JP2002320209A - 画像処理装置、画像処理方法、記録媒体及びプログラム - Google Patents
画像処理装置、画像処理方法、記録媒体及びプログラムInfo
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- JP2002320209A JP2002320209A JP2002020385A JP2002020385A JP2002320209A JP 2002320209 A JP2002320209 A JP 2002320209A JP 2002020385 A JP2002020385 A JP 2002020385A JP 2002020385 A JP2002020385 A JP 2002020385A JP 2002320209 A JP2002320209 A JP 2002320209A
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Abstract
報が途切れるような情報を防止できる画像処理装置を提
供する。 【解決手段】 自然画像を符号化した自然画像信号を入
力し、人工画像を符号化した人工画像信号を入力し、前
記自然画像信号と前記人工画像信号とを通信回線の通信
状況に応じて適応的に多重化して前記通信回線により送
信することを特徴とする。
Description
像処理方法、記録媒体及びプログラムに係り、特に通信
回線のトラフィック状況に応じた画像データの送受信処
理に関するものである。
急激に普及しつつある。図2は、携帯端末を用いた通信
システムの例を説明するための図である。図2におい
て、401および405は、携帯端末であり、表示部と
操作部、および通信制御部からなっており、403の中
継装置(基地局)との通信を行う。402及び404
は、通信経路である。
ルヘの移行が急速に進行し、電話機能としての音声送受
信だけではなく、データ用携帯端末としての利用も加速
してきている。また、伝送レートの高速化も進み、従来
では不可能であったビデオ(動画)の送受信も可能とな
ってきており、テレビ電話としての利用が期待されてい
る。
を示すブロック図を示す。図3において、ビデオカメラ
501は人物などを撮影してビデオ信号を出力し、マイ
クロフォン504は音声を取り込んで音声信号を出力す
る。A/Dコンバータ502および505は、それぞれ
ビデオカメラ、マイクロフォンの出力信号をデジタル信
号に変換する。
より撮影されたビデオ信号を周知の圧縮符号化をおよび
オーディオエンコーダ506は、それぞれのディジタル
データを圧縮符号化処理する。圧縮符号化処理で作成さ
れた符号データを一般的にビットストリームと呼ぶ。
よびオーディオビットストリームを同期再生が可能なよ
うに多重化処理を行い、1本のビットストリームを作成
する。508のデマルチプレクサにおいて、ビデオおよ
びオーディオのビットストリームに弁別される。509
はビデオデコーダであり、ビデオビットストリームをデ
コード処理する。510はデジタルビデオデータをアナ
ログ信号に変換するデジタル・アナログコンバータ(D
/A)である。511はモニタであり、復号されたビデ
オを表示する。
ディオビットストリームをデコード処理する。513は
デジタルオーディオデータをアナログ信号に変換するデ
ジタル・アナログコンバータ(D/A)である。514
はスピーカであり、復号された音声を出力する。
トリームを送受信する部分である。516は通信経路で
あり、この場合は無線を使った経路を表している。51
7は中継装置(基地局)であり、携帯端末との送受信を
行う設備である。518は通信経路であり、中継装置5
17と他の携帯端末との通信経路を示す。519は同期
制御部であり、各ビットストリームに重畳された時間管
理情報を用いてビデオとオーディオとの同期再生制御を
行う。
来の装置では通信回線の混雑状況によって、受信側にお
いて映像や音声が途切れてしまい、伝えたい情報を確実
に伝えることができないという問題が発生していた。上
述したような背景から本願発明の一つの目的は、上記の
欠点を除去するために成されたもので、どのような通信
回線状況でも画像が途切れないようにデータ通信するこ
とを可能にする画像処理装置、画像処理方法、記録媒体
及びプログラムを提供することである。
態様における画像処理装置は、自然画像を符号化した自
然画像信号を入力する自然画像入力手段と、人工画像を
符号化した人工画像信号を入力する人工画像入力手段
と、前記自然画像信号と前記人工画像信号とを通信回線
の通信状況に応じて適応的に多重化して前記通信回線に
より送信する送信手段とを有することを特徴とする。
像処理装置は、符号化された自然画像信号と符号化され
た人工画像信号とを通信回線の通信状況に応じて適応的
に多重化して送信された多重化信号を復号する画像処理
装置は、前記多重化信号を受信する受信手段と、前記受
信された多重化信号を前記自然画像信号と前記人工画像
信号に分離する分離手段と、前記分離手段により分離さ
れた前記自然画像信号を復号する自然画像復号手段と、
前記分離手段により分離された前記人工画像信号を復号
する人工画像復号手段とを有することを特徴とする。
像処理方法は、自然画像を符号化した自然画像信号を入
力する自然画像入力工程と、人工画像を符号化した人工
画像信号を入力する人工画像入力工程と、前記自然画像
信号と前記人工画像信号とを通信回線の通信状況に応じ
て適応的に多重化して前記通信回線により送信する送信
工程とを有することを特徴とする。
像処理方法は、符号化された自然画像信号と符号化され
た人工画像信号とを通信回線の通信状況に応じて適応的
に多重化して送信された多重化信号を復号する画像処理
方法であって、前記多重化信号を受信する受信工程と、
前記受信された多重化信号を前記自然画像信号と前記人
工画像信号に分離する分離工程と、前記分離された前記
自然画像信号を復号する自然画像復号工程と、前記分離
された前記人工画像信号を復号する人工画像復号工程と
を有することを特徴とする。
を参照しながら説明する。 <第1の実施形態>図1は、本発明の第1の実施形態に
よるテレビ電話システムの構成を示す図である。図1に
おいて、送信部における自然画像を撮影してビデオデー
タ(自然画像データ)を出力するビデオカメラ101、
A/Dコンバータ102、ビデオエンコーダ103、マ
イクロフォン104、A/Dコンバータ105、オーデ
ィオエンコーダ106は、図3のビデオカメラ501、
A/Dコンバータ502、ビデオエンコーダ503、マ
イクロフォン504、A/Dコンバータ505、オーデ
ィオエンコーダ506と同等であるので、ここでの詳細
な説明は省略する。尚、ビデオエンコーダ103はISO/
IEC 14496-2 (MPEG-4 Visual)規格に準拠した符号化処
理を行う。
中継装置117、通信路118も図3の通信制御部51
5、通信路516、中継装置517、通信路518と同
等であるので、ここでの詳細な説明は省略する。
9は、操作部130の指示によりアニメーションデータ
(人工画像データ)を生成する。アニメーション生成器
119は顔の表情や手の動きなどをシミュレートして予
め生成されたグラフィックスのアニメーションデータ
(後述する骨格データ、動きデータ、テクスチャデータ
を有する)を出力する。アニメーションの作成方法につ
いては後述する。
メーション生成器119で生成されたアニメーションデ
ータ(骨格データ、動きデータ、テクスチャデータ)を
圧縮符号化する。
指示によりビデオエンコーダの出力(ビデオストリー
ム)と、アニメーションエンコーダの出力(アニメーシ
ョンストリーム)を適応的に選択して多重化して画像ス
トリームを出力する。
107から出力された画像ストリームと、オーディオエ
ンコーダ106から出力されたオーディオストリームと
を多重化したデータストリームを通信制御部115に供
給する。
入力されたデータストリームは、デマルチプレクサ12
2により、ビデオデータ及び又はアニメーションデータ
で構成された画像ストリーム、およびオーディオストリ
ームに分離される。前記分離方法は前記データストリー
ムのヘッダ部に書き込まれている属性情報に基づいて行
われる。
ムからビデオデータおよびアニメーションデータを分離
する。前記分離処理は前記画像ストリームのヘッダ部に
書き込まれている属性情報に基づいて行われる。
オーディオ)はそれぞれに対応するデコーダ109,1
23,112によって復号処理が行われる。D/Aコン
バータ113は、オーディオデコーダ112で復号され
たオーディオデータをD/A変換する。スピーカ114
はD/Aコンバートされたオーディオを再生出力する。
号処理されたアニメーションデータは、アニメーション
合成器124によって顔や手などのアニメーションが合
成される。同期制御部111は、オーディオと、ビデオ
またはアニメーションの同期制御をつかさどる部分であ
る。
て、ビデオあるいはアニメーションがどのように多重化
されて送信されたかを判断し、その判断結果に基づいて
前記ビデオと前記アニメーションとを合成した画像デー
タをディスプレイコントローラ125に出力する。尚、
マルチプレクサ110の詳細については後述する。モニ
タ126には、ビデオ及び/又はアニメーションが表示
される。
130によりビデオ(自然画像)とアニメーション(人
工画像)との合成処理を複数種の中から選択することが
できる。
(a)では、背景画像及び人物画像ともにビデオカメラ
から出力されたビデオ(自然画像)を用いた例、図4
(b)では、背景画像はアニメーション生成器119で
生成されたアニメーション(人工画像)を用いて、人物
画像はビデオカメラから出力されたビデオを用いる例、
図4(c)では背景画像はビデオカメラから出力された
ビデオを用いて、人物画像はアニメーション生成器11
9で生成されたアニメーションを用いる例、図4(d)
では、背景画像及び人物画像ともにアニメーション生成
器119で生成されたアニメーションを用いる例を示
す。
ついて図5を参照しながら説明する。ビデオデコータ1
09より出力されたビデオデータは一旦1次フレームバ
ッファ1000に記憶される。通常ビデオデータは、通
常フレーム単位で扱われ、二次元のピクセルデータであ
る。一方、ポリゴンを用いたアニメーションデータの場
合は、三次元画像の場合が多い。従って、そのままでは
ビデオとアニメーションとの合成ができない。
成処理を行った後、一旦二次元のフレームバッファであ
る1次フレームバッファ1001にレンダリングを行
い、フレームデータを構築する。
参照)は、前景のビデオのマスク情報(マスキング情報
制御器1003によりマスク情報を得る)を用い、フレ
ーム単位での合成を行う。一方、アニメーションが前景
の場合(図4(c)参照)には、レンダリングを行った
結果、形成された二次元ビデオ画像からマスク画像を形
成し、このデータに基づいて合成を行う。
ームレートコントロール1002において、適宜ビデオ
の再生スピードとの調歩がとられる。フレーム合成器1
004では、各々の1次フレームバッファ1000、1
001に形成されたフレームデータとマスキング情報制
御器1003から得られたマスク情報とを入力し、前記
マスク情報により適宜マスキング処理を行いながら、2
フレーム(あるいはそれ以上の数の1次フレーム)の合
成を行い、これを表示用フレームバッファ1005に書
き込む。このような処理によって、ビデオとアニメーシ
ョンの自然な合成が可能となる。
作成方法を説明する。図6は、グラフィックスの骨格を
表現するメッシュを説明する図である。図6に示したも
のはメッシュ(Mesh)と呼ばれ、グラフィックスの骨格
を表現するもので、各頂点を結んだ各ユニット(図6の
場合は三角形)は、一般にポリゴンと呼ばれる。例えば
図6の頂点A、頂点B及び頂点Cで囲まれる部分が1つ
のポリゴンとして定義される。
頂点の座標値、頂点間の組合せ情報(例えば、AとBと
C、AとGとH、AとEなど)を記述することによって
達成される。通常このような構成は3次元空間にて構成
されるが、ISO/IEC 14496-1(MPEG-4 Systems)規格など
では、これを2次元に縮退したものも考案されている。
に、テクスチャと呼ばれる画像(或いは模様)データ
を、各ポリゴン上にマッピングする(これをテクスチャ
マッピングとよぶ)ことによって、実在に近いグラフィ
ックスのモデルが形成される。
に動きを加えるためには、時間方向に沿って、ポリゴン
の各座標位置に変化を与えることで実現される。図6の
矢印がその動きの例である。各頂点の動き方向とその大
きさが同じであれば、単純な平行移動となり、また、各
頂点ごとに動きの大きさとその方向を変化させることに
より、グラフィックスオブジェクトの動きと変形を表現
することが可能になる。
いくとデータ量が多くなってしまうため、頂点の動きベ
クトルの差分のみを記録する方式や、移動時間とその移
動軌跡をあらかじめ定義しておき、その規則に従ってア
ニメーション装置内でその軌跡に沿って自動でアニメー
トする方式などが実用化されている。
説明する。図7は、顔画像のモデル例を示す図である。
顔モデルの場合、一般的なグラフィックスオブジェクト
と異なり、顔、鼻など、そのモデル(固体)にも共通な
特徴が存在する。図7の例では、 A:両目の距離 B:目の縦の長さ C:鼻の長さ D:鼻下からの口までの長さ E:口の幅 のそれぞれのパラメータから形成される。
付随するテクスチャを複数用意することで、顔アニメー
ションのテンプレート集とすることが可能である。ま
た、顔画像の場合には、目や口の両端などの「特徴点」
が多数存在する。この特徴点の位置を操作することによ
って、顔に表情を作ることが可能になる。
る」(実際には、それに伴って特徴点付近の形状データ
も変化する)、および、「口の両端の位置を上げる」と
いうコマンドを与えることによって、「笑う」という表
情を作成することが可能になる。
アニメーションは、実動画画像を伝送するのに比較して
単位時間当りに必要なビット数が少なくて済むという特
徴を有する。
アニメーションにも同じような方式が適用可能である。
具体的には、手や足の関節などの特徴点データを抽出
し、その点について動き情報を付加することによって、
少ないデータにて、「歩く」、「手をあげる」などの行
動をアニメートすることができる。
より1画面内におけるビデオとアニメーションとを適宜
合成したデータストリームを通信することができるの
で、前記データストリームのビットレートをビデオとア
ニメーションの合成比率を変えることによって制御する
ことができる。これを利用することによって、通信状況
に応じたデータストリームの通信が可能となる。
第2の実施形態のテレビ電話システムの構成を示すブロ
ック図である。尚、図8において図1と同一機能を有す
る部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
201は顔アニメーションデータの雛型(骨格、肌の
色、髪型、眼鏡の有無)情報を保存する。アニメーショ
ン選択器202は、ユーザーの趣向に応じてアニメーシ
ョンの雛型及びアニメーションの動作パターン(手を振
る、頭を下げるなど)を選択する。即ち、第2の実施形
態ではアニメーションの雛型を予め複数備え、ユーザー
が適宜選択してアニメーションを生成して伝送すること
を可能にする。
する動きのアニメーションを容易に生成することがで
き、ユーザーの指示により1画面内におけるビデオとア
ニメーションとを適宜合成したデータストリームを通信
することができるので、前記データストリームのビット
レートをビデオとアニメーションの合成比率を変えるこ
とによって制御することができる。これを利用すること
によって、通信状況に応じたデータストリームの通信が
可能となる。
第3の実施形態のテレビ電話システムの構成を示すブロ
ック図である。尚、図9において、図8と同一機能を有
する部分には同一符号を付し、その説明を省略する。図
9において、ビデオトラッカ301は、ビデオの中から
適当な方式を用いて任意のオブジェクト(たとえば人間
の顔など)を識別し抽出する装置である。
01により抽出されたオブジェクト画像を解析して、前
記ビデオを構成する各オブジェクトを解析し、その解析
結果をアニメーション選択装置202’に供給する。例
えば、ビデオ解析部302が人物のオブジェクトを解析
する場合、顔の輪郭抽出、眼球の位置、口の位置等を解
析する。
況(有効ビットレート、混雑状況等)を監視し、その通
信状況においてアニメーションを発生させ、適応的にビ
デオとアニメメーションとを多重化して伝送するように
制御する。
ニメーションとの合成処理を説明する。尚、図4におい
て、前景画像(人物)の動きが激しく、背景画像は固定
している場合とする。また、図4の各状態における符号
化した際のトータルビットレートを図10に示す。図1
0における(a),(b),(c),(d)は、夫々図
4(a),(b),(c),(d)の画像に対応する。
えば、通信路が空いていて、高いビットレートのデータ
が通信可能な場合)にはビデオ画像のみで伝送し(図4
(a))を、通信状況が悪くなる(例えば、通信路が混
雑して、通信できるビットレートが低くなる)につれて
図4(b)→図4(c)→図4(d)と適応的に合成処
理を自動制御する。
信状況監視部303とビデオ解析部302との結果に応
じて、アニメーションの雛型を選択して、実写に近いア
ニメーションを生成するようにする。
メーションを適宜組み合わせて構成することによって、
通信状況に適したビデオとアニメーションの組み合わせ
(図4参照)を選択(ビデオとアニメーションの合成比
率が通信状況により変化する)して通信を行うことがで
きるとともに、ユーザの趣向にも合わせた会話も可能と
なる。
状況に応じてビデオとアニメーションを適応的に多重化
して送受信できるため、従来受信側で発生していた画像
や音声の途切れを防止することができる。
の細かさをダイナミックに変更することにより、アニメ
ーション単体でのビットレートを削減する方法を利用し
て、通信回線状況に応じてメッシュの細かさをダイナミ
ックに変更するようにして更にビットレートを削減する
ようにしてもよい。
ソフトウェアのプログラムコードを供給し、その装置の
コンピュータ(CPUあるいはMPU)に格納されたプ
ログラムに従って動作させることによって実施したもの
も、本発明の範疇に含まれる。
コード自体が上述した実施形態の機能を実現することに
なり、そのプログラムコード自体、およびそのプログラ
ムコードをコンピュータに供給するための手段、例えば
かかるプログラムコードを格納した記録媒体は本発明を
構成する。かかるプログラムコードを記憶する記録媒体
としては、例えばフロッピー(R)ディスク、ハードデ
ィスク、光ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM、
磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM等を用い
ることができる。
施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、
これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈され
てはならないものである。すなわち、本発明はその技術
思想、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様
々な形で実施することができる。
信回線の状況に応じて適応的に多重化された自然画像信
号及び人工画像信号を送受信することができるので、従
来のように画像が途切れるような状況を回避することが
できる。
テムの構成を示すブロック図である。
ための図である。
ク図である。
を示すブロック図である。
明する図である。
テムの構成を示すブロック図である。
テムの構成を示すブロック図である。
ルビットレートを説明する図である。
Claims (24)
- 【請求項1】 自然画像を符号化した自然画像信号を入
力する自然画像入力手段と、 人工画像を符号化した人工画像信号を入力する人工画像
入力手段と、 前記自然画像信号と前記人工画像信号とを通信回線の通
信状況に応じて適応的に多重化して前記通信回線により
送信する送信手段とを有することを特徴とする画像処理
装置。 - 【請求項2】 前記送信手段は、前記通信状況が空いて
いる場合は前記自然画像信号を送信し、前記通信状況が
混雑している場合は前記人工画像信号を送信することを
特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - 【請求項3】 前記送信手段は、1画面が前記自然画像
と前記人工画像で構成されるように前記自然画像信号と
前記人工画像信号とを多重化して送信することを特徴と
する請求項1又は2に記載の画像処理装置。 - 【請求項4】 前記送信手段は、前記通信状況に応じて
前記自然画像と前記人工画像との1画面内おける多重比
率が変化することを特徴とする請求項1〜3のいずれか
1項に記載の画像処理装置。 - 【請求項5】 前記人工画像信号は、前記自然画像信号
内の一部のオブジェクト画像を置換するのに用いられる
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の
画像処理装置。 - 【請求項6】 前記自然画像入力手段は、被写体像を撮
像する撮像手段と、前記撮像手段によって撮像された自
然画像信号を符号化する符号化手段とを含むことを特徴
とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の画像処理装
置。 - 【請求項7】 前記人工画像入力手段は、人工画像信号
を生成するための複数種類のモデルデータを記憶する記
憶手段と、前記複数種類のモデルデータから所望のモデ
ルデータを選択する選択手段とを含むことを特徴とする
請求項1〜6のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 【請求項8】 さらに、オーディオ信号を入力するオー
ディオ信号入力手段を有し、前記送信手段は前記オーデ
ィオ信号も多重化して送信することを特徴とする請求項
1〜7のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 【請求項9】 前記符号化手段は、MPEG-4に準拠して前
記自然画像信号を符号化することを特徴とする請求項6
に記載の画像処理装置。 - 【請求項10】 前記人工画像信号はアニメーション画
像であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項
に記載の画像処理装置。 - 【請求項11】 符号化された自然画像信号と符号化さ
れた人工画像信号とを通信回線の通信状況に応じて適応
的に多重化して送信された多重化信号を復号する画像処
理装置であって、 前記多重化信号を受信する受信手段と、 前記受信された多重化信号を前記自然画像信号と前記人
工画像信号に分離する分離手段と、 前記分離手段により分離された前記自然画像信号を復号
する自然画像復号手段と、 前記分離手段により分離された前記人工画像信号を復号
する人工画像復号手段とを有することを特徴とする画像
処理装置。 - 【請求項12】 さらに、前記自然画像復号手段により
復号された自然画像信号と前記人工画像復号手段により
復号された人工画像信号とを合成する合成手段を有する
ことを特徴とする請求項11に記載の画像処理装置。 - 【請求項13】 さらに、前記合成手段により合成され
た画像信号を表示する表示手段とを有することを特徴と
する請求項12に記載の画像処理装置。 - 【請求項14】 前記多重化信号は、1画面が自然画像
信号と人工画像信号で構成されるように前記自然画像信
号と前記人工画像信号とが多重化された信号であること
を特徴とする請求項11〜13のいずれか1項に記載の
画像処理装置。 - 【請求項15】 前記多重化信号は、前記通信状況に応
じて前記自然画像信号と前記人工画像信号との1画面内
おける比率が変化することを特徴とする請求項11〜1
4のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 【請求項16】 前記人工画像信号は、自然画像内の一
部のオブジェクト画像を置換するために用いられること
を特徴とする請求項11〜15のいずれか1項に記載の
画像処理装置。 - 【請求項17】 さらに、符号化されたオーディオ信号
を復号するオーディオ復号手段を有し、 前記多重化信号には前記符号化されたオーディオ信号も
多重化されており、前記分離手段は前記オーディオ信号
を分離し、前記オーディオ復号手段は前記分離されたオ
ーディオ信号を復号することを特徴とする請求項11〜
16のいずれか1項に記載の画像処理装置。 - 【請求項18】 前記人工画像信号はアニメーション画
像であることを特徴とする請求項11〜17のいずれか
1項に記載の画像処理装置。 - 【請求項19】 自然画像を符号化した自然画像信号を
入力する自然画像入力工程と、 人工画像を符号化した人工画像信号を入力する人工画像
入力工程と、 前記自然画像信号と前記人工画像信号とを通信回線の通
信状況に応じて適応的に多重化して前記通信回線により
送信する送信工程とを有することを特徴とする画像処理
方法。 - 【請求項20】 請求項19に記載の画像処理方法をコ
ンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコ
ンピュータ読み取り可能な記録媒体。 - 【請求項21】 請求項19に記載の画像処理方法をコ
ンピュータに実行させるためのプログラム。 - 【請求項22】 符号化された自然画像信号と符号化さ
れた人工画像信号とを通信回線の通信状況に応じて適応
的に多重化して送信された多重化信号を復号する画像処
理方法であって、 前記多重化信号を受信する受信工程と、 前記受信された多重化信号を前記自然画像信号と前記人
工画像信号に分離する分離工程と、 前記分離された前記自然画像信号を復号する自然画像復
号工程と、 前記分離された前記人工画像信号を復号する人工画像復
号工程とを有することを特徴とする画像処理方法。 - 【請求項23】 請求項22に記載の画像処理方法をコ
ンピュータに実行させるためのプログラムを記録したコ
ンピュータ読み取り可能な記録媒体。 - 【請求項24】 請求項22に記載の画像処理方法をコ
ンピュータに実行させるためのプログラム。
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Applications Claiming Priority (3)
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JP2001021978 | 2001-01-30 | ||
JP2002020385A JP3854871B2 (ja) | 2001-01-30 | 2002-01-29 | 画像処理装置、画像処理方法、記録媒体及びプログラム |
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