JP2001076159A - オブジェクト形状符号化装置 - Google Patents

オブジェクト形状符号化装置

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JP2001076159A
JP2001076159A JP25542099A JP25542099A JP2001076159A JP 2001076159 A JP2001076159 A JP 2001076159A JP 25542099 A JP25542099 A JP 25542099A JP 25542099 A JP25542099 A JP 25542099A JP 2001076159 A JP2001076159 A JP 2001076159A
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JP25542099A
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Osamu Mizuno
修 水野
Yoshiaki Shishikui
善明 鹿喰
Yasuaki Kanetsugu
保明 金次
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Japan Broadcasting Corp
Original Assignee
Nippon Hoso Kyokai NHK
Japan Broadcasting Corp
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T9/00Image coding
    • G06T9/008Vector quantisation

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
  • Compression Of Band Width Or Redundancy In Fax (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の形状画像の輪郭上のサンプリング点の
座標列を多重解像度に解析して符号化を行うオブジェク
ト形状符号化装置においては、符号化に適した輪郭表現
がなされていなかったため、その符号化効率を高めるこ
とができなかった。 【解決手段】 オブジェクトの形状を二値のビットパタ
ーンで表した形状画像を入力し、その形状画像から輪郭
構成画素を抽出して出力する輪郭構成画素抽出手段1、
その手段から出力された上記輪郭構成画素を入力し、
(n−1)番目とn番目のそれぞれの輪郭構成画素間
で、n番目の輪郭構成画素の方向ベクトルを検出して出
力する方向ベクトル検出手段2、その手段から出力され
た上記方向ベクトルを入力し、その方向ベクトルを上記
輪郭構成画素の番目順に連結した方向ベクトル列を生成
して出力する方向ベクトル列生成手段3、およびその手
段から出力された方向ベクトル列を符号化して出力する
符号化手段4を少なくとも具えて構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、テクスチャ画像と
二値のビットパターンによる形状画像とから構成される
オブジェクト画像を符号化するオブジェクトベース映像
符号化装置における二値オブジェクト形状画像の符号化
装置に係り、とくに、二値ビットパターンを当該装置の
直接の入力として符号化を行うオブジェクト形状符号化
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、MPEG−4 映像符号化規格(ISO/IE
C 14496-2 : “Information technology-Generic codin
g of audio-visual objects-Part2:Visual”)に代表さ
れるオブジェクトベース符号化が注目されている。オブ
ジェクトベース符号化とは、画面を人物などの前景や背
景のオブジェクト画像に分割し、各々のオブジェクト単
位で符号化を行う方式である。オブジェクトベース符号
化は、MPEG-2映像符号化規格(ISO/IEC 13818-2:“Info
rmation technology-Generic coding of movingpicture
s and associated audio information -Video”)のよ
うな画面単位の符号化よりも高い符号化効率が実現でき
るほか、オブジェクト画像単位の合成による映像制作を
可能にする。しかし、映像制作では、オブジェクト画像
間の大きさの調整や角度を変更するといった形状操作に
対する自由度が求められる。そこで、符号化効率が高
く、操作性に優れたオブジェクトベース符号化方式が望
まれている。
【0003】オブジェクト画像は、テクスチャ画像とオ
ブジェクト形状の画像とから構成される。従って、オブ
ジェクトベース符号化では、テクスチヤ符号化と形状符
号化とが行われる。以下に説明する本発明は、これらの
うち形状符号化の技術に属するものである。
【0004】オブジェクト形状を表す方法には、オブジ
ェクトの形状に属するか否かを示す二値のビットパター
ン画像で表す方法と、輪郭だけを表す方法とがある。従
って、オブジェクト形状の符号化装置は、二値のビット
パターン画像を符号化するものと輪郭情報を符号化する
ものとに二分できる。
【0005】二値のビットパターン画像を符号化する方
法は、画像の走査順序で二値の情報の符号化を行う。代
表的な符号化方法としてJBIG規格(ISO/IEC 11544:“Pr
ogressive Bi-1evel Compression”)と MMR(Modified
Modified Read)と呼ばれる符号化規格(ITU-T T.6:
“Facsimile coding schemes and coding control func
tions for Group 4 facsimile apparatus ”)がある。
JBIG規格は、走査傾序で二値の情報を階層的に符号化す
る方法で、MMR は、走査順序で二値の画素値が変化する
位置を符号化するものである。また、JBIG規格を改良し
た方式がさきのMPEG−4映像符号化規格の形状符号化で
ある。この2通りの符号化方法はいずれも可逆符号化方
式である。
【0006】一方、輪郭情報を符号化する方法は、輪郭
を構成する点の順序で符号化を行う。これには、輪郭を
構成する点の方向を符号化する方法や、輪郭線を構成す
る点の座標を可逆符号化する方法がある。チェーン符号
化(長尾真:「ディジタル画像処理」,近代科学社,p
p. 384-385,1978)は、輪郭を構成する点の連結方向に
1から8までの整数値を割り当て、可逆的に符号化する
方法である。チエーン符号化を用いて階層符号化を行う
手法も報告されている(金子透:“チエーン符号列によ
り記述される線図形の階層的符号化法”,信学論文誌,
Vol.J69-D,No.5,1986 )。
【0007】本発明は、また、輪郭線を構成する点の座
標を符号化する方法に属する。Myron Flicknerらは、輪
郭線をスプライン関数を用いて近似する方法を報告して
いる(Myron Flickner,et al.:“Periodic Quasi-Ortho
gonal Spline Bases and applications to Least-Squar
es Curve Fitting of Digital Images”,IEEE Transact
ion on Image Processing,vol.5 No.1,pp.71-88,Jan.19
96) 。スプライン関数の構成点の座標を符号化すること
により効率的な非可逆符号化が可能である。しかし、こ
の方法では、輪郭を近似しているため可逆符号化はでき
ない。
【0008】ウェーブレツト記述子を用いた符号化は、
George Muller ら(George Muller,et al.:“Progressi
ve Transmission of Line Drawings the Using the Wav
elet Transform ”,IEEE Transaction on Image Proces
sing,vol.5 No.4,pp.666-672,April 1996) や、浅見ら
(浅見知弘ほか:“ウェーブレット記述子を用いた動輪
郭線画像の符号化”,PCSJ97,P-5.13,pp.113-114,1997)
によって報告されている。この符号化では、線画を格子
点に当てはめたときに得られる座標を内挿して輪郭線を
得た後、輪郭線を等間隔にサンプルしたときのサンプル
点の座標列を符号化する。この座標列はウェーブレット
変換により多重解像度に解析され、符号化される。この
ように、ウェーブレット記述子を用いた符号化は輪郭線
のサンプリング間隔による再生品質を制御できるうえ、
可逆的な符号化も可能である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、MPEG
−4 を代表とするオブジェクトベース符号化では、オブ
ジェクト画像単位の合成による映像制作が可能であると
いう特徴を有している。しかし、映像制作では、オブジ
ェクト画像間の大きさの調整や角度を変更する等の自由
度が求められる。また、低品質のものから損失のない高
品質なものまで、幅広い用途に対応できるような符号化
技術が求められる。このような要求に対し、従来のオブ
ジェクトベース符号化は、以下のように一長一短があ
る。
【0010】まず、オブジェクト形状の操作の面から従
来のオブジェクトベース符号化を概観する。形状のスケ
ール変換や回転は、形状を示す座標を各々アフィン変換
することにより得られる。二値のビットパターン画像を
符号化する方法は、オブジェクト内の全画素にアフィン
変換を適用する必要がある。一方、輪郭情報を符号化す
る方法は、輪郭部分だけにアフィン変換を適用すればよ
いのでアフィン変換に伴う計算量が少ない。また、輪郭
情報を符号化する方法のうち、チェーン符号化のように
隣接輪郭点の方向に1から8までの整数値を割り当てて
符号化する方法は、方向を示す数値にアフィン変換を適
用することができず、復号化を行った後にアフィン変換
を適用するようにしなければならない。その点、輪郭点
の座標を符号化する方法は、符号化の段階においてもア
フィン変換を適用することが可能であり、操作に関して
は優位である。
【0011】次に、可逆符号化の観点から従来のオブジ
ェクトベース符号化を概観する。可逆符号化はオブジェ
クト形状あるいは輪郭を近似しない限り可能であり、ス
プライン近似による符号化以外の方法で可能である。
【0012】以上を総合的に判断すると、オブジェクト
形状の操作性の容易さと可逆符号化の観点からみて、最
も好ましいオブジェクトベース符号化方式はウェーブレ
ット記述子を用いた符号化であるということになる。し
かし、従来のウェーブレット記述子を用いた符号化技術
では、形状画像の輪郭上のサンプリング点の座標列を多
重解像度に解析しているため、符号化に適した輪郭表現
がなされず、結果として符号化効率を高めることができ
ないという欠点があった。
【0013】本発明の目的は、形状画像の輪郭上のサン
プリング点の座標列を多重解像度に解析して符号化を行
うオブジェクト形状符号化装置において、とくに符号化
効率を高めた同装置を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明オブジェクト形状符号化装置は、オブジェク
トの形状を二値のビットパターンで表した形状画像を入
力し、該形状画像から輪郭構成画素を抽出して出力する
輪郭構成画素抽出手段、該手段から出力された前記輪郭
構成画素を入力し、(n−1)番目とn番目のそれぞれ
の輪郭構成画素間で、n番目の輪郭構成画素の方向ベク
トルを検出して出力する方向ベクトル検出手段、該手段
から出力された前記方向ベクトルを入力し、該方向ベク
トルを前記輪郭構成画素の番目順に連結した方向ベクト
ル列を生成して出力する方向ベクトル列生成手段、およ
び該手段から出力された方向ベクトル列を符号化して出
力する符号化手段を少なくとも具えてなることを特徴と
するものである。
【0015】また、本発明オブジェクト形状符号化装置
は、前記符号化手段が、前記方向ベクトル列を多重解像
度のデータ系列に解析して出力する多重解像度解析部
と、該解析部から出力された各解像度毎のデータ系列を
高圧縮符号化する符号語割当部とを少なくとも具えてな
ることを特徴とするものである。
【0016】
【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照し、発明の
実施の形態に基づいて本発明を詳細に説明する。本発明
オブジェクト形状符号化装置においては、二値のビット
パターン画像を入力信号とし、それから輪郭構成画素を
抽出する構成を採っている。
【0017】まず、輪郭構成画素について説明する。図
1は、輪郭構成画素の一例を示している。ここに、白い
画素が形状画素、ハッチを施した画素が形状外画素、ま
た、白い画素中に丸印を付した画素が輪郭構成画素であ
る。なお、輪郭構成画素をオブジェクト形状に含める場
合には、オブジェクト形状外画素に接している形状画素
を輪郭構成画素とする(図1は、この場合に相当してい
る)。
【0018】次に、輪郭を構成する画素の座標表記につ
いて説明する。輪郭構成画素は、それらの1つについて
みると、それは水平、垂直、それに右上がり、左上がり
の斜め方向の合計8方向(向きを含める)に対して少な
くとも1つの輪郭構成画素と隣接している。互いに隣接
関係にある画素の座標に注目すれば、それらの座標間の
差はX,Y方向とも高々1画素である。従って、隣接す
る輪郭構成画素の座標の差分、つまり、隣接する輪郭構
成画素の位置を示す方向ベクトルを座標の代わりに用い
ることで冗長性が除かれ、効率的な符号化が可能とな
る。
【0019】図2は、本発明オブジェクト形状符号化装
置の一実施形態をブロック図にて示している。図2にお
いて、1は輪郭構成画素抽出部、2は方向ベクトル検出
部、3は方向ベクトル列生成部、および4は符号化部で
ある。
【0020】動作につき説明する。図1において、輪郭
構成画素抽出部1では、オブジェクトの形状を二値のビ
ットパターンで表した形状画像を入力信号として、その
形状画像から輪郭構成画素を抽出してその画素の位置を
座標で出力する。ここでは、抽出しようとする輪郭構成
画素はオブジェクト形状外画素に接するオブジェクト形
状画素であると定義する(図1参照)。
【0021】方向ベクトル検出部2では、輪郭構成画素
抽出部1で得られた輪郭構成画素の位置を表す信号を入
力信号として、隣接する輪郭構成画素の位置を示す方向
ベクトルを出力する。ここでは、便宜上、図1に示すよ
うに、連結関係を保つような順序で輪郭構成画素に番号
を割り当てる。いま、n番目の輪郭構成画素の座標をP
n (xn ,yn )、(n−1)番目の輪郭構成画素の座
標をPn-1 (xn-1 ,yn-1 )とすると、n番目の輪郭
構成画素の方向ベクトル
【外1】 を次式で定義する。
【外2】 なお、図3に示すように、太さが1画素の線領域となる
輪郭構成画素の部分には、ひとつの輪郭構成画素に複数
の番号(番号2,6、および番号3,5)を割り当てる
ことにする。
【0022】方向ベクトル列生成部3では、方向ベクト
ル検出部2の出力であるn番目と(n−1)番目の隣接
輪郭構成画素間でn番目の輪郭構成画素の方向ベクトル
【外3】 を入力信号として、その方向ベクトルを輪郭構成画素の
番目順に連結した方向ベクトル列を表す信号を生成して
出力する。オブジェクト形状が二次元画像で表される場
合、方向ベクトル列はX系列{xn −xn-1 }とY系列
{yn −yn-1 }の二つのベクトル成分列から構成され
る。
【0023】符号化部4では、方向ベクトル列生成部3
で得られた方向ベクトル列を符号化して出力する。図4
は、当該符号化部4の一構成例をブロック図にて示して
いる。符号化部は、図示のように、多重解像度解析部5
と低、高2系列の符号語割当部6とによって構成され
る。
【0024】まず、多重解像度解析部5では、方向ベク
トル列を表す信号を入力して周波数別の2つのデータ系
列を出力する。多重解像度解析にはサブバンドフィルタ
が用いられる。サブバンドフィルタとは、入力信号をい
くつかの周波数帯域に区切って処理するために用いられ
るフィルタである。2つの周波数帯域に分割する2分割
フィルタには、ウェーブレット変換、QMF(quadratu
re mirror filter) 、CQF(conjugate quadrature f
ilter)、SSKF(symmetric short kernel filter)が
ある。2分割フィルタによる低周波側の出力に対し再帰
的に2分割フィルタを適用して多重解像度解析を行うこ
とができる。本例では、ウェーブレット変換を用いた1
段の解像度解析を行う例を説明している。方向ベクトル
のX系列(Xn −Xn-1 )に対し、ウェーブレット変換
を適用することで多重解像度、すなわち低域成分と高域
成分の2種類のデータ系列が得られる。
【0025】同様に方向ベクトル列のY系列(yn −y
n-1 )に対しても低域成分と高域成分の2種類のデータ
系列が得られる。符号語割当部6は、多重解像度解析に
より得られた低、高各周波数別のデータ系列を入力信号
として符号化データを出力する。符号語割当部6では、
例えば、ハフマン符号化や算術符号化により高圧縮の符
号化が行われる。
【0026】
【発明の効果】本発明では、オブジェクトの形状を示す
二値ビットパターンの形状画像から輪郭構成画素を導出
し、隣接する輪郭構成画素の位置を示す方向ベクトル列
を求め、多重解像度に解析して符号化している。このた
め、本発明によれば、従来のウェーブレット記述子を用
いて符号化を行うオブジェクト形状符号化装置よりはる
かに効率的な符号化を行うことができる。
【0027】また、本発明によれば、その構成要素の一
部である方向ベクトル検出部で検出した方向ベクトルを
用いることにより、画像の拡大・縮小のスケール変換や
回転などの形状操作を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 輪郭構成画素の一例を示している。
【図2】 本発明オブジェクト形状符号化装置の一実施
形態をブロック図にて示している。
【図3】 太さが1画素の線領域となる部分を含んでい
る輪郭構成画素の一例を示している。
【図4】 図2中の符号化部の一構成例をブロック図に
て示している。
【符号の説明】
1 輪郭構成画素抽出部 2 方向ベクトル検出部 3 方向ベクトル列生成部 4 符号化部 5 多重解像度解析部 6 符号語割当部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金次 保明 東京都世田谷区砧1丁目10番11号 日本放 送協会 放送技術研究所内 Fターム(参考) 5B057 BA28 CA12 CB06 CB12 CB16 CC01 CE20 CG01 DB08 DC17 5C059 KK38 MA24 MA45 MB14 MB17 MB19 5C078 AA04 BA21 BA27 BA66 CA31 DA01 DA02 5J064 AA02 BA13 BA16 BB13 BC02 BD01

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 オブジェクトの形状を二値のビットパタ
    ーンで表した形状画像を入力し、該形状画像から輪郭構
    成画素を抽出して出力する輪郭構成画素抽出手段、 該手段から出力された前記輪郭構成画素を入力し、(n
    −1)番目とn番目のそれぞれの輪郭構成画素間で、n
    番目の輪郭構成画素の方向ベクトルを検出して出力する
    方向ベクトル検出手段、 該手段から出力された前記方向ベクトルを入力し、該方
    向ベクトルを前記輪郭構成画素の番目順に連結した方向
    ベクトル列を生成して出力する方向ベクトル列生成手
    段、および該手段から出力された方向ベクトル列を符号
    化して出力する符号化手段を少なくとも具えてなること
    を特徴とするオブジェクト形状符号化装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のオブジェクト形状符号化
    装置において、前記符号化手段は、前記方向ベクトル列
    を多重解像度のデータ系列に解析して出力する多重解像
    度解析部と、該解析部から出力された各解像度毎のデー
    タ系列を高圧縮符号化する符号語割当部とを少なくとも
    具えてなることを特徴とするオブジェクト形状符号化装
    置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016520897A (ja) * 2013-04-01 2016-07-14 アセルサン・エレクトロニク・サナイ・ヴェ・ティジャレット・アノニム・シルケティAselsan Elektronik Sanayi ve Ticaret Anonim Sirketi 画像アウトラインを記述するシステム及び方法

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