DE19711670A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Codieren des Umrisses eines Gegenstandes unter Verwendung des Flächenschwerpunktes - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zum Codieren des Umrisses eines Gegenstandes unter Verwendung des FlächenschwerpunktesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrich
tung zum Codieren des Umrisses eines Gegenstandes unter
Verwendung des Flächenschwerpunktes. Die Erfindung befaßt
sich insbesondere mit einem Verfahren zum Codieren des Um
risses eines Gegenstandes, bei dem die Abstände zwischen dem
Flächenschwerpunkt und Randbildpunkten am Umriß des Gegen
standes der Reihe nach gemessen werden und die Abstände
codiert werden, sowie mit einer Vorrichtung, die sich zur
Durchführung dieses Verfahrens eignet.
Das Codieren des Umrisses eines Gegenstandes ist we
sentlich für die Objektcodierung sowohl für stehende Bilder
als auch für Bewegtbilder. Insbesondere bei der Codierung
mit einer niedrigen Bit-Rate, wie beispielsweise der MPEG4-
Codierung, muß das Codierungsschema eine hohe Kompressions
rate zeigen, um die Bit-Mengen der codierten Daten so klein
wie möglich zu halten, während dennoch eine detaillierte
Wiedergabe des ursprünglichen Umrisses geliefert werden
soll.
Die in weitestem Umfang verwandte Umrißcodierung ist
eine Kettencodierung, die üblicherweise bei Computergraphi
ken verwandt wird. Bei der Kettencodierung wird ein Codewort
für jede Richtung (unter 360°) festgelegt und wird ein Umriß
in einer gegebenen Richtung verfolgt und unter Verwendung
des für diese Richtung festgelegten Codeworts codiert. Die
Kettencodierung führt jedoch zu zu großen Bit-Mengen und
bereitet Schwierigkeiten hinsichtlich der Berücksichtigung
der zeitlichen Redundanz in der Bildfolge, wie sie bei einem
Bewegtbild auftritt, obwohl kein Umrißinformationsverlust
auftritt und der ursprüngliche Umriß genau rückgewonnen
wird.
Um die Schwierigkeiten bei der Kettencodierung zu über
winden, sind bereits mehrere Verfahren vorgeschlagen worden,
die einen Kompromiß zwischen der Genauigkeit und der Bit-
Menge darstellen. Obwohl derartige Verfahren die erzeugten
Bit-Mengen verringern können, bestehen die grundsätzlichen
Nachteile der Kettencodierung weiter. Es gibt viele Bildver
arbeitungsanwendungen, bei denen lediglich eine grobe Wie
dergabe des Umrisses eine Gegenstandes ausreicht. Bei der
artigen Anwendungen werden statt des Kettencodierverfahrens,
das von erheblichen Bit-Mengen begleitet ist, andere Umriß
codierverfahren verwandt, bei denen die Bit-Mengen zum Co
dieren des Umrisses geringer sind, was jedoch auf Kosten der
Vollständigkeit der gelieferten Umrißinformation geht. Ein
derartiges Verfahren ist die Polygonalapproximation, bei der
der gesamte Umriß eines Gegenstandes über einen inneren oder
äußeren Polygonzug approximiert wird. Abgesehen von dem
erheblichen Vorteil in der Bit-Ökonomie liefert die Polygo
nalapproximation jedoch nur eine sehr grobe Wiedergabe des
Umrisses.
Um die Schwierigkeit der Polygonalapproximation zu
umgehen, wird ein Spline-Approximationsverfahren benutzt.
Während beim herkömmlichen Polygonalapproximationsverfahren
der Umriß über Liniensegmente approximiert wird, erzielt die
Spline-Approximation eine genauere Umrißwiedergabe mit der
gleichen Anzahl von Bit, indem nichtlineare Elemente, das
heißt Kurvenstücke, verwandt werden. Die Spline-Approxima
tion kann inzwischen durch eine diskrete Sinustransformation
DST ersetzt werden, die eine detaillierte Wiedergabe eines
komplexeren Umrisses bei der gleichen Effektivität der Poly
gonalapproximation liefert.
Fig. 1 der zugehörigen Zeichnung zeigt das Prinzip
eines Umrißcodierverfahrens, das eine Kombination der Poly
gonalapproximation und der diskreten Sinustransformation
verwendet. Ein Umriß wird in vier Umrißsegmente aufgeteilt,
und jedes Umrißsegment wird als Liniensegment durch die
Polygonalapproximation approximiert. Nach der Segmentierung
oder Linienapproximation, das heißt nach der Polygonalap
proximation, wird ein Approximationsfehler, der gleich dem
Abstand zwischen dem Umrißsegment und dem Liniensegment des
Polygonalzuges ist, an einer bestimmten Anzahl von Stellen
oder an bestimmten Winkeln entlang des Umrisses abgegriffen.
Die abgegriffenen Fehlerwerte werden mittels der Ausführung
einer diskreten Sinustransformation und Quantisierung co
diert. Diese Codierung zeigt einen niedrigen Bit-Verbrauch
und kann den Umriß genauer wiedergeben.
Alle oben beschriebenen Codierverfahren sind jedoch auf
die Umrißcodierung nur für bewegungslose Bilder, das heißt
Standbilder, beschränkt.
Da bei einem Bewegtbild jeder Gegenstand in den aufein
anderfolgenden Teilbildern nahezu die gleiche Form und nahe
zu die gleiche Position beibehält, besteht im Umriß des
Gegenstandes gleichfalls eine zeitliche Redundanz. Die Ef
fektivität der Umrißcodierung für ein Bewegtbild kann daher
dadurch verbessert werden, daß der Vorteil einer derartigen
zeitlichen Redundanz ausgenutzt wird. Bei einem Beispiel
einer Objektumrißcodierung eines Bewegtbildes wird der Ge
genstand eines k-ten Teilbildes auf den Gegenstand eines
(k-1)-ten Teilbildes gestapelt. Dann werden die Teile des
Umrisses, die nicht doppelt vorhanden sind, extrahiert und
kettencodiert. Wenn sich jedoch die Umrisse schnell ändern,
gibt es so viele zu codierende Umrißsegmente und sollten die
Ausgangspunktkoordinaten so häufig codiert werden, daß
schließlich der Codierungswirkungsgrad beeinträchtigt ist.
Um diese Schwierigkeiten zu überwinden, soll durch die
Erfindung ein Umrißcodierverfahren zum Codieren von Bewegt
bildern sowie bewegungslosen Bildern geschaffen werden, bei
dem die Abstände zwischen einem Flächenschwerpunkt und Rand
bildpunkten des Umrisses eines Gegenstandes der Reihe nach
gemessen und codiert werden.
Durch die Erfindung soll weiterhin eine Bildcodiervor
richtung geschaffen werden, mit der das obige Verfahren
durchgeführt werden kann.
Dazu umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren zum Codieren
des Umrisses eines Gegenstandes unter Verwendung des Flä
chenschwerpunktes die Schritte: Bestimmen des Flächenschwer
punktes von Punkten innerhalb eines Gegenstandes, Bestimmen
eines Zuwachswinkels zum Abgriff, Bilden der Abstände zwi
schen dem Flächenschwerpunkt und Randbildpunkten am Umriß
des Gegenstandes, indem der Winkel um den Zuwachswinkel
geändert wird, und Codieren der Abstände und einer Koordina
te des Flächenschwerpunktes.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
Verfahrens zum Codieren des Umrisses eines Gegenstandes
unter Verwendung des Flächenschwerpunktes umfaßt die Schrit
te: Bestimmen des Flächenschwerpunktes von Punkten im Inne
ren des Gegenstandes, Bestimmen eines Zuwachswinkels für den
Abgriff, Bilden der Abstände zwischen dem Flächenschwerpunkt
und Randbildpunkten am Umriß des Gegenstandes, indem ein
Winkel um den Zuwachswinkel geändert wird, und Codieren des
Unterschiedes zwischen dem Abstand des Flächenschwerpunktes
und den Randbildpunkten am Umriß des Gegenstandes im aktuel
len Teilbild und im vorhergehenden Teilbild und des Unter
schiedes zwischen einer Koordinate des Flächenschwerpunktes
des Gegenstandes im aktuellen Teilbild und im vorhergehenden
Teilbild.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Codieren des Um
risses eines Gegenstandes unter Verwendung des Flächen
schwerpunktes umfaßt eine Abstandsextrahiereinrichtung zum
Extrahieren der Abstände zwischen dem Flächenschwerpunkt von
Punkten im Inneren des Gegenstandes und den Randbildpunkten
am Umriß des Gegenstandes, indem ein Winkel um einen Zu
wachswinkel geändert wird, und Einrichtungen zum Codieren
des Unterschiedes zwischen dem Abstand des Flächenschwer
punktes und den Randbildpunkten am Umriß des Gegenstandes im
aktuellen Teilbild, der von der Abstandsextrahiereinrichtung
ausgegeben wird, und dem entsprechenden Abstand im vorherge
henden Teilbild, und des Unterschiedes zwischen einer Koor
dinate des Flächenschwerpunktes des Gegenstandes im aktuel
len Teilbild und im vorhergehenden Teilbild.
Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein
besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 des Prinzip eines Umrißcodierverfahrens, das
eine Kombination einer Polygonalapproximation und einer
diskreten Sinustransformation verwendet,
Fig. 2 ein Flußdiagramm zur Erläuterung des Ausfüh
rungsbeispiels des erfindungsgemäßen Umrißcodierverfahrens
für ein bewegungsloses Bild,
Fig. 3 ein Beispiel der Festlegung eines neuen Flächen
schwerpunktes, wenn der Flächenschwerpunkt nicht in das
Innere eines Gegenstandes fällt,
Fig. 4A ein Beispiel mehrerer Abstände zwischen einem
Umriß und einem Flächenschwerpunkt bei einem bestimmten
Winkel,
Fig. 4B ein Beispiel eines Umrisses, der unter Verwen
dung der Abstandsinformation von Fig. 4A codiert wurde,
Fig. 4C die Fehler zwischen dem ursprünglichen Umriß
und dem wiederhergestellten Umriß,
Fig. 5 ein Beispiel der Abstände zwischen einem Flä
chenschwerpunkt und den Randbildpunkten eines Umrisses bei
einem Zuwachswinkel d,
Fig. 6A und 6B in graphischen Darstellungen die nach
einander berechneten Abstände und die DCT-Koeffizienten, die
daraus jeweils erhalten wurden,
Fig. 7A und 7B in Blockschaltbildern Vorrichtungen zum
Codieren und Decodieren eines Bewegtbildumrisses gemäß der
Erfindung jeweils,
Fig. 8 ein Beispiel eines Umrisses, eines Flächen
schwerpunktes, von Abgriffwinkeln und abgegriffenen Abstän
den an einem Gegenstand im (k-1)- und im k-ten Teilbild,
Fig. 9A die Abstände zwischen einem Flächenschwerpunkt
und Randbildpunkten an einem Umriß des (k-1)- und k-ten
Teilbildes nach Maßgabe der Abgriffswinkel,
Fig. 9B die jeweiligen Abstandsunterschiede,
Fig. 9C das Ergebnis einer eindimensionalen DCT-Opera
tion an den Unterschieden von Fig. 3B,
Fig. 10 ein Beispiel eines ursprünglichen Bildes, das
in einem Experiment verwandt wurde, und
Fig. 11 ein Beispiel eines Bildes, das auf der Grundla
ge des Originalbildes von Fig. 10 decodiert und wiedergege
ben wurde.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße
Vorrichtung zum Codieren des Umrisses eines Gegenstandes
unter Verwendung des Flächenschwerpunktes lassen sich sowohl
auf bewegungslose als auch bewegte Bilder anwenden, und zwar
aufgrund der Tatsache, daß die Abstände zwischen dem Flä
chenschwerpunkt und den Randbildpunkten am Umriß innerhalb
eines bestimmten Winkelbereiches ähnlich sind. Es kann daher
eine effektive Energiekonzentration erwartet werden, wenn
eine Operation, wie beispielsweise eine DCT-Operation (digi
tale Kosinustransformation) ausgeführt wird. Da darüber
hinaus die Änderung im Umriß zwischen benachbarten Teilbil
dern klein ist, sind die Abstände zwischen dem Flächen
schwerpunkt und den Randbildpunkten am Umriß ähnlich denen
im vorhergehenden Teilbild. Der Unterschied zwischen den
entsprechenden Abständen ist daher in benachbarten Teilbil
dern sehr klein, so daß eine effektive Codierung dadurch
erzielt werden kann, daß an diesem Unterschiedswert eine
DCT-Operation ausgeführt wird.
Fig. 2 zeigt ein Flußdiagramm zur Erläuterung des Ver
fahrens zum Codieren des Umrisses eines Gegenstandes unter
Verwendung des Flächenschwerpunktes bei einem bewegungslosen
Bild.
Im Schritt 101 wird ein Flächenschwerpunkt bestimmt.
Der Flächenschwerpunkt (Cx, Cy) wird zunächst nach den fol
genden Gleichungen bestimmt:
wobei (i, j) die Koordinaten eines Punktes in einem Bereich
sind, in dem der Gegenstand liegt, und k(j, j) gleich eins ist,
wenn (i, j) im Inneren des Gegenstandes liegt, oder gleich
null ist, wenn das nicht der Fall ist.
Wenn der Flächenschwerpunkt, der nach den obigen Glei
chungen erhalten wird, nicht im Inneren des Gegenstandes
liegt, wird ein neuer Flächenschwerpunkt (C′x, C′y) erhalten,
wie es in Fig. 3 dargestellt ist. In Fig. 3 bezeichnet (tx,
ty) den geometrischen Mittelpunkt eines Rechteckes 111, das
das kleinste Rechteck ist, das einen Gegenstand 110 um
schließt. Der neue Flächenschwerpunkt (C′x, C′y) ist der
Mittelpunkt eines Liniensegmentes, das durch die Punkte (tx,
ty) und (Cx, Cy) geht, wenn dieses Liniensegment verlängert
und durch den Umriß des Gegenstandes abgeteilt wird.
Im Schritt 102 wird der Zuwachswinkel oder Abgriffs
winkel bestimmt. Der Zuwachswinkel kann dabei nach Maßgabe
der Gegenstandsgröße und der Kompliziertheit des Umrisses
eingestellt werden. Der Zuwachswinkel wird insbesondere wie
folgt bestimmt:
wobei Lmax der größte Abstand zwischen dem Flächenschwerpunkt
und einem Punkt am Umriß des Gegenstandes ist. Je größer der
Abstand Lmax ist, umso kleiner ist dabei der Zuwachswinkel θ
und umso größer ist die Zahl der abgegriffenen Abstände. Bei
einigen Anwendungsformen der vorliegenden Erfindung kann
daher der Zuwachswinkel unter Verwendung eines Wertes L
bestimmt werden, der kleiner als der Wert Lmax ist:
wobei einschränkend zu sagen ist, daß das nicht zu einem zu
großen Verlust oder Fehler führen darf. Bei einem alternati
ven Ausführungsbeispiel kann ein bestimmter Wert, beispiels
weise 1° oder 10°, als Zuwachswinkel unabhängig von der Form
des Gegenstandes verwandt werden.
Im Schritt 103 wird der Randbildpunkt des Umrisses in
einer bestimmten Richtung ausgehend vom bestimmten Flächen
schwerpunkt bestimmt und wird der Abstand zwischen dem Umriß
und dem Flächenschwerpunkt berechnet. Wenn es mehr als einen
Randbildpunkt gibt, wird der Abstand zum weitest entfernten
Randbildpunkt bestimmt, der in Fig. 4A durch einen Pfeil 200
wiedergegeben ist. Der Grund dafür besteht darin, daß eine
Umriß, der das erste Mal wiedergegeben wird, den größten
Teil des Gegenstandes einschließen kann, wenn der weiteste
Abstand benutzt wird, wie es in Fig. 4B dargestellt ist.
Um eine genauere Wiedergabe des Umrisses zu erzielen,
werden die Zwischenräume zwischen dem ursprünglichen Umriß
des Gegenstandes und dem ersten wiedergegebenen Umriß gebil
det, wie es in Fig. 4C dargestellt ist. Wenn jeder Zwischen
raum eine bestimmte Größe überschreitet, wird das Gesamt
codierverfahren, das in Fig. 2 dargestellt ist, für den
Zwischenraum ausgeführt, um den Umriß des Zwischenraumes zu
codieren. Dieses Verfahren kann wiederholt in Abhängigkeit
von der gewünschten Genauigkeit der Umrißwiedergabe ausge
führt werden. Die Codierung der Zwischenräume benötigt keine
sehr großen Bit-Mengen, da der Zuwachswinkel zum Abgriff
größer als bei der ersten Umrißwiedergabe sein kann. Für die
endgültige Umrißwiedergabe wird der Umriß, der nach der
zweiten Wiedergabe erhalten wurde, von der ersten Umrißwie
dergabe abgezogen oder dieser zuaddiert, wodurch eine genaue
Wiedergabe des ursprünglichen Umrisses erhalten wird.
Im Schritt 104 wird festgestellt, ob der obige Arbeits
vorgang für jeden Winkel, das heißt insgesamt für 360° aus
geführt worden ist. Wenn festgestellt wird, daß der obige
Arbeitsvorgang nicht für jeden Winkel ausgeführt worden ist,
dann wird der Winkel im Schritt 108 erhöht und wird der
Schritt 103 erneut ausgeführt.
Fig. 5 zeigt die Abstände zwischen einem Flächenschwer
punkt und den Randbildpunkten an einem Umriß, die über die
Schritte 103, 104 und 108 berechnet wurden, wenn der Zu
wachswinkel d 11,25° beträgt.
Im Schritt 105 wird eine eindimensionale DCT für die
Abstände ausgeführt, die über die Schritte 103, 104 und 108
berechnet wurden. Es kann daher eine effektive Informations
konzentration durch die DCT-Operation erwartet werden, da
die berechneten Abstände den benachbarten Abständen ähnlich
sind. Fig. 6A zeigt die berechneten Abstandswerte und Fig.
6B zeigt die DCT-Koeffizienten, die aus den berechneten
Abstandswerten erhalten wurden.
Im Schritt 106 werden DCT-Koeffizienten der Abstands
information quantisiert.
Im Schritt 107 wird die Koordinate des Flächen
schwerpunktes codiert und werden die DCT-Koeffizienten, die
im Schritt 106 quantisiert worden sind, mit variabler Länge
codiert, wodurch die codierten Enddaten gebildet werden.
Gemäß der Erfindung kann eine Codierung des Umrisses
eines Gegenstandes leistungsfähig für Bewegtbilder sowie für
bewegungslose Bilder erfolgen.
Fig. 7A zeigt das Blockschaltbild eines Ausführungsbei
spiels der erfindungsgemäßen Umrißcodiervorrichtung für
Bewegtbilder. Die Umrißcodiervorrichtung enthält eine Ab
standsextrahiereinrichtung 150, eine DCT-Schaltung 151,
einen Quantisierer (Q) 152, einen Codierer 153 mit variabler
Länge, einen Umkehrquantisierer 154, eine Umkehr-DCT-Schal
tung 155, einen Speicher 156, einen Subtrahierer 157 und
einen Addierer 158.
Die Abstandsextrahiereinrichtung 150 berechnet die
Abstände zwischen dem bestimmten Flächenschwerpunkt und dem
Umriß. Die DCT-Schaltung 151, der Quantisierer 152 und der
Codierer 153 mit variabler Länge dienen dazu, die Abstände
zu codieren, indem die Schritte 105 bis 107 in Fig. 2 ausge
führt werden. Um den Flächenschwerpunkt zu codieren, wird
der Unterschied zwischen den wiederhergestellten Flächen
schwerpunktskoordinaten eines Gegenstandes im vorhergehenden
Bild und im aktuellen Bild codiert. Der Umkehrquantisierer
154 führt eine Umkehrquantisierung der quantisierten DCT-
Koeffizienten durch, und die Umkehr-DCT-Schaltung 155 führt
eine Umkehr-DCT-Operation an den Daten durch, die vom Um
kehrquantisierer 154 ausgegeben werden.
Bei einem Bewegtbild wird der Unterschied zwischen
einem Umriß eines Gegenstandes in einem vorhergehenden Teil
bild, der im Speicher 156 gespeichert ist, und einem Umriß
eines aktuellen Teilbildes im Subtrahierer 157 berechnet,
solange der Gegenstand nicht zum ersten Teilbild gehört und
kein neuer Gegenstand ist. Der Unterschied liegt an der DCT-
Schaltung 151. In diesem Fall werden die in der Umkehr-DCT-
Schaltung 155 erzeugten Daten, die gleich dem Umkehr-DCT-
Wert des Umrißunterschiedes sind, einem im Speicher 156
gespeicherten Umriß im Addierer 156 zuaddiert, wodurch ein
neuer Umriß erhalten wird. Der neue Umriß wird im Speicher
156 gespeichert und zum Codieren der folgenden Umrißinforma
tion verwandt.
Die Codiervorrichtung von Fig. 7A kann andererseits
auch für bewegungslose Bilder ohne konstruktive Abwandlung
benutzt werden.
Fig. 7B zeigt das Blockschaltbild einer Decodiervor
richtung zum Decodieren der Umrißinformation, die in der
Codiervorrichtung von Fig. 7A codiert worden ist. Die Deco
diervorrichtung enthält einen Decodierer 160 mit variabler
Länge, einen Umkehrquantisierer 161, eine Umkehr-DCT-Schal
tung 162, einen Speicher 163 und einen Addierer 164.
Der Decodierer 160 mit variabler Länge bestimmt, ob ein
empfangener Bit-Strom aus DCT-Koeffizienten einer Umrißin
formation oder einer Flächenschwerpunktsinformation besteht.
Der Umkehrquantisierer 161 und die Umkehr-DCT-Schaltung 162
führen eine Umkehrquantisierung und eine Umkehr-DCT-Opera
tion der DCT-Koeffizienten der Umrißinformation jeweils in
der gleichen Weise wie der Quantisierer 156 und die Umkehr-
DCT-Schaltung 155 in Fig. 7A durch. Der Addierer 164 addiert
die umkehr-DCT-transformierte Umrißinformation zu der Umriß
information, die im Speicher 163 gespeichert ist, wodurch
eine neue Umrißinformation erzeugt wird und die neue Umriß
information im Speicher 163 gespeichert wird.
Fig. 8 zeigt den Umriß, den Flächenschwerpunkt, die
Abgriffwinkel und die abgegriffenen Abstände eines Gegen
standes im (k-1)-ten und im k-ten Teilbild, die von der
Abstandsextrahiereinrichtung 150 in Fig. 7A extrahiert wur
den. Die Information des Gegenstandes im (k-1)-ten Teilbild
ist dabei im Speicher 156 von Fig. 7A gespeichert.
Fig. 9A zeigt die Abstände zwischen einem Flächen
schwerpunkt und den Randbildpunkten am Umriß des (k-1)-ten
und des k-ten Teilbildes nach Maßgabe einer Abgriffwinkel
folge, Fig. 9B zeigt die jeweiligen Abstandsunterschiede und
Fig. 9C zeigt das Ergebnis einer eindimensionalen DCT-Opera
tion an den Unterschieden von Fig. 9B.
Fig. 10 zeigt ursprüngliche Umrisse eines Tennisspie
lers in einem Testbewegtbild, und Fig. 11 zeigt ein Bild,
das aus dem Bild von Fig. 10 codiert und anschließend unter
Verwendung der erfindungsgemäßen Codier- und Decodiervor
richtungen wieder rückgebildet wurde. Wie es oben be
schrieben wurde, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
und der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Codieren des Um
risses eines Gegenstandes unter Verwendung des Flächen
schwerpunktes eine einzige Koordinate während der Umrißco
dierung für ein bewegungsloses Bild codiert. Bei einem Be
wegtbild werden die Abstände zwischen dem Flächenschwerpunkt
und den Randbildpunkten am Umriß berechnet und DCT-trans
formiert, so daß nur die Unterschiede der Koordinate des
Flächenschwerpunktes und der Abstände zwischen einem vorher
gehenden Teilbild und einem aktuellen Teilbild codiert wer
den, wodurch eine genauere Umrißwiedergabe erzielt wird und
ein höherer Kompressionseffekt erreicht wird.
Da die erfindungsgemäße Ausbildung ohne weiteres auf
die Zwischenbildcodierung für Videobilder ausgeweitet werden
kann, kann wirksam eine Umrißcodierung für Bewegtbilder
sowie für bewegungslose Bilder erfolgen.
Claims (25)
1. Verfahren zum Codieren des Umrisses eines Gegenstan
des unter Verwendung des Flächenschwerpunktes, gekennzeich
net durch die Schritte:
- (a) Bestimmen des Flächenschwerpunktes von Punkten im Inneren eines Gegenstandes,
- (b) Bestimmen eines Zuwachswinkels zum Abgriff,
- (c) Bilden der Abstände zwischen dem Flächenschwerpunkt und den Randbildpunkten am Umriß des Gegenstandes, indem ein Winkel um den Zuwachswinkel geändert wird, und
- (d) Codieren der Abstände und einer Koordinate des Flächenschwerpunktes.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß im Schritt (a) der Flächenschwerpunkt (Cx, Cy) bestimmt
wird durch
wobei (i, j) die Koordinate eines Punktes in einem Bereich
ist, in dem der Gegenstand liegt, und k(i, j) gleich eins ist,
wenn (i, j) in das Innere des Objektes fällt, und gleich
null ist, wenn das nicht der Fall ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß im Schritt (a) dann, wenn der berechnete Flächenschwer
punkt (Cx, Cy) nicht in das Innere des Gegenstandes fällt,
ein neuer Flächenschwerpunkt als ein Mittelpunkt unter Punk
ten bestimmt wird, die im Inneren des Gegenstandes und auf
einer Linie liegen, die durch (Cx, Cy) und den geometrischen
Mittelpunkt eines Rechtecks geht, das das kleinste Rechteck
ist, das den Gegenstand umschließt.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Zuwachswinkel nach Maßgabe der Größe des Gegenstan
des und der Kompliziertheit des Umrisses festgelegt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß dann, wenn es mehrere Randbildpunkte für einen Winkel im
Schritt (c) gibt, der Abstand zum am weitesten entfernten
Randbildpunkt gewählt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß im Schritt (c) der Winkel der Reihe nach um den Zuwachs
winkel geändert wird.
7. Verfahren zum Codieren des Umrisses eines Gegenstan
des unter Verwendung des Flächenschwerpunktes, gekennzeich
net durch die Schritte:
- (a) Bestimmen des Flächenschwerpunktes von Punkten im Inneren des Gegenstandes,
- (b) Bestimmen eines Zuwachswinkels zum Abgriff,
- (c) Bilden der Abstände zwischen dem Flächenschwerpunkt und den Randbildpunkten am Umriß des Gegenstandes, indem ein Winkel um den Zuwachswinkel geändert wird, und
- (d) Codieren des Unterschiedes zwischen dem Abstand des Flächenschwerpunktes zu den Randbildpunkten des Umrisses des Gegenstandes in einem aktuellen Teilbild und in einem vor hergehenden Teilbild und des Unterschiedes zwischen einer Koordinate des Flächenschwerpunktes des Gegenstandes im aktuellen Teilbild und im vorhergehenden Teilbild.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß im Schritt (a) der Flächenschwerpunkt (Cx, Cy) bestimmt
wird durch:
wobei (i, j) die Koordinate eines Punktes in einem Bereich
ist, in den der Gegenstand fällt, und k(i, j) gleich eins ist,
wenn (i, j) in das Innere des Gegenstandes fällt, und gleich
null ist, wenn das nicht der Fall ist.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß im Schritt (a) dann, wenn der berechnete Flächenschwer
punkt (Cx, Cy) nicht in das Innere des Gegenstandes fällt,
ein neuer Flächenschwerpunkt als Mittelpunkt unter Punkten
bestimmt wird, die im Inneren des Gegenstandes und auf einer
Linie liegen, die durch (Cx, Cy) und den geometrischen Mit
telpunkt eines Rechtecks geht, das das kleinste Rechteck
ist, das den Gegenstand umschließt.
10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß der Zuwachswinkel nach Maßgabe der Größe des Gegenstan
des und der Kompliziertheit des Umrisses festgelegt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß dann, wenn es mehrere Randbildpunkte für einen Winkel im
Schritt (c) gibt, der Abstand zum am weitesten entfernt
liegenden Randbildpunkt gewählt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß im Schritt (c) der Winkel der Reihe nach um den Zuwachs
winkel geändert wird.
13. Vorrichtung zum Codieren des Umrisses eines Gegen
standes unter Verwendung des Flächenschwerpunktes, gekenn
zeichnet durch
eine Flächenschwerpunktsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen des Flächenschwerpunktes im Inneren des Gegenstan des,
eine Zuwachswinkelbestimmungseinrichtung zum Bestimmen
eines Zuwachswinkels zum Abgriff,
eine Recheneinrichtung zum Bilden der Abstände zwischen dem Flächenschwerpunkt und den Randbildpunkten am Umriß des Gegenstandes, indem ein Winkel um den Zuwachswinkel geändert wird, und
eine Codiereinrichtung zum Codieren der Abstände und einer Koordinate des Flächenschwerpunktes.
eine Flächenschwerpunktsbestimmungseinrichtung zum Bestimmen des Flächenschwerpunktes im Inneren des Gegenstan des,
eine Zuwachswinkelbestimmungseinrichtung zum Bestimmen
eines Zuwachswinkels zum Abgriff,
eine Recheneinrichtung zum Bilden der Abstände zwischen dem Flächenschwerpunkt und den Randbildpunkten am Umriß des Gegenstandes, indem ein Winkel um den Zuwachswinkel geändert wird, und
eine Codiereinrichtung zum Codieren der Abstände und einer Koordinate des Flächenschwerpunktes.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich
net, daß die Flächenschwerpunktsbestimmungseinrichtung den
Flächenschwerpunkt (Cx, Cy) durch
bestimmt, wobei (i, j) die Koordinate eines Punktes in einem
Bereich ist, in dem der Gegenstand liegt, und k(i, j) gleich
eins ist, wenn (i, j) in das Innere des Gegenstandes fällt,
und gleich null ist, wenn das nicht der Fall ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich
net, daß die Flächenschwerpunktsbestimmungseinrichtung einen
neuen Flächenschwerpunkt bestimmt, wenn der berechnete Flä
chenschwerpunkt (Cx, Cy) nicht in das Innere des Gegenstandes
fällt, und zwar als Mittelpunkt unter Punkten, die im Inne
ren des Gegenstandes und auf einer Linie liegen, die durch
(Cx, Cy) und den geometrischen Mittelpunkt eines Rechtecks
geht, das das kleinste Rechteck ist, das den Gegenstand
umschließt.
16. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich
net, daß die Zuwachswinkelbestimmungseinrichtung den Zu
wachswinkel nach Maßgabe der Größe des Gegenstandes und der
Kompliziertheit des Umrisses festlegt.
17. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich
net, daß die Recheneinrichtung den Abstand zum am weitesten
entfernten Randbildpunkt wählt, wenn es für einen Winkel
mehrere Randbildpunkte gibt.
18. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich
net, daß die Recheneinrichtung den Winkel nacheinander um
den Zuwachswinkel ändert.
19. Vorrichtung zum Codieren des Umrisses eines Gegen
standes unter Verwendung des Flächenschwerpunktes, gekenn
zeichnet durch
eine Abstandsextrahiereinrichtung (150) zum Bilden der Abstände zwischen dem Flächenschwerpunkt von Punkten im Inneren eines Gegenstandes und den Randbildpunkten am Umriß des Gegenstandes, indem ein Winkel um einen Zuwachswinkel geändert wird, und
Einrichtungen (151, 152, 153) zum Codieren des Unter schiedes zwischen dem Abstand des Flächenschwerpunktes zu den Randbildpunkten am Umriß des Gegenstandes im aktuellen Teilbild, der durch die Abstandsextrahiereinrichtung (150) ausgegeben wird, und im vorhergehenden Teilbild, und des Unterschiedes zwischen einer Koordinate des Flächenschwer punktes des Gegenstandes im aktuellen Teilbild und im vor hergehenden Teilbild.
eine Abstandsextrahiereinrichtung (150) zum Bilden der Abstände zwischen dem Flächenschwerpunkt von Punkten im Inneren eines Gegenstandes und den Randbildpunkten am Umriß des Gegenstandes, indem ein Winkel um einen Zuwachswinkel geändert wird, und
Einrichtungen (151, 152, 153) zum Codieren des Unter schiedes zwischen dem Abstand des Flächenschwerpunktes zu den Randbildpunkten am Umriß des Gegenstandes im aktuellen Teilbild, der durch die Abstandsextrahiereinrichtung (150) ausgegeben wird, und im vorhergehenden Teilbild, und des Unterschiedes zwischen einer Koordinate des Flächenschwer punktes des Gegenstandes im aktuellen Teilbild und im vor hergehenden Teilbild.
20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeich
net, daß die Codiereinrichtungen (151, 152, 153)
eine DCT-Schaltung (151) zum Ausführen einer diskreten
Kosinustransformation bezüglich des Unterschiedes zwischen
den Abständen und des Unterschiedes zwischen den Koordinaten
der Flächenschwerpunkte, um nach einer diskreten Kosinus
transformation transformierte Daten aus zugeben,
einen Quantisierer (152) zum Quantisieren der trans
formierten Daten, um quantisierte Daten aus zugeben, und
einen Codierer (153) mit variabler Länge umfassen, um
die quantisierten Daten mit variabler Länge zu codieren.
21. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeich
net, daß die Abstandsextrahiereinrichtung (150) den Flächen
schwerpunkt (Cx, Cy) nach
bestimmt, wobei (i, j) eine Koordinate eines Punktes in
einem Bereich ist, in dem der Gegenstand liegt, und k(i,j)
gleich eins ist, wenn (i, j) im Inneren des Gegenstandes
liegt, und gleich null ist, wenn das nicht der Fall ist.
22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeich
net, daß die Abstandsextrahiereinrichtung (150) einen neuen
Flächenschwerpunkt bestimmt, wenn der berechnete Flächen
schwerpunkt (Cx, Cy) nicht im Inneren des Gegenstandes liegt,
und zwar als Mittelpunkt unter Punkten, die im Inneren des
Gegenstandes und auf einer Linie liegen, die durch (Cx, Cy)
und den geometrischen Mittelpunkt eines Rechteckes geht, das
das kleinste Rechteck ist, das den Gegenstand umschließt.
23. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeich
net, daß die Abstandsextrahiereinrichtung (150) den Zuwachs
winkel nach Maßgabe der Größe des Gegenstandes und der Kom
pliziertheit des Umrisses festlegt.
24. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeich
net, daß die Abstandsextrahiereinrichtung (150) den Abstand
zum am weitesten entfernten Randbildpunkt wählt, wenn es
mehrere Randbildpunkte für einen bestimmten Winkel gibt.
25. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeich
net, daß die Abstandsextrahiereinrichtung (150) den Winkel
der Reihe nach um den Zuwachswinkel ändert.
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