸの差分動きベクトルを算出する処理中に、ＬＸではなく、もう一方のリストの情報を参照する場合、もう一方のリストをＬＹとして表す。
【0095】
ＬＸの動きベクトルmvLXを使用する場合（図１９のステップＳ１０２：ＹＥＳ）、ＬＸの予測動きベクトルの候補を算出してＬＸの予測動きベクトル候補リストmvpListLXを構築する（図１９のステップＳ１０３）。通常予測動きベクトルモード導出部３０１の中の空間予測動きベクトル候補導出部３２１、時間予測動きベクトル候補導出部３２２、履歴予測動きベクトル候補導出部３２３、予測動きベクトル候補補充部３２５で複数の予測動きベクトルの候補を導出して予測動きベクトル候補リストmvpListLXを構築する。図１９のステップＳ１０３の詳細な処理手順については図２０のフローチャートを用いて後述する。
【0096】
続いて、予測動きベクトル候補選択部３２７により、ＬＸの予測動きベクトル候補リストmvpListLXからＬＸの予測動きベクトルmvpLXを選択する（図１９のステップＳ１０４）。ここで、予測動きベクトル候補リストmvpListLXの中で、ある１つの要素（０から数えてｉ番目の要素）をmvpListLX[i]として表す。動きベクトルmvLXと予測動きベクトル候補リストmvpListLXの中に格納された各予測動きベクトルの候補mvpListLX[i]との差分であるそれぞれの差分動きベクトルを算出する。それら差分動きベクトルを符号化したときの符号量を予測動きベクトル候補リストmvpListLXの要素（予測動きベクトル候補）ごとに算出する。そして、予測動きベクトル候補リストmvpListLXに登録された各要素の中で、予測動きベクトルの候補毎の符号量が最小となる予測動きベクトルの候補mvpListLX[i]を予測動きベクトルmvpLXとして選択し、そのインデックスiを取得する。予測動きベクトル候補リストmvpListLXの中で最小の発生符号量となる予測動きベクトルの候補が複数存在する場合には、予測動きベクトル候補リストmvpListLXの中のインデックスiが小さい番号で表される予測動きベクトルの候補mvpListLX[i]を最適な予測動きベクトルmvpLXとして選択し、そのインデックスiを取得する。
【0097】
続いて、動きベクトル減算部３２８で、ＬＸの動きベクトルmvLXから選択されたＬＸの予測動きベクトルmvpLXを減算し、
mvdLX = mvLX - mvpLX
としてＬＸの差分動きベクトルmvdLXを算出する（図１９のステップＳ１０５）。
【0098】
＜通常予測動きベクトルモード導出部（通常AMVP）：復号側の説明＞
次に、図２５を参照して復号側の通常予測動きベクトルモード処理手順を説明する。復号側では、空間予測動きベクトル候補導出部４２１、時間予測動きベクトル候補導出部４２２、履歴予測動きベクトル候補導出部４２３、予測動きベクトル候補補充部４２５で、通常予測動きベクトルモードのインター予測で用いる動きベクトルをＬ０，Ｌ１毎にそれぞれ算出する（図２５のステップＳ２０１～Ｓ２０６）。具体的には処理対象ブロックの予測モードPredModeがインター予測（MODE_INTER）で、処理対象ブロックのインター予測モードがＬ０予測（Pred_L0）の場合、Ｌ０の予測動きベクトル候補リストmvpListL0を算出して、予測動きベクトルmvpL0を選択し、Ｌ０の動きベクトルmvL0を算出する。処理対象ブロックのインター予測モードがＬ１予測（Pred_L1）の場合、Ｌ１の予測動きベクトル候補リストmvpListL1を算出して、予測動きベクトルmvpL1を選択し、Ｌ１の動きベクトルmvL1を算出する。処理対象ブロックのインター予測モードが双予測（Pred_BI）の場合、Ｌ０予測とＬ１予測が共に行われ、Ｌ０の予測動きベクトル候補リストmvpListL0を算出して、Ｌ０の予測動きベクトルmvpL0を選択し、Ｌ０の動きベクトルmvL0を算出するとともに、Ｌ１の予測動きベクトル候補リストmvpListL1を算出して、Ｌ１の予測動きベクトルmvpL1を算出し、Ｌ１の動きベクトルmvL1をそれぞれ算出する。
【0099】
符号化側と同様に、復号側でもＬ０、Ｌ１それぞれについて、動きベクトル算出処理を行うが、Ｌ０、Ｌ１ともに共通の処理となる。したがって、以下の説明においてはＬ０、Ｌ１を共通のＬＸとして表す。ＬＸは処理対象の符号化ブロックのインター予測に用いるインター予測モードを表す。Ｌ０の動きベクトルを算出する処理ではＸが０であり、Ｌ１の動きベクトルを算出する処理ではＸが１である。また、ＬＸの動きベクトルを算出する処理中に、算出対象のＬＸと同じ参照リストではなく、もう一方の参照リストの情報を参照する場合、もう一方の参照リストをＬＹとして表す。
【0100】
ＬＸの動きベクトルmvLXを使用する場合（図２５のステップＳ２０２：ＹＥＳ）、ＬＸの予測動きベクトルの候補を算出してＬＸの予測動きベクトル候補リストmvpListLXを構築する（図２５のステップＳ２０３）。通常予測動きベクトルモード導出部４０１の中の空間予測動きベクトル候補導出部４２１、時間予測動きベクトル候補導出部４２２、履歴予測動きベクトル候補導出部４２３、予測動きベクトル候補補充部４２５で複数の予測動きベクトルの候補を算出し、予測動きベクトル候補リストmvpListLXを構築する。図２５のステップＳ２０３の詳細な処理手順については図２０のフローチャートを用いて後述する。
【0101】
続いて、予測動きベクトル候補選択部４２６で予測動きベクトル候補リストmvpListLXからビット列復号部２０１にて復号されて供給される予測動きベクトルのインデックスmvpIdxLXに対応する予測動きベクトルの候補mvpListLX[mvpIdxLX]を選択された予測動きベクトルmvpLXとして取り出す（図２５のステップＳ２０４）。
【0102】
続いて、動きベクトル加算部４２７でビット列復号部２０１にて復号されて供給されるＬＸの差分動きベクトルmvdLXとＬＸの予測動きベクトルmvpLXを加算し、
mvLX = mvpLX + mvdLX
としてＬＸの動きベクトルmvLXを算出する（図２５のステップＳ２０５）。
【0103】
＜通常予測動きベクトルモード導出部（通常AMVP）：動きベクトルの予測方法＞
図２０は本発明の実施の形態に係る画像符号化装置の通常予測動きベクトルモード導出部３０１及び画像復号装置の通常予測動きベクトルモード導出部４０１とで共通する機能を有する通常予測動きベクトルモード導出処理の処理手順を表すフローチャートである。
【0104】
通常予測動きベクトルモード導出部３０１及び通常予測動きベクトルモード導出部４０１では、予測動きベクトル候補リストmvpListLXを備えている。予測動きベクトル候補リストmvpListLXはリスト構造を成し、予測動きベクトル候補リスト内部の所在を示す予測動きベクトルインデックスと、インデックスに対応する予測動きベクトル候補とを要素として格納する記憶領域が設けられている。予測動きベクトルインデックスの数字は０から開始され、予測動きベクトル候補リストmvpListLXの記憶領域に、予測動きベクトル候補が格納される。本実施の形態においては、予測動きベクトル候補リストmvpListLXは少なくとも２個の予測動きベクトル候補（インター予測情報）を登録することができるものとする。さらに、予測動きベクトル候補リストmvpListLXに登録されている予測動きベクトル候補数を示す変数numCurrMvpCandに０を設定する。
【0105】
空間予測動きベクトル候補導出部３２１及び４２１は、左側に隣接するブロックからの予測動きベクトルの候補を導出する。この処理では、左側に隣接するブロック（図１１のＡ０またはＡ１）のインター予測情報、すなわち予測動きベクトル候補が利用できるか否かを示すフラグ、及び動きベクトル、参照インデックス等を参照して予測動きベクトルmvLXA導出し、導出したmvLXAを予測動きベクトル候補リストmvpListLXに追加する（図２０のステップＳ３０１）。なお、Ｌ０予測のときＸは０、Ｌ１予測のときＸは１とする（以下同様）。続いて、空間予測動きベクトル候補導出部３２１及び４２１は、上側に隣接するブロックからの予測動きベクトルの候補を導出する。この処理では、上側に隣接するブロック（図１１のＢ０，Ｂ１，またはＢ２）のインター予測情報、すなわち予測動きベクトル候補が利用できるか否かを示すフラグ、及び動きベクトル、参照インデックス等を参照して予測動きベクトルmvLXBを導出し、それぞれ導出したmvLXAとmvLXBとが等しくなければ、mvLXBを予測動きベクトル候補リストmvpListLXに追加する（図２０のステップＳ３０２）。図２０のステップＳ３０１とＳ３０２の処理は参照する隣接ブロックの位置と数が異なる点以外は共通であり、符号化ブロックの予測動きベクトル候補が利用できるか否かを示すフラグavailableFlagLXN、及び動きベクトルmvLXN、参照インデックスrefIdxN（ＮはＡまたはＢを示す、以下同様）を導出する。
【0106】
続いて、時間予測動きベクトル候補導出部３２２及び４２２は、現在の処理対象ピクチャとは時間が異なるピクチャにおけるブロックからの予測動きベクトルの候補を導出する。この処理では、異なる時間のピクチャの符号化ブロックの予測動きベクトル候補が利用できるか否かを示すフラグavailableFlagLXCol、及び動きベクトルmvLXCol、参照インデックスrefIdxCol、参照リストlistColを導出し、mvLXColを予測動きベクトル候補リストmvpListLXに追加する（図２０のステップＳ３０３）。
【0107】
なお、シーケンス（ＳＰＳ）、ピクチャ（ＰＰＳ）、またはスライスの単位で時間予測動きベクトル候補導出部３２２及び４２２の処理を省略することができるものとする。
【0108】
続いて、履歴予測動きベクトル候補導出部３２３及び４２３は履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListに登録されている履歴予測動きベクトル候補を予測動きベクトル候補リストmvpListLXに追加する。（図２０のステップＳ３０４）。このステップＳ３０４の登録処理手順の詳細については図２９のフローチャートを用いて後述する。
【0109】
【0110】
＜通常マージモード導出部（通常マージ）＞
図１８の通常マージモード導出部３０２は、空間マージ候補導出部３４１、時間マージ候補導出部３４２、平均マージ候補導出部３４４、履歴マージ候補導出部３４５、マージ候補補充部３４６、マージ候補選択部３４７を含む。
【0111】
図２４の通常マージモード導出部４０２は、空間マージ候補導出部４４１、時間マージ候補導出部４４２、平均マージ候補導出部４４４、履歴マージ候補導出部４４５、マージ候補補充部４４６、マージ候補選択部４４７を含む。
【0112】
図２１は本発明の実施の形態に係る画像符号化装置の通常マージモード導出部３０２及び画像復号装置の通常マージモード導出部４０２とで共通する機能を有する通常マージモード導出処理の手順を説明するフローチャートである。
【0113】
以下、諸過程を順を追って説明する。なお、以下の説明においては特に断りのない限りスライスタイプslice_typeがＢスライスの場合について説明するが、Ｐスライスの場合にも適用できる。ただし、スライスタイプslice_typeがＰスライスの場合、インター予測モードとしてＬ０予測（Pred_L0）だけがあり、Ｌ１予測（Pred_L1）、双予測（Pred_BI）がないので、Ｌ１に纏わる処理を省略することができる。
【0114】
通常マージモード導出部３０２及び通常マージモード導出部４０２では、マージ候補リストmergeCandListを備えている。マージ候補リストmergeCandListはリスト構造を成し、マージ候補リスト内部の所在を示すマージインデックスと、インデックスに対応するマージ候補を要素として格納する記憶領域が設けられている。マージインデックスの数字は０から開始され、マージ候補リストmergeCandListの記憶領域に、マージ候補が格納される。以降の処理では、マージ候補リストmergeCandListに登録されたマージインデックスｉのマージ候補は、mergeCandList[i]で表すこととする。本実施の形態においては、マージ候補リストmergeCandListは少なくとも６個のマージ候補（インター予測情報）を登録することができるものとする。さらに、マージ候補リストmergeCandListに登録されているマージ候補数を示す変数numCurrMergeCandに０を設定する。
【0115】
空間マージ候補導出部３４１及び空間マージ候補導出部４４１では、画像符号化装置の符号化情報格納メモリ１１１または画像復号装置の符号化情報格納メモリ２０５に格納されている符号化情報から、処理対象ブロックの左側と上側に隣接するブロックからの空間マージ候補Ａ，Ｂを導出して、導出された空間マージ候補をマージ候補リストmergeCandListに登録する（図２１のステップＳ４０１）。ここで、空間マージ候補Ａ，Ｂ，または時間マージ候補Ｃｏｌのいずれかを示すＮを定義する。ブロックＮのインター予測情報が空間マージ候補として利用できるか否かを示すフラグavailableFlagN、空間マージ候補ＮのＬ０の参照インデックスrefIdxL0N及びＬ１の参照インデックスrefIdxL1N、Ｌ０予測が行われるか否かを示すＬ０予測フラグpredFlagL0NおよびＬ１予測が行われるか否かを示すＬ１予測フラグpredFlagL1N、Ｌ０の動きベクトルmvL0N、Ｌ１の動きベクトルmvL1Nを導出する。ただし、本実施の形態においては処理対象となる符号化ブロックに含まれるブロックのインター予測情報を参照せずに、マージ候補を導出するので、処理対象の符号化ブロックに含まれるブロックのインター予測情報を用いる空間マージ候補は導出しない。
【0116】
続いて、時間マージ候補導出部３４２及び時間マージ候補導出部４４２では、異なる時間のピクチャからの時間マージ候補を導出して、導出された時間マージ候補をマージ候補リストmergeCandListに登録する（図２１のステップＳ４０２）。時間マージ候補が利用できるか否かを示すフラグavailableFlagCol、時間マージ候補のＬ０予測が行われるか否かを示すＬ０予測フラグpredFlagL0ColおよびＬ１予測が行われるか否かを示すＬ１予測フラグpredFlagL1Col、及びＬ０の動きベクトルmvL0Col、Ｌ１の動きベクトルmvL1Colを導出する。
【0117】
なお、シーケンス（ＳＰＳ）、ピクチャ（ＰＰＳ）、またはスライスの単位で時間マージ候補導出部３４２及び時間マージ候補導出部４４２の処理を省略することができるものとする。
【0118】
続いて、履歴マージ候補導出部３４５及び履歴マージ候補導出部４４５では、履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListに登録されている履歴予測動きベクトル候補をマージ候補リストmergeCandListに登録する（図２１のステップＳ４０３）。
なお、マージ候補リストmergeCandList内に登録されているマージ候補数numCurrMergeCandが、最大マージ候補数MaxNumMergeCandより小さい場合、マージ候補リストmergeCandList内に登録されているマージ候補数numCurrMergeCandが最大マージ候補数MaxNumMergeCandを上限として履歴マージ候補は導出されて、マージ候補リストmergeCandListに登録される。
【0119】
続いて、平均マージ候補導出部３４４及び平均マージ候補導出部４４４では、マージ候補リストmergeCandListから平均マージ候補を導出して、導出された平均マージ候補をマージ候補リストmergeCandListに追加する（図２１のステップＳ４０４）。
なお、マージ候補リストmergeCandList内に登録されているマージ候補数numCurrMergeCandが、最大マージ候補数MaxNumMergeCandより小さい場合、マージ候補リストmergeCandList内に登録されているマージ候補数numCurrMergeCandが最大マージ候補数MaxNumMergeCandを上限として平均マージ候補は導出されて、マージ候補リストmergeCandListに登録される。
ここで、平均マージ候補は、マージ候補リストmergeCandListに登録されている第１のマージ候補と第２のマージ候補の有する動きベクトルをＬ０予測及びＬ１予測毎に平均して得られる動きベクトルを有する新たなマージ候補である。
【0120】
続いて、マージ候補補充部３４６及びマージ候補補充部４４６では、マージ候補リストmergeCandList内に登録されているマージ候補数numCurrMergeCandが、最大マージ候補数MaxNumMergeCandより小さい場合、マージ候補リストmergeCandList内に登録されているマージ候補数numCurrMergeCandが最大マージ候補数MaxNumMergeCandを上限として追加マージ候補を導出して、マージ候補リストmergeCandListに登録する（図２１のステップＳ４０５）。最大マージ候補数MaxNumMergeCandを上限として、Ｐスライスでは、動きベクトルが（０，０）の値を持つ予測モードがＬ０予測（Pred_L0）のマージ候補を追加する。Ｂスライスでは、動きベクトルが（０，０）の値を持つ予測モードが双予測（Pred_BI）のマージ候補を追加する。マージ候補を追加する際の参照インデックスは、すでに追加した参照インデックスと異なる。
【0121】
続いて、マージ候補選択部３４７及びマージ候補選択部４４７では、マージ候補リストmergeCandList内に登録されているマージ候補からマージ候補を選択する。符号化側のマージ候補選択部３４７では、符号量とひずみ量を算出することによりマージ候補を選択し、選択されたマージ候補を示すマージインデックス、マージ候補のインター予測情報を、インター予測モード判定部３０５を介して動き補償予測部３０６に供給する。一方、復号側のマージ候補選択部４４７では、復号されたマージインデックスに基づいて、マージ候補を選択し、選択されたマージ候補を動き補償予測部４０６に供給する。
【0122】
＜履歴予測動きベクトル候補リストの更新＞
次に、符号化側の符号化情報格納メモリ１１１及び復号側の符号化情報格納メモリ２０５に備える履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの初期化方法および更新方法について詳細に説明する。図２６は履歴予測動きベクトル候補リスト初期化・更新処理手順を説明するフローチャートである。
【0123】
本実施の形態では、履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの更新は、符号化情報格納メモリ１１１及び符号化情報格納メモリ２０５で実施されるものとする。インター予測部１０２及びインター予測部２０３の中に履歴予測動きベクトル候補リスト更新部を設置して履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの更新を実施させてもよい。
【0124】
スライスの先頭で履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの初期設定を行い、符号化側では予測方法決定部１０５で通常予測動きベクトルモードまたは通常マージモードが選択された場合に履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListを更新し、復号側では、ビット列復号部２０１で復号された予測情報が通常予測動きベクトルモードまたは通常マージモードの場合に履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListを更新する。
【0125】
通常予測動きベクトルモードまたは通常マージモードでインター予測を行う際に用いるインター予測情報を、インター予測情報候補hMvpCandとして履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListに登録する。インター予測情報候補hMvpCandには、Ｌ０の参照インデックスrefIdxL0およびＬ１の参照インデックスrefIdxL1、Ｌ０予測が行われるか否かを示すＬ０予測フラグpredFlagL0およびＬ１予測が行われるか否かを示すＬ１予測フラグpredFlagL1、Ｌ０の動きベクトルmvL0、Ｌ１の動きベクトルmvL1が含まれる。
【0126】
符号化側の符号化情報格納メモリ１１１及び復号側の符号化情報格納メモリ２０５に備える履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListに登録されている要素（すなわち、インター予測情報）の中に、インター予測情報候補hMvpCandと同じ値のインター予測情報が存在する場合は、履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListからその要素を削除する。一方、インター予測情報候補hMvpCandと同じ値のインター予測情報が存在しない場合は、履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの先頭の要素を削除し、履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの最後に、インター予測情報候補hMvpCandを追加する。
【0127】
本発明の符号化側の符号化情報格納メモリ１１１及び復号側の符号化情報格納メモリ２０５に備える履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの要素の数は６とする。
【0128】
まず、スライス単位での履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの初期化を行う。スライスの先頭で履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListのすべての要素に履歴予測動きベクトル候補を追加し、履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListに登録されている履歴予測動きベクトル候補の数NumHmvpCandの値は6に設定する（図２６のステップＳ２１０１）。
【0129】
ここでは、履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの初期化をスライス単位（スライスの最初の符号化ブロック）で実施するとしたが、ピクチャ単位、タイル単位やツリーブロック行単位で実施することもできる。
【0130】
図３８は履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの初期化によって追加される履歴予測動きベクトル候補の一例を示す表である。スライスタイプがBスライスで、参照ピクチャの枚数が4の場合の例を示す。履歴予測動きベクトルインデックスが（履歴予測動きベクトル候補の数NumHmvpCand-1）から０まで、スライスタイプに応じて動きベクトルの値が(0, 0)のインター予測情報を履歴予測動きベクトル候補として、履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListに追加して、履歴予測動きベクトル候補リストを履歴候補で充填する。このとき、履歴予測動きベクトルインデックスを（履歴予測動きベクトル候補の数NumHmvpCand-1）から開始し、参照インデックスrefIdxLX（Xは0または1）には０から（参照ピクチャの数numRefIdx-1）まで１ずつインクリメントした値を設定する。その後は、履歴予測動きベクトル候補同士の重複を許可して、refIdxLXには０の値を設定する。履歴予測動きベクトル候補の数NumHmvpCandにすべての値を設定し、履歴予測動きベクトル候補の数NumHmvpCandの値を固定値にすることで、無効な履歴予測動きベクトル候補を無くす。このように、予測動きベクトル候補リストやマージ候補リストに追加される確率の高い履歴予測動きベクトルインデックスが大きい値の候補から、一般的に選択率の高い参照インデックスの小さい値を割り当てることで、符号化効率を向上させることができる。
【0131】
また、スライス単位で履歴予測動きベクトル候補リストを履歴予測動きベクトル候補で充填しておくことで、履歴予測動きベクトル候補の数を固定値として扱うことができるため、例えば履歴予測動きベクトル候補導出処理や履歴マージ候補導出処理を簡易化することができる。
【0132】
ここでは、動きベクトルの値を一般的に選択確率の高い(0, 0)としたが、所定の値であればよい。例えば、(4,4)、(0,32)、(-128,0)などの値にして差分動きベクトルの符号化効率を改善しても良いし、所定値を複数設定して差分動きベクトルの符号化効率を改善しても良い。
【0133】
また、履歴予測動きベクトルインデックスを（履歴予測動きベクトル候補の数NumHmvpCand-1）から開始し、参照インデックスrefIdxLX（Xは0または1）には０から（参照ピクチャの数numRefIdx-1）まで１ずつインクリメントした値を設定するとしたが、履歴予測動きベクトルインデックスを０から開始してもよい。
【0134】
図３９は履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの初期化によって追加される履歴予測動きベクトル候補の別の一例を示す表である。スライスタイプがBスライスで、参照ピクチャの枚数が2の場合の例を示す。この例では履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの各要素に履歴予測動きベクトル候補同士の重複がないように、参照インデックスまたは動きベクトルの値のいずれかが異なるインター予測情報を履歴予測動きベクトル候補として追加して、履歴予測動きベクトル候補リストを充填する。このとき、履歴予測動きベクトルインデックスを（履歴予測動きベクトル候補の数NumHmvpCand-1）から開始し、参照インデックスrefIdxLX（Xは0または1）には０から（参照ピクチャの数numRefIdx-1）まで１ずつインクリメントした値を設定する。その後は、refIdxLXには０で異なる値の動きベクトルを履歴予測動きベクトル候補として追加する。履歴予測動きベクトル候補の数NumHmvpCandにすべての値を設定し、履歴予測動きベクトル候補の数NumHmvpCandの値を固定値にすることで、無効な履歴予測動きベクトル候補を無くす。
【0135】
このように、スライス単位で履歴予測動きベクトル候補リストを重複しない履歴予測動きベクトル候補で充填しておくことで、さらに、符号化ブロック単位で実施する後述の通常マージモード導出部３０２における履歴マージ候補導出部３４５より後のマージ候補補充部３４６の処理を省略することができ、処理量を削減することができる。
【0136】
ここでは、動きベクトルの値を(0, 0)や(1,0)など小さい値としたが、履歴予測動きベクトル候補同士の重複が生じなければ、動きベクトルの値を大きくしてもよい。
【0137】
また、履歴予測動きベクトルインデックスを（履歴予測動きベクトル候補の数NumHmvpCand-1）から開始し、参照インデックスrefIdxLX（Xは0または1）には０から（参照ピクチャの数numRefIdx-1）まで１ずつインクリメントした値を設定するとしたが、履歴予測動きベクトルインデックスを０から開始してもよい。
【0138】
【0139】
スライスタイプがBスライスの場合の例を示す。この例では履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの各要素に履歴予測動きベクトル候補同士の重複がないように、参照インデックスが０で、動きベクトルの値が異なるインター予測情報を履歴予測動きベクトル候補として追加して、履歴予測動きベクトル候補リストを充填する。このとき、履歴予測動きベクトルインデックスを（履歴予測動きベクトル候補の数NumHmvpCand-1）から開始し、参照インデックスrefIdxLX（Xは0または1）は０を設定する。履歴予測動きベクトル候補の数NumHmvpCandにすべての値を設定し、履歴予測動きベクトル候補の数NumHmvpCandの値を固定値にすることで、無効な履歴予測動きベクトル候補を無くす。
【0140】
このように、参照インデックスを０とすることで、さらに、参照ピクチャの数を考慮することなく初期化することができるため処理を簡易化することができる。
【0141】
ここでは、動きベクトルの値を2の倍数としたが、参照インデックスが０で履歴予測動きベクトル候補同士の重複が生じなければ、その他の値でもよい。
【0142】
また、履歴予測動きベクトルインデックスを（履歴予測動きベクトル候補の数NumHmvpCand-1）から開始し、参照インデックスrefIdxLX（Xは0または1）には０から（参照ピクチャの数numRefIdx-1）まで１ずつインクリメントした値を設定するとしたが、履歴予測動きベクトルインデックスを０から開始してもよい。
【0143】
【0144】
まず、符号化ブロック単位での初期設定を行う。同一候補が存在するか否かを示すフラグidenticalCandExistにFALSE（偽）の値を設定し、削除対象インデックスremoveIdxに０を設定する（図２６のステップＳ２１０３）。
【0145】
なお、履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの初期化をスライス単位（スライスの最初の符号化ブロック）で実施するとしたが、ピクチャ単位、タイル単位やツリーブロック行単位で実施しても良い。
【0146】
登録対象のインター予測情報候補hMvpCandが存在するか否かを判定する（図２６のステップＳ２１０４）。符号化側の予測方法決定部１０５で通常予測動きベクトルモードまたは通常マージモードと判定された場合、または復号側のビット列復号部２０１で通常予測動きベクトルモードまたは通常マージモードとして復号された場合、そのインター予測情報を登録対象のインター予測情報候補hMvpCandとする。符号化側の予測方法決定部１０５でイントラ予測モード、サブブロック予測動きベクトルモードまたはサブブロックマージモードと判定された場合、または復号側のビット列復号部２０１でイントラ予測モード、サブブロック予測動きベクトルモードまたはサブブロックマージモードとして復号された場合、履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの更新処理を行わず、登録対象のインター予測情報候補hMvpCandは存在しない。登録対象のインター予測情報候補hMvpCandが存在しない場合はステップＳ２１０５～Ｓ２１０６をスキップする（図２６のステップＳ２１０４：ＮＯ）。登録対象のインター予測情報候補hMvpCandが存在する場合はステップＳ２１０５以下の処理を行う（図２６のステップＳ２１０４：ＹＥＳ）。
【0147】
続いて、履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの各要素の中に登録対象のインター予測情報候補hMvpCandと同じ値の要素（インター予測情報）、すなわち同一の要素が存在するか否かを判定する（図２６のステップＳ２１０５）。図２７はこの同一要素確認処理手順のフローチャートである。履歴予測動きベクトル候補の数NumHmvpCandの値が０の場合（図２７のステップＳ２１２１：ＮＯ）、履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListは空で、同一候補は存在しないので図２７のステップＳ２１２２～Ｓ２１２５をスキップし、本同一要素確認処理手順を終了する。履歴予測動きベクトル候補の数NumHmvpCandの値が0より大きい場合（図２７のステップＳ２１２１のＹＥＳ）、履歴予測動きベクトルインデックスhMvpIdxが0からNumHmvpCand-1まで、ステップＳ２１２３の処理を繰り返す（図２７のステップＳ２１２２～Ｓ２１２５）。まず、履歴予測動きベクトル候補リストの０から数えてhMvpIdx番目の要素HmvpCandList[hMvpIdx]がインター予測情報候補hMvpCandと同一か否かを比較する（図２７のステップＳ２１２３）。同一の場合（図２７のステップＳ２１２３：ＹＥＳ）、同一候補が存在するか否かを示すフラグidenticalCandExistにTRUE（真）の値を設定し、削除対象の要素の位置を示す削除対象インデックスremoveIdxに現在の履歴予測動きベクトルインデックスhMvpIdxの値を設定し、本同一要素確認処理を終了する。同一でない場合（図２７のステップＳ２１２３：ＮＯ）、hMvpIdxを1インクリメントし、履歴予測動きベクトルインデックスhMvpIdxがNumHmvpCand-1以下であれば、ステップＳ２１２３以降の処理を行う。
【0148】
【0149】
再び図２６のフローチャートに戻り、履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの要素のシフト及び追加処理を行う（図２６のステップＳ２１０６）。図２８は図２６のステップＳ２１０６の履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの要素シフト／追加処理手順のフローチャートである。まず、履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListに格納されている要素を除いてから新たな要素を追加するか、要素を除かずに新たな要素追加するかを判定する。具体的には同一候補が存在するか否かを示すフラグidenticalCandExistにTRUE（真）またはNumHmvpCandが6か否かを比較する（図２８のステップＳ２１４１）。同一候補が存在するか否かを示すフラグidenticalCandExistにTRUE（真）または現在の候補数NumHmvpCandが6のいずれかの条件を満たす場合（図２８のステップＳ２１４１：ＹＥＳ）、履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListに格納されている要素を除いてから新たな要素を追加する。インデックスiの初期値をremoveIdx + 1の値に設定する。この初期値からNumHmvpCandまで、ステップＳ２１４３の要素シフト処理を繰り返す。（図２８のステップＳ２１４２～Ｓ２１４４）。HmvpCandList[ i - 1 ]にHmvpCandList[ i ]の要素をコピーすることで要素を前方にシフトし（図２８のステップＳ２１４３）、iを１インクリメントする（図２８のステップＳ２１４２～Ｓ２１４４）。続いて、履歴予測動きベクトル候補リストの最後に相当する０から数えて(NumHmvpCand-1)番目 HmvpCandLit[NumHmvpCand-1]にインター予測情報候補hMvpCandを追加し（図２８のステップＳ２１４５）、本履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの要素シフト・追加処理を終了する。一方、同一候補が存在するか否かを示すフラグidenticalCandExistにTRUE（真）およびNumHmvpCandが6のいずれの条件も満たさない場合（図２８のステップＳ２１４１：ＮＯ）、履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListに格納されている要素を除かずに、履歴予測動きベクトル候補リストの最後にインター予測情報候補hMvpCandを追加する（図２８のステップＳ２１４６）。ここで、履歴予測動きベクトル候補リストの最後とは、０から数えてNumHmvpCand番目のHmvpCandList[NumHmvpCand]である。また、NumHmvpCandを１インクリメントして、本履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの要素シフトおよび追加処理を終了する。
【0150】
ここでは、履歴予測動きベクトル候補リストは予測動きベクトルモードとマージモードの両方に適用するものとするが、いずれか一方だけに適用してもよい。
【0151】
以上のように、履歴予測動きベクトル候補リストの更新においては、履歴予測動きベクトル候補リストに格納されている同一の要素を除いてから新たな要素を追加しているため、履歴予測動きベクトル候補リストに重複する要素は存在せず、履歴予測動きベクトル候補リストは全て異なる要素により構成される。
【0152】
図３１は履歴予測動きベクトル候補リストの更新処理の一例を説明する図である。６つの要素（インター予測情報）を登録済みの履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListに新たな要素を追加する場合、履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの前方の要素から順に新たなインター予測情報と比較して（図３１Ａ）、新たな要素が履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの先頭から３番目の要素HMVP2と同じ値であれば、履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListから要素HMVP2を削除して後方の要素HMVP3～HMVP5を前方に１つずつシフト（コピー）し、履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの最後に新たな要素を追加して（図３１Ｂ）、履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListの更新を完了する（図３１Ｃ）。
【0153】
＜履歴予測動きベクトル候補導出処理＞
次に、符号化側の通常予測動きベクトルモード導出部３０１の履歴予測動きベクトル候補導出部３２３、復号側の通常予測動きベクトルモード導出部４０１の履歴予測動きベクトル候補導出部４２３で共通の処理である図２０のステップＳ３０４の処理手順である履歴予測動きベクトル候補リストHmvpCandListからの履歴予測動きベクトル候補の導出方法について詳細に説明する。図２９は履歴予測動きベクトル候補導出処理手順を説明するフローチャートである。
【0154】
現在の予測動きベクトル候補の数numCurrMvpCandが予測動きベクトル候補リストmvpListLXの最大要素数（ここでは２とする）以上または履歴予測動きベクトル候補の数がNumHmvpCandの値が0の場合（図２９のステップＳ２２０１のＮＯ）、図２９のステップＳ２２０２からＳ２２０８の処理を省略し、履歴予測動きベクトル候補導出処理手順を終了する。現在の予測動きベクトル候補の数numCurrMvpCandが予測動きベクトル候補リストmvpListLXの最大要素数である２より小さい場合、かつ履歴予測動きベクトル候補の数NumHmvpCandの値が０より大きい場合（図２９のステップＳ２２０１のＹＥＳ）、図２９のステップＳ２２０２からＳ２２０８の処理を行う。
【0155】
続いて、インデックスｉが１から、４と履歴予測動きベクトル候補の数numCheckedHMVPCandのいずれか小さい値まで、図２９のステップＳ２２０３からＳ２２０７の処理を繰り返す（図２９のステップＳ２２０２～Ｓ２２０８）。現在の予測動きベクトル候補の数numCurrMvpCandが予測動きベクトル候補リストmvpListLXの最大要素数である２以上の場合（図２９のステップＳ２２０３：ＮＯ）、図２９のステップＳ２２０４からＳ２２０８の処理を省略し、本履歴予測動きベクトル候補導出処理手順を終了する。現在の予測動きベクトル候補の数numCurrMvpCandが予測動きベクトル候補リストmvpListLXの最大要素数である２より小さい場合（図２９のステップＳ２２０３：ＹＥＳ）、図２９のステップＳ２２０４以降の処理を行う。
【0156】
続いて、ステップＳ２２０５とＳ２２０６の処理をＹが０と１（Ｌ０とＬ１）についてそれぞれ行う（図２９のステップＳ２２０４～Ｓ２２０７）。現在の予測動きベクトル候補の数numCurrMvpCandが予測動きベクトル候補リストmvpListLXの最大要素数数である２以上の場合（図２９のステップＳ２２０５：ＮＯ）、図２９のステップＳ２２０６からＳ２２０８の処理を省略し、本履歴予測動きベクトル候補導出処理手順を終了する。現在の予測動きベクトル候補の数numCurrMvpCandが予測動きベクトル候補リストmvpListLXの最大要素数である２より小さい場合（図２９のステップＳ２２０５：ＹＥＳ）、図２９のステップＳ２２０６以降の処理を行う。
【0157】
続いて、ＬＹ予測の予測動きベクトル候補リストの０から数えてnumCurrMvpCand番目の要素mvpListLY[numCurrMvpCand ]に履歴予測動きベクトル候補HmvpCandList[NumHmvpCand - i]のLYの動きベクトルを追加し、現在の予測動きベクトル候補の数numCurrMvpCandを１インクリメントする（図２９のステップＳ２２０６）。
【0158】
以上の図２９のステップＳ２２０５からＳ２２０６の処理をＬ０とＬ１で双方ともに行う（図２９のステップＳ２２０４～Ｓ２２０７）。インデックスｉを１インクリメントし、インデックスｉが４と履歴予測動きベクトル候補の数NumHmvpCandのいずれか小さい値以下の場合、再びステップＳ２２０３以降の処理を行う（図２９のステップＳ２２０２～Ｓ２２０８）。
【0159】
本実施の形態においては、上述の通り、履歴予測動きベクトル候補導出処理においては、履歴予測動きベクトル候補リストの要素の動きベクトルと予測動きベクトル候補リストの要素の動きベクトルとの比較を行うことなく、履歴予測動きベクトル候補リストの要素の動きベクトルを予測動きベクトル候補リストへ追加する。
【0160】
このような構成を取ることにより、履歴予測動きベクトル候補の数が２以上であれば、履歴予測動きベクトル候補リスト候補導出処理が完了した後、予測動きベクトル候補リストが最大要素数に達することを保証することができる。また、動きベクトルが同一であるか否かを検査するための処理量と回路規模を削減することができる。
【0161】
通常予測動きベクトルモードは、予測動きベクトル候補リストに含まれる予測動きベクトル候補と差分ベクトルにより、処理対象ブロックの動き情報を決定するモードであり、差分ベクトルにより適切な動きベクトルを決定できる余地があるため、やむを得ず予測動きベクトル候補リストの要素が重複するような場合であっても、選択肢の減少による符号化効率の低下を最小限にとどめることができる。
【0162】
また、通常予測動きベクトルモードは、予測動きベクトル候補リストをＬ０予測とＬ１予測で別々に処理する。そのため、Ｌ０予測の予測動きベクトル候補リストでは要素が重複するような場合でも、Ｌ１予測の予測動きベクトル候補リストでは要素が重複しない場合もある。
【0163】
また、通常予測動きベクトルモードは、予測動きベクトル候補と参照インデックスを別々に処理する。そのため、予測動きベクトル候補リストでは要素が重複するような場合でも、参照インデックスには影響を与えない。
【0164】
また、予測動きベクトル候補リストには最大でも２個の要素しか含まれないため、予測動きベクトル候補リストの要素が重複するような場合であっても、減少する選択肢の数は１のみである。
【0165】
また、履歴予測動きベクトル候補リストには同一の要素は含まれないため、履歴予測動きベクトル候補リストの要素と予測動きベクトル候補リストの要素との比較が実質的に意味を持つのは、空間予測動きベクトル候補導出部４２１と時間予測動きベクトル候補導出部４２２で予測動きベクトル候補リストの要素が１つだけしか生成されなかった場合に限定されるため頻度が極めて少ない。
また、一般的に通常予測動きベクトルモードが選択されるのは、隣接するブロックとの動きが類似しない場合であり、履歴予測動きベクトル候補リストの要素は予測動きベクトル候補リストに既に追加されている要素と重複する可能性は低い。
【0166】
以上のような理由から、予測動きベクトル候補リストの要素が重複する場合でも、選択肢の減少による符号化効率の低下を抑制しながら、履歴予測動きベクトル候補の動きベクトルと予測動きベクトル候補の動きベクトルの比較処理を削減することができる。
【0167】
また、履歴予測動きベクトル候補リストを重複しない履歴予測動きベクトル候補で充填しておき、履歴予測動きベクトル候補リストの要素と予測動きベクトル候補リストの要素との比較を行うことなく、履歴予測動きベクトル候補リストの要素を予測動きベクトル候補リストへ追加することで、通常予測動きベクトルモード導出部３０１における履歴予測動きベクトル候補導出部３２３より後の予測動きベクトル補充部３２５の処理を省略することができる。
【0168】
＜履歴マージ候補導出処理＞
次に、符号化側の通常マージモード導出部３０２の履歴マージ候補導出部３４５、復号側の通常マージモード導出部４０２の履歴マージ候補導出部４４５で共通の処理である図２１のステップＳ４０４の処理手順である履歴マージ候補リストHmvpCandListからの履歴マージ候補の導出方法について詳細に説明する。図３０は履歴マージ候補導出処理手順を説明するフローチャートである。
【0169】
まず、初期化処理を行う（図３０のステップＳ２３０１）。isPruned[i]の0から(numCurrMergeCand -1)番目のそれぞれの要素にFALSEの値を設定し、変数numOrigMergeCandに現在のマージ候補リストに登録されている要素の数numCurrMergeCandを設定する。
【0170】
続いて、インデックスhMvpIdxの初期値を1に設定し、この初期値からNumHmvpCandまで、図３０のステップＳ２３０３からステップＳ２３１０までの追加処理を繰り返す（図３０のステップＳ２３０２～Ｓ２３１１）。現在のマージ候補リストに登録されている要素の数numCurrMergeCandが(最大マージ候補数MaxNumMergeCand-1)以下でなければ、マージ候補リストのすべての要素にマージ候補が追加されたので、本履歴マージ候補導出処理を終了する（図３０のステップＳ２３０３のＮＯ）。現在のマージ候補リストに登録されている要素の数numCurrMergeCandが(最大マージ候補数MaxNumMergeCand-1)以下の場合、ステップＳ２３０４以降の処理を行う。sameMotionにFALSE（偽）の値を設定する（図３０のステップＳ２３０４）。続いて、インデックスiの初期値を0に設定し、この初期値からnumOrigMergeCand-1まで図３０のステップＳ２３０６、Ｓ２３０７の処理を行う（図３０のＳ２３０５～Ｓ２３０８）。履歴動きベクトル予測候補リストの０から数えて(NumHmvpCand - hMvpIdx)番目の要素HmvpCandList[NumHmvpCand- hMvpIdx]がマージ候補リストの０から数えてi番目の要素mergeCandList[i]と同じ値か否かを比較する（図３０のステップＳ２３０６）。
【0171】
マージ候補の同じ値とはマージ候補が持つすべての構成要素（インター予測モード、参照インデックス、動きベクトル）の値が同じ場合にマージ候補が同じ値とする。マージ候補が同じ値、かつisPruned[i]がFALSEの場合（図３０のステップＳ２３０６のＹＥＳ）、sameMotionおよびisPruned[i]共にTRUE（真）を設定する（図３０のステップＳ２３０７）。同じ値でない場合（図３０のステップＳ２３０６のＮＯ）、ステップＳ２３０７の処理をスキップする。図３０のステップＳ２３０５からステップＳ２３０８までの繰り返し処理が完了したらsameMotionがFALSE（偽）か否かを比較し（図３０のステップＳ２３０９）、sameMotionが FALSE（偽）の場合（図３０のステップＳ２３０９のＹＥＳ）、すなわち履歴予測動きベクトル候補リストの０から数えて(NumHmvpCand - hMvpIdx)番目の要素HmvpCandList[NumHmvpCand - hMvpIdx]はmergeCandListに存在しないので、マージ候補リストのnumCurrMergeCand番目のmergeCandList[numCurrMergeCand]に履歴予測動きベクトル候補リストの０から数えて(NumHmvpCand - hMvpIdx)番目の要素HmvpCandList[NumHmvpCand - hMvpIdx]を追加し、numCurrMergeCandを1インクリメントする（図３０のステップＳ２３１０）。インデックスhMvpIdxを１インクリメントし（図３０のステップＳ２３０２）、図３０のステップＳ２３０２～Ｓ２３１１の繰り返し処理を行う。
履歴予測動きベクトル候補リストのすべての要素の確認が完了するか、マージ候補リストのすべての要素にマージ候補が追加されたら、本履歴マージ候補の導出処理を完了する。
【0172】
本実施の形態においては、上述の通り、履歴マージ候補導出処理においては、履歴予測動きベクトル候補リストの要素と現在のマージ候補リストの要素との比較を行い、現在のマージ候補リストに存在しない履歴予測動きベクトル候補リストの要素のみをマージ候補リストに追加する。
【0173】
通常マージモードは、通常予測動きベクトルモードと異なり、差分ベクトルを用いずに処理対象ブロックの動き情報を直接に決定するモードであるため、現在のマージ候補リストの要素と重複する履歴マージ候補リストの要素の追加を禁止することにより、符号化効率を向上させることができる。ここでは、履歴予測動きベクトル候補リストの要素と現在のマージ候補リストの全ての候補同士を比較したとしたが、少なくとも履歴予測動きベクトル候補リストの要素と現在のマージ候補リストの要素とを比較して符号化効率を向上させることができれば、これに限定されない。
【0174】
例えば、比較する履歴予測動きベクトル候補リストの要素の数を１や２などに制限してもよい。また、比較する現在のマージ候補リストの要素の数を１や２に限定してもよい。また、通常マージモードでは、マージ候補リストにはＬ０予測の動きベクトルとＬ１予測の動きベクトルの両方が含まれる。そのため、通常予測動きベクトルモードのように、Ｌ０予測の予測動きベクトルとＬ１予測の予測動きベクトルを別々に調整することができない。
【0175】
また、通常マージモードは、マージ候補リストにはＬ０予測の参照インデックスとＬ１予測の参照インデックスの両方が含まれる。そのため、通常予測動きベクトルモードのように、Ｌ０予測の参照インデックスとＬ１予測の参照インデックスを別々に調整することができない。
【0176】
また、マージ候補リストには予測動きベクトル候補リストよりも多い最大で６個の要素が含まれるため、マージ候補リスト内に重複する要素を追加した場合、マージ候補リスト内に重複する要素の数が増え、マージ候補リストを効率的に利用できない。
【0177】
また、マージ候補リストに追加される履歴予測動きベクトル候補リストの要素は、履歴予測動きベクトル候補リストの要素の中で最も後に追加された要素である。そのため、マージ候補リストに追加される履歴予測動きベクトル候補リストの要素は、処理対象の符号化ブロックと空間的に最も近い動き情報となる。一般的に、通常マージモードが選択されるのは、隣接するブロックとの動きが類似している場合であり、履歴予測動きベクトル候補リストの要素はマージ候補リストに既に追加されている要素と重複する可能性が高くなる。
【0178】
以上のような課題に対処するため、マージ候補リストの要素と重複する履歴予測動きベクトル候補リストの要素の追加を禁止して、有効な選択要素を増加させることにより、符号化効率を向上させることができる。
【0179】
また、マージ候補リストに含めることのできる要素の最大数である６を予測動きベクトル候補リストに含めることのできる要素の最大数である２より大きくすることで、通常マージモードの選択確率を高めることで、予測動きベクトル候補リストの要素の重複による符号化効率の低下を抑制しながら、履歴予測動きベクトル候補の動きベクトルと予測動きベクトル候補の動きベクトルの比較処理を削減することができる。
【0180】
また、空間マージ候補に加えて、時間マージ候補、履歴マージ候補、平均マージ候補、ゼロマージ候補などの多様なマージ候補を含めて、通常マージモードの選択確率を高めることで、予測動きベクトル候補リストの要素の重複による符号化効率の低下を抑制しながら、履歴予測動きベクトル候補の動きベクトルと予測動きベクトル候補の動きベクトルの比較処理を削減することができる。
【0181】
＜動き補償予測処理＞
動き補償予測部３０６は、符号化において現在予測処理の対象となっているブロックの位置およびサイズを取得する。また、動き補償予測部３０６は、インター予測情報をインター予測モード判定部３０５から取得する。取得したインター予測情報から参照インデックスおよび動きベクトルを導出し、復号画像メモリ１０４内の参照インデックスで特定される参照ピクチャを、動きベクトルの分だけ予測ブロックの画像信号と同一位置より移動させた位置の画像信号を取得した後に予測信号を生成する。
【0182】
インター予測におけるインター予測モードがL0予測やL1予測のような、単一の参照ピクチャからの予測の場合には、１つの参照ピクチャから取得した予測信号を動き補償予測信号とし、インター予測モードがBI予測のような、予測モードが２つの参照ピクチャからの予測の場合には、２つの参照ピクチャから取得した予測信号を重みづけ平均したものを動き補償予測信号とし、動き補償予測信号を予測方法決定部１０５に供給する。ここでは双予測の重みづけ平均の比率を１：１とするが、他の比率を用いて重みづけ平均を行っても良い。例えば、予測対象となっているピクチャと参照ピクチャとのピクチャ間隔が近いものほど重みづけの比率が大きくなるようにしてもよい。また、重みづけ比率の算出をピクチャ間隔の組み合わせと重みづけ比率との対応表を用いて行うようにしても良い。
【0183】
動き補償予測部４０６は、符号化側の動き補償予測部３０６と同様の機能をもつ。動き補償予測部４０６は、インター予測情報を、通常予測動きベクトルモード導出部４０１、通常マージモード導出部４０２、サブブロック予測動きベクトルモード導出部４０３、サブブロックマージモード導出部４０４から、スイッチ４０８を介して取得する。動き補償予測部４０６は、得られた動き補償予測信号を、復号画像信号重畳部２０７に供給する。
【0184】
＜インター予測モードについて＞
単一の参照ピクチャからの予測を行う処理を単予測と定義し、単予測の場合はＬ０予測またはＬ１予測という、参照リストＬ０、Ｌ１に登録された２つの参照ピクチャのいずれか一方を利用した予測を行う。
【0185】
図３２は単予測であってＬ０の参照ピクチャ（ＲｅｆＬ０Ｐｉｃ）が処理対象ピクチャ（ＣｕｒＰｉｃ）より前の時刻にある場合を示している。図３３は単予測であってＬ０予測の参照ピクチャが処理対象ピクチャより後の時刻にある場合を示している。同様に、図３２および図３３のＬ０予測の参照ピクチャをＬ１予測の参照ピクチャ（ＲｅｆＬ１Ｐｉｃ）に置き換えて単予測を行うこともできる。
【0186】
２つの参照ピクチャからの予測を行う処理を双予測と定義し、双予測の場合はＬ０予測とＬ１予測の双方を利用してＢＩ予測と表現する。図３４は双予測であってＬ０予測の参照ピクチャが処理対象ピクチャより前の時刻にあって、Ｌ１予測の参照ピクチャが処理対象ピクチャより後の時刻にある場合を示している。図３５は双予測であってＬ０予測の参照ピクチャとＬ１予測の参照ピクチャが処理対象ピクチャより前の時刻にある場合を示している。図３６は双予測であってＬ０予測の参照ピクチャとＬ１予測の参照ピクチャが処理対象ピクチャより後の時刻にある場合を示している。
【0187】
このように、Ｌ０／Ｌ１の予測種別と時間の関係は、Ｌ０が過去方向、Ｌ１が未来方向とは限定されずに用いることが可能である。また双予測の場合に、同一の参照ピクチャを用いてＬ０予測及びＬ１予測のそれぞれを行ってもよい。なお、動き補償予測を単予測で行うか双予測で行うかの判断は、例えばＬ０予測を利用するか否か及びＬ１予測を利用するか否かを示す情報（例えば、フラグ）に基づき判断される。
【0188】
＜参照インデックスについて＞
本発明の実施の形態では、動き補償予測の精度向上のために、動き補償予測において複数の参照ピクチャの中から最適な参照ピクチャを選択することを可能とする。そのため、動き補償予測で利用した参照ピクチャを参照インデックスとして利用するとともに、参照インデックスを差分動きベクトルとともにビットストリーム中に符号化する。
【0189】
＜通常予測動きベクトルモードに基づく動き補償処理＞
動き補償予測部３０６は、図１６の符号化側におけるインター予測部１０２でも示されるように、インター予測モード判定部３０５において、通常予測動きベクトルモード導出部３０１によるインター予測情報が選択された場合には、このインター予測情報をインター予測モード判定部３０５から取得し、現在処理対象となっているブロックのインター予測モード、参照インデックス、動きベクトルを導出し、動き補償予測信号を生成する。生成された動き補償予測信号は、予測方法決定部１０５に供給される。
【0190】
同様に、動き補償予測部４０６は、図２２の復号側におけるインター予測部２０３でも示されるように、復号の過程でスイッチ４０８が通常予測動きベクトルモード導出部４０１に接続された場合には、通常予測動きベクトルモード導出部４０１によるインター予測情報を取得し、現在処理対象となっているブロックのインター予測モード、参照インデックス、動きベクトルを導出し、動き補償予測信号を生成する。生成された動き補償予測信号は、復号画像信号重畳部２０７に供給される。
【0191】
＜通常マージモードに基づく動き補償処理＞
動き補償予測部３０６は、図１６の符号化側におけるインター予測部１０２でも示されるように、インター予測モード判定部３０５において、通常マージモード導出部３０２によるインター予測情報が選択された場合には、このインター予測情報をインター予測モード判定部３０５から取得し、現在処理対象となっているブロックのインター予測モード、参照インデックス、動きベクトルを導出し、動き補償予測信号を生成する。生成された動き補償予測信号は、予測方法決定部１０５に供給される。
【0192】
同様に、動き補償予測部４０６は、図２２の復号側におけるインター予測部２０３でも示されるように、復号の過程でスイッチ４０８が通常マージモード導出部４０２に接続された場合には、通常マージモード導出部４０２によるインター予測情報を取得し、現在処理対象となっているブロックのインター予測モード、参照インデックス、動きベクトルを導出し、動き補償予測信号を生成する。生成された動き補償予測信号は、復号画像信号重畳部２０７に供給される。
【0193】
＜サブブロック予測動きベクトルモードに基づく動き補償処理＞
動き補償予測部３０６は、図１６の符号化側におけるインター予測部１０２でも示されるように、インター予測モード判定部３０５において、サブブロック予測動きベクトルモード導出部３０３によるインター予測情報が選択された場合には、このインター予測情報をインター予測モード判定部３０５から取得し、現在処理対象となっているブロックのインター予測モード、参照インデックス、動きベクトルを導出し、動き補償予測信号を生成する。生成された動き補償予測信号は、予測方法決定部１０５に供給される。
【0194】
同様に、動き補償予測部４０６は、図２２の復号側におけるインター予測部２０３でも示されるように、復号の過程でスイッチ４０８がサブブロック予測動きベクトルモード導出部４０３に接続された場合には、サブブロック予測動きベクトルモード導出部４０３によるインター予測情報を取得し、現在処理対象となっているブロックのインター予測モード、参照インデックス、動きベクトルを導出し、動き補償予測信号を生成する。生成された動き補償予測信号は、復号画像信号重畳部２０７に供給される。
【0195】
＜サブブロックマージモードに基づく動き補償処理＞
動き補償予測部３０６は、図１６の符号化側におけるインター予測部１０２でも示されるように、インター予測モード判定部３０５において、サブブロックマージモード導出部３０４によるインター予測情報が選択された場合には、このインター予測情報をインター予測モード判定部３０５から取得し、現在処理対象となっているブロックのインター予測モード、参照インデックス、動きベクトルを導出し、動き補償予測信号を生成する。生成された動き補償予測信号は、予測方法決定部１０５に供給される。
【0196】
同様に、動き補償予測部４０６は、図２２の復号側におけるインター予測部２０３でも示されるように、復号の過程でスイッチ４０８がサブブロックマージモード導出部４０４に接続された場合には、サブブロックマージモード導出部４０４によるインター予測情報を取得し、現在処理対象となっているブロックのインター予測モード、参照インデックス、動きベクトルを導出し、動き補償予測信号を生成する。生成された動き補償予測信号は、復号画像信号重畳部２０７に供給される。
【0197】
＜アフィン変換予測に基づく動き補償処理＞
通常予測動きベクトルモード、および通常マージモードでは、以下のフラグに基づいてアフィンモデルによる動き補償が利用できる。以下のフラグは、符号化処理においてインター予測モード判定部３０５により決定されるインター予測の条件に基づいて以下のフラグに反映され、ビットストリーム中に符号化される。復号処理においては、ビットストリーム中の以下のフラグに基づいてアフィンモデルによる動き補償を行うか否かを特定する。
【0198】
sps_affine_enabled_flagは、インター予測において、アフィンモデルによる動き補償が利用できるか否かを表す。sps_affine_enabled_flagが０であれば、シーケンス単位でアフィンモデルによる動き補償ではないように抑制される。また、inter_affine_flag とcu_affine_type_flag は、符号化ビデオシーケンスのＣＵ（符号化ブロック）シンタックスにおいて伝送されない。sps_affine_enabled_flagが１であれば、符号化ビデオシーケンスにおいてアフィンモデルによる動き補償を利用できる。
【0199】
sps_affine_type_flagは、インター予測において、6パラメータアフィンモデルによる動き補償が利用できるか否かを表す。sps_affine_type_flagが０であれば、6パラメータアフィンモデルによる動き補償ではないように抑制される。また、cu_affine_type_flagは、符号化ビデオシーケンスのＣＵシンタックスにおいて伝送されない。sps_affine_type_flagが１であれば、符号化ビデオシーケンスにおいて6パラメータアフィンモデルによる動き補償を利用できる。sps_affine_type_flagが存在しない場合には、０であるものとする。
【0200】
PまたはBスライスを復号している場合、現在処理対象となっているＣＵにおいて、inter_affine_flagが１であれば、現在処理対象となっているＣＵの動き補償予測信号を生成するために、アフィンモデルによる動き補償が用いられる。inter_affine_flagが０であれば、現在処理対象となっているＣＵにアフィンモデルは用いられない。inter_affine_flagが存在しない場合には、０であるものとする。
【0201】
PまたはBスライスを復号している場合、現在処理対象となっているＣＵにおいて、cu_affine_type_flagが１であれば、現在処理対象となっているＣＵの動き補償予測信号を生成するために、6パラメータアフィンモデルによる動き補償が用いられる。cu_affine_type_flagが０であれば、現在処理対象となっているＣＵの動き補償予測信号を生成するために、4パラメータアフィンモデルによる動き補償が用いられる。
【0202】
アフィンモデルによる動き補償では、サブブロック単位で参照インデックスや動きベクトルが導出されることから、サブブロック単位で処理対象となっている参照インデックスや動きベクトルを用いて動き補償予測信号を生成する。
【0203】
4パラメータアフィンモデルは２つの制御点のそれぞれの動きベクトルの水平成分及び垂直成分の４つのパラメータからサブブロックの動きベクトルを導出し、サブブロック単位で動き補償を行うモードである。
【0204】
＜変形例１＞
本実施の形態の変形例１について説明する。本変形例は本実施の形態とはマージ差分動きベクトルモードが追加されていることが異なり、本実施の形態とは異なる点のみ説明する。図１２のumve_flagが1であれば、マージ差分動きベクトルモードとなり、umve_flagが0であれば、通常マージモードとなる。
【0205】
続いて、マージ差分動きベクトルモードの動作について説明する。マージ候補の上位２つ（マージ候補リスト内のマージインデックスが０および１のマージ候補）のいずれか１つのマージ候補のＬ０予測の動きベクトルとＬ１予測の動きベクトルのそれぞれに対して、１つのマージ差分動きベクトルを加算することができるモードである。
【0206】
なお、マージ差分動きベクトルモードの場合には、マージ差分動きベクトルはビット列符号化部１０８で符号化され、ビット列復号部２０１で復号される。
【0207】
以上のように、マージ候補リストはマージ差分動きベクトルモードにも利用されるため、マージ候補リストの要素と重複する履歴予測動きベクトル候補リストの要素の追加を禁止して、有効な選択要素を増加させることにより、符号化効率を向上させることができる。
【0208】
また、マージ差分動きベクトルモードを追加して通常予測動きベクトルモードの選択確率を下げることで、予測動きベクトル候補リストの要素の重複による符号化効率の低下を抑制しながら、履歴予測動きベクトル候補の動きベクトルと予測動きベクトル候補の動きベクトルの比較処理を削減できる。
【0209】
＜変形例２＞
本実施の形態の変形例２について説明する。本変形例は本実施の形態とは図２９で示される履歴予測動きベクトル候補導出部３２３及び４２３の動作が異なり、本実施の形態とは異なる点のみ説明する。図４１は変形例２の履歴予測動きベクトル候補導出処理手順を説明するフローチャートである。図４１は図２９とはステップＳ２２０９が追加されていることが異なる。図２９は図４１のステップＳ２２０９以外は同じ動作である。
【0210】
【0211】
履歴予測動きベクトル候補HmvpCandList[NumHmvpCand - i]のLYの参照インデックスと処理対象の符号化ブロックのLYの参照インデックスが同一であるか否かを検査し（図４１のステップＳ２２０９）、履歴予測動きベクトル候補HmvpCandList[NumHmvpCand - i]のLYの参照インデックスと処理対象の符号化ブロックのLYの参照インデックスが同一であれば（図４１のステップＳ２２０９のＹＥＳ）、Ｓ２２０６に進む。履歴予測動きベクトル候補HmvpCandList[NumHmvpCand - i]のLYの参照インデックスと処理対象の符号化ブロックのLYの参照インデックスが同一でなければ（図４１のステップＳ２２０９のＮＯ）、Ｓ２２０７に進む。
【0212】
以上のように、履歴予測動きベクトル候補のLYの参照インデックスと処理対象の符号化ブロックのLYの参照インデックスが同一である場合に、履歴予測動きベクトル候補の動きベクトルをLY予測の予測動きベクトル候補リストに追加することで、履歴予測動きベクトル候補の動きベクトルと予測動きベクトル候補の動きベクトルとの比較を行うことなく、精度の高い履歴予測動きベクトル候補を予測動きベクトル候補リストに追加できる。
【0213】
本実施の形態では、履歴予測動きベクトル候補導出処理においては、履歴予測動きベクトル候補リストの要素と予測動きベクトル候補リストの要素との比較を行うことなく、履歴予測動きベクトル候補リストの要素を予測動きベクトル候補リストへ追加する一方、履歴マージ候補導出処理においては、履歴マージ候補リストの要素とマージリストの要素との比較を行い、マージリストに存在しない履歴マージ候補リストのみをマージリストに追加する。上記構成を取ることにより以下の効果を得ることができる。
【0214】
１．履歴予測動きベクトル候補リスト候補導出処理において、追加の候補導出処理を行う必要がなく、処理量、回路規模を削減することができるとともに、やむを得ず予測動きベクトル候補リストの要素が重複するような場合であっても、選択肢の減少による符号化効率の低下を最小限にとどめることができる。
【0215】
２．履歴マージ候補導出処理においては、マージリストの要素と重複する履歴マージ候補リストの要素の追加を禁止することにより、差分ベクトルを用いずに処理対象ブロックの動き情報を決定する通常マージモードにおいて、適切なマージ候補リストを構築することができ、符号化効率を向上させることができる。
【0216】
３．履歴予測動きベクトル候補リストを重複しない履歴予測動きベクトル候補で充填しておくこと、通常マージモード導出部３０２における履歴マージ候補導出部３４５より後のマージ候補補充部３４６の処理を省略することができ、処理量を削減することができる。
【0217】
４．履歴予測動きベクトル候補リストを重複しない履歴予測動きベクトル候補で充填しておき、且つ履歴予測動きベクトル候補リストの要素と予測動きベクトル候補リストの要素との比較を行うことなく、履歴予測動きベクトル候補リストの要素を予測動きベクトル候補リストへ追加することで、通常予測動きベクトルモード導出部３０１における履歴予測動きベクトル候補導出部３２３より後の予測動きベクトル補充部３２５の処理を省略することができる。
【0218】
以上に述べた全ての実施の形態は、複数を組み合わせても良い。
【0219】
以上に述べた全ての実施の形態において、画像符号化装置が出力するビットストリームは、実施の形態で用いられた符号化方法に応じて復号することができるように特定のデータフォーマットを有している。また、この画像符号化装置に対応する画像復号装置は、この特定のデータフォーマットのビットストリームを復号することができる。
【0220】
画像符号化装置と画像復号装置の間でビットストリームをやりとりするために、有線または無線のネットワークが用いられる場合、通信路の伝送形態に適したデータ形式にビットストリームを変換して伝送してもよい。その場合、画像符号化装置が出力するビットストリームを通信路の伝送形態に適したデータ形式の符号化データに変換してネットワークに送信する送信装置と、ネットワークから符号化データを受信してビットストリームに復元して画像復号装置に供給する受信装置とが設けられる。送信装置は、画像符号化装置が出力するビットストリームをバッファするメモリと、ビットストリームをパケット化するパケット処理部と、ネットワークを介してパケット化された符号化データを送信する送信部とを含む。受信装置は、ネットワークを介してパケット化された符号化データを受信する受信部と、受信された符号化データをバッファするメモリと、符号化データをパケット処理してビットストリームを生成し、画像復号装置に提供するパケット処理部とを含む。
【0221】
また、画像復号装置で復号された画像を表示する表示部を構成に追加することで、表示装置としても良い。その場合、表示部は、復号画像信号重畳部２０７により生成され、復号画像メモリ２０８に格納された復号画像信号を読み出して画面に表示する。
【0222】
また、撮像部を構成に追加し、撮像した画像を画像符号化装置に入力することで、撮像装置としても良い。その場合、撮像部は、撮像した画像信号をブロック分割部１０１に入力する。
【0223】
図３７に、本実施の形態の符号化復号装置のハードウェア構成の一例を示す。符号化復号装置は、本発明の実施の形態に係る画像符号化装置、および画像復号装置の構成を包含する。係る符号化復号装置９０００は、ＣＰＵ９００１、コーデックＩＣ９００２、Ｉ／Ｏインターフェース９００３、メモリ９００４、光学ディスクドライブ９００５、ネットワークインターフェース９００６、ビデオインターフェース９００９を有し、各部はバス９０１０により接続される。
【0224】
画像符号化部９００７と画像復号部９００８は、典型的にはコーデックＩＣ９００２として実装される。本発明の実施の形態に係る画像符号化装置の画像符号化処理は、画像符号化部９００７により実行され、本発明の実施の形態に係る画像復号装置における画像復号処理は、画像復号部９００８により実行される。Ｉ／Ｏインターフェース９００３は、例えばＵＳＢインターフェースにより実現され、外部のキーボード９１０４、マウス９１０５等と接続する。ＣＰＵ９００１は、Ｉ／Ｏインターフェース９００３を介して入力したユーザー操作に基づき、ユーザーの所望する動作を実行するように符号化復号装置９０００を制御する。キーボード９１０４、マウス９１０５等によるユーザーの操作としては、符号化、復号のどちらの機能を実行するかの選択、符号化品質の設定、ビットストリームの入出力先、画像の入出力先等がある。
【0225】
ユーザーがディスク記録媒体９１００に記録された画像を再生する操作を所望する場合、光学ディスクドライブ９００５は、挿入されたディスク記録媒体９１００からビットストリームを読出し、読み出したビットストリームを、バス９０１０を介してコーデックＩＣ９００２の画像復号部９００８に送る。画像復号部９００８は入力したビットストリームに対して本発明の実施の形態に係る画像復号装置における画像復号処理を実行し、復号画像を、ビデオインターフェース９００９を介して外部のモニタ９１０３へ送る。また、符号化復号装置９０００は、ネットワークインターフェース９００６を有し、ネットワーク９１０１を介して、外部の配信サーバ９１０６や、携帯端末９１０７と接続可能である。ユーザーがディスク記録媒体９１００に記録された画像に変えて、配信サーバ９１０６や携帯端末９１０７に記録された画像を再生することを所望する場合は、ネットワークインターフェース９００６は、入力されたディスク記録媒体９１００からビットストリームを読出すことに変えて、ネットワーク９１０１よりビットストリームを取得する。また、ユーザーがメモリ９００４に記録された画像を再生することを所望する場合は、メモリ９００４に記録されたビットストリームに対して、本発明の実施の形態に係る画像復号装置における画像復号処理を実行する。
【0226】
ユーザーが外部のカメラ９１０２で撮像した画像を符号化しメモリ９００４に記録する操作を所望する場合、ビデオインターフェース９００９は、カメラ９１０２から画像を入力し、バス９０１０を介し、コーデックＩＣ９００２の画像符号化部９００７に送る。画像符号化部９００７は、ビデオインターフェース９００９を介して入力した画像に対して本発明の実施の形態に係る画像符号化装置における画像符号化処理を実行し、ビットストリームを作成する。そしてビットストリームを、バス９０１０を介し、メモリ９００４へ送る。ユーザーがメモリ９００４に変えて、ディスク記録媒体９１００にビットストリームを記録することを所望する場合は、光学ディスクドライブ９００５は、挿入されたディスク記録媒体９１００に対しビットストリームの書き出しを行う。
【0227】
画像符号化装置を有し画像復号装置を有さないハードウェア構成や、画像復号装置を有し画像符号化装置を有さないハードウェア構成を実現することも可能である。そのようなハードウェア構成は、例えばコーデックＩＣ９００２が、画像符号化部９００７、または画像復号部９００８にそれぞれ置き換わることにより実現される。
【0228】
以上の符号化及び復号に関する処理は、ハードウェアを用いた伝送、蓄積、受信装置として実現しても良いのは勿論のこと、ＲＯＭ（リード・オンリー・メモリ）やフラッシュメモリ等に記憶されているファームウェアや、コンピュータ等のソフトウェアによって実現しても良い。そのファームウェアプログラム、ソフトウェアプログラムをコンピュータ等で読み取り可能な記録媒体に記録して提供しても良いし、有線あるいは無線のネットワークを通してサーバから提供しても良いし、地上波あるいは衛星ディジタル放送のデータ放送として提供しても良い。
【0229】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。実施の形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【符号の説明】
【0230】
１００ 画像符号化装置、 １０１ ブロック分割部、 １０２ インター予測部、 １０３ イントラ予測部、１０４ 復号画像メモリ、 １０５ 予測方法決定部、 １０６ 残差生成部、 １０７ 直交変換・量子化部、 １０８ ビット列符号化部、 １０９ 逆量子化・逆直交変換部、 １１０ 復号画像信号重畳部、 １１１ 符号化情報格納メモリ、 ２００ 画像復号装置、 ２０１ ビット列復号部、 ２０２ ブロック分割部、 ２０３ インター予測部 ２０４ イントラ予測部、 ２０５ 符号化情報格納メモリ ２０６ 逆量子化・逆直交変換部、 ２０７ 復号画像信号重畳部、 ２０８ 復号画像メモリ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図6D】
【図6E】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10A】
【図10B】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31A】
【図31B】
【図31C】
【図32】
【図33】
【図34】
【図35】
【図36】
【図37】
【図38】
【図39】
【図40】
【図41】