JP2024058013A

JP2024058013A - 点群復号装置、点群復号方法及びプログラム

Info

Publication number: JP2024058013A
Application number: JP2022165089A
Authority: JP
Inventors: 洋平花岡; 恭平海野; 圭河村
Original assignee: KDDI Corp
Current assignee: KDDI Corp
Priority date: 2022-10-13
Filing date: 2022-10-13
Publication date: 2024-04-25

Abstract

【課題】ノード数の符号・復号を省略し、予測器を計算することにより符号化効率を改善する点群復号装置、点群復号方法及びプログラムを提供する。【解決手段】点群符号化装置及び点群復号装置を有する点群処理システムにおいて、点群復号装置２００は、幾何情報復号部と、ツリー合成部と、近似表面合成部と、幾何情報再構成部と、逆座標変換部と、属性情報復号部と、逆量子化部と、ＲＡＨＴ部と、ＬｏＤ算出部と、逆リフティング部と、逆色変換部と、フレームバッファと、を有する。ツリー合成部は、Ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅｇｅｏｍｅｔｒｙｃｏｄｉｎｇを使用する場合、復号対象点群データの各点について子ノード数の復号を省略し、予測器を計算する。【選択図】図２

Description

本発明は、点群復号装置、点群復号方法及びプログラムに関する。

非特許文献１では、Ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅｇｅｏｍｅｔｒｙｃｏｄｉｎｇにおいて、ノードに属する子ノードの数を符号化することで、復号処理において、木構造を構築して予測器を決定する方法が開示されている。。

Ｇ-ＰＣＣｃｏｄｅｃｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ、ＩＳＯ/ＩＥＣＪＴＣ１/ＳＣ２９/ＷＧ７Ｎ００２７１Ｇ-ＰＣＣ２ｎｄＥｄｉｔｉｏｎｃｏｄｅｃｄｅｓｃｒｉｐｔｉｏｎ、ＩＳＯ/ＩＥＣＪＴＣ１/ＳＣ２９/ＷＧ７Ｎ００３１４

しかしながら、非特許文献１の方法では、子ノード数を符号・復号することで、符号量が増加するという問題点があった。

そこで、本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、ノード数の符号・復号を省略し、予測器を計算することができるため、符号化効率を改善することができる点群復号装置、点群復号方法及びプログラムを提供することを目的とする。

本発明の第１の特徴は、点群復号装置であって、Ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅｇｅｏｍｅｔｒｙｃｏｄｉｎｇを使用する場合、復号対象点群データの各点について子ノード数の復号を省略し、予測器を計算するツリー合成部を備えることを要旨とする。

本発明の第２の特徴は、点群復号方法であって、Ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅｇｅｏｍｅｔｒｙｃｏｄｉｎｇを使用する場合、復号対象点群データの各点について子ノード数の復号を省略し、予測器を計算する工程とを有することを要旨とする。

本発明の第３の特徴は、コンピュータを、点群復号装置として機能させるプログラムであって、前記点群復号装置は、Ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅｇｅｏｍｅｔｒｙｃｏｄｉｎｇを使用する場合、復号対象点群データの各点について子ノード数の復号を省略し、予測器を計算するツリー合成部を備えることを要旨とする。

本発明によれば、ノード数の符号・復号を省略し、予測器を計算することができるため、符号化効率を改善することができる点群復号装置、点群復号方法及びプログラムを提供することができる。

図１は、一実施形態に係る点群処理システム１０の構成の一例を示す図である。図２は、一実施形態に係る点群復号装置２００の機能ブロックの一例を示す図である。図３は、一実施形態に係る点群復号装置２００の幾何情報復号部２０１０で受信する符号化データ（ビットストリーム）の構成の一例を示す図である。図４は、ＧＰＳ２０１１のシンタックス構成の一例を示す図である。図５は、一実施形態に係る点群復号装置２００のツリー合成部２０２０における処理の一例を示すフローチャートである図６は、ステップＳ５０３における親ノード設定処理の一例を示すフローチャートである。図７は、ステップＳ５０６における位置情報の予測処理の一例を示すフローチャートである図８は、ステップＳ７０２における復号済位置情報リストを使った位置情報の予測処理の一例を示すフローチャートである。図９は、ステップＳ５０８における復号済位置情報リスト更新処理の一例を示すフローチャートである。図１０は、復号対象ノードのレーザーＩＤのみ先に復号する場合のステップＳ５０３における親ノード設定の処理の一例を示すフローチャートである。図１１は、ステップＳ１００３における復号したレーザーＩＤに基づく親ノード設定の処理の一例を示すフローチャートである。図１２は、復号対象ノードのレーザーＩＤのみ先に復号する場合のステップＳ５０５における球面座標残差復号の処理の一例を示すフローチャートである。図１３は、復号対象ノードのレーザーＩＤのみ先に復号する場合のステップＳ５０７における球面座標再構成の処理の一例を示すフローチャートである。図１４は、本実施形態に係る点群符号化装置１００の機能ブロックの一例について示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態における構成要素は、適宜、既存の構成要素等との置き換えが可能であり、また、他の既存の構成要素との組み合わせを含む様々なバリエーションが可能である。したがって、以下の実施形態の記載をもって、特許請求の範囲に記載された発明の内容を限定するものではない。

（第１実施形態）
以下、図１～図１４を参照して、本発明の第１実施形態に係る点群処理システム１０について説明する。図１は、本実施形態に係る実施形態に係る点群処理システム１０を示す図である。

図１に示すように、点群処理システム１０は、点群符号化装置１００及び点群復号装置２００を有する。

点群符号化装置１００は、入力点群信号を符号化することによって符号化データ（ビットストリーム）を生成するように構成されている。点群復号装置２００は、ビットストリームを復号することによって出力点群信号を生成するように構成されている。

なお、入力点群信号及び出力点群信号は、点群内の各点の位置情報と属性情報とから構成される。属性情報は、例えば、各点の色情報や反射率である。

ここで、かかるビットストリームは、点群符号化装置１００から点群復号装置２００に対して伝送路を介して送信されてもよい。また、ビットストリームは、記憶媒体に格納された上で、点群符号化装置１００から点群復号装置２００に提供されてもよい。

（点群復号装置２００）
以下、図２を参照して、本実施形態に係る点群復号装置２００について説明する。図２は、本実施形態に係る点群復号装置２００の機能ブロックの一例について示す図である。

図２に示すように、点群復号装置２００は、幾何情報復号部２０１０と、ツリー合成部２０２０と、近似表面合成部２０３０と、幾何情報再構成部２０４０と、逆座標変換部２０５０と、属性情報復号部２０６０と、逆量子化部２０７０と、ＲＡＨＴ部２０８０と、ＬｏＤ算出部２０９０と、逆リフティング部２１００と、逆色変換部２１１０と、フレームバッファ２１２０とを有する。

幾何情報復号部２０１０は、点群符号化装置１００から出力されるビットストリームのうち、幾何情報に関するビットストリーム（幾何情報ビットストリーム）を入力とし、シンタックスを復号するように構成されている。

復号処理は、例えば、コンテクスト適応二値算術復号処理である。ここで、例えば、シンタックスは、位置情報の復号処理を制御するための制御データ（フラグやパラメータ）を含む。

ツリー合成部２０２０は、幾何情報復号部２０１０によって復号された制御データ及び後述するツリー内のどのノードに点群が存在するかを示すｏｃｃｕｐａｎｃｙｃｏｄｅを入力として、復号対象空間内のどの領域に点が存在するかというツリー情報を生成するように構成されている。

なお、ｏｃｃｕｐａｎｃｙｃｏｄｅの復号処理をツリー合成部２０２０内部で行うよう構成されていてもよい。

本処理は、復号対象空間を直方体で区切り、ｏｃｃｕｐａｎｃｙｃｏｄｅを参照して各直方体内に点が存在するかを判断し、点が存在する直方体を複数の直方体に分割し、ｏｃｃｕｐａｎｃｙｃｏｄｅを参照するという処理を再帰的に繰り返すことで、ツリー情報を生成することができる。

ここで、かかるｏｃｃｕｐａｎｃｙｃｏｄｅの復号に際して、後述するインター予測を用いてもよい。

本実施形態では、上述の直方体を常に立方体として８分木分割を再帰的に行う「Ｏｃｔｒｅｅ」と呼ばれる手法、及び、８分木分割に加え、４分木分割及び２分木分割を行う「ＱｔＢｔ」と呼ばれる手法を使用することができる。ＱｔＢｔ」を使用するか否かは、制御データとして点群符号化装置１００側から伝送される。

或いは、制御データによってＰｒｅｄｉｃｔｉｖｅｇｅｏｍｅｔｒｙｃｏｄｉｎｇＰｒｅｄｉｃｉｔｉｖｅｃｏｄｉｎｇを使用するように指定された場合、ツリー合成部２０２０は、点群符号化装置１００において決定した任意のツリー構成に基づいて各点の座標を復号するように構成されている。

近似表面合成部２０３０は、ツリー合成部２０２０によって生成されたツリー情報を用いて近似表面情報を生成し、かかる近似表面情報に基づいて点群を復号するように構成されている。

近似表面情報は、例えば、物体の３次元点群データを復号する際等において、点群が物体表面に密に分布しているような場合に、個々の点群を復号するのではなく、点群の存在領域を小さな平面で近似して表現したものである。

具体的には、近似表面合成部２０３０は、例えば、「Ｔｒｉｓｏｕｐ」と呼ばれる手法で、近似表面情報を生成し、点群を復号することができる。「Ｔｒｉｓｏｕｐ」の具体的な処理例については後述する。また、Ｌｉｄａｒ等で取得した疎な点群を復号する場合は、本処理を省略することができる。

幾何情報再構成部２０４０は、ツリー合成部２０２０によって生成されたツリー情報及び近似表面合成部２０３０によって生成された近似表面情報を元に、復号対象の点群データの各点の幾何情報（復号処理が仮定している座標系における位置情報）を再構成するように構成されている。

逆座標変換部２０５０は、幾何情報再構成部２０４０によって再構成された幾何情報を入力として、復号処理が仮定している座標系から、出力点群信号の座標系に変換を行い、位置情報を出力するように構成されている。

フレームバッファ２１２０は、幾何情報再構成部２０４０によって再構成された幾何情報を入力として、参照フレームとして保存するように構成されている。保存した参照フレームは、ツリー合成部２０２０において時間的に異なるフレームのインター予測を行う場合に、フレームバッファ２１３０から読み出されて参照フレームとして使用される。

ここで、各フレームに対してどの時刻の参照フレームを用いるかどうかは、例えば、点群符号化装置１００からビットストリームとして伝送されてくる制御データに基づいて決定されてもよい。

属性情報復号部２０６０は、点群符号化装置１００から出力されるビットストリームのうち、属性情報に関するビットストリーム（属性情報ビットストリーム）を入力とし、シンタックスを復号するように構成されている。

復号処理は、例えば、コンテクスト適応二値算術復号処理である。ここで、例えば、シンタックスは、属性情報の復号処理を制御するための制御データ（フラグ及びパラメータ）を含む。

また、属性情報復号部２０６０は、復号したシンタックスから、量子化済み残差情報を復号するように構成されている。

逆量子化部２０７０は、属性情報復号部２０６０によって復号された量子化済み残差情報と、属性情報復号部２０６０によって復号された制御データの一つである量子化パラメータとを元に、逆量子化処理を行い、逆量子化済み残差情報を生成するように構成されている。

逆量子化済み残差情報は、復号対象の点群の特徴に応じて、ＲＡＨＴ部２０８０及びＬｏＤ算出部２０９０のいずれかに出力される。いずれに出力されるかは、属性情報復号部２０６０によって復号される制御データによって指定される。

ＲＡＨＴ部２０８０は、逆量子化部２０７０によって生成された逆量子化済み残差情報及び幾何情報再構成部２０４０によって生成された幾何情報を入力とし、ＲＡＨＴ（ＲｅｇｉｏｎＡｄａｐｔｉｖｅＨｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌＴｒａｎｓｆｏｒｍ）と呼ばれるＨａａｒ変換（復号処理においては、逆Ｈａａｒ変換）の一種を用いて、各点の属性情報を復号するように構成されている。ＲＡＨＴの具体的な処理としては、例えば、非特許文献１に記載の方法を用いることができる。

ＬｏＤ算出部２０９０は、幾何情報再構成部２０４０によって生成された幾何情報を入力とし、ＬｏＤ（ＬｅｖｅｌｏｆＤｅｔａｉｌ）を生成するように構成されている。

ＬｏＤは、ある点の属性情報から、他のある点の属性情報を予測し、予測残差を符号化或いは復号するといった予測符号化を実現するための参照関係（参照する点及び参照される点）を定義するための情報である。

言い換えると、ＬｏＤは、幾何情報に含まれる各点を複数のレベルに分類し、下位のレベルに属する点については上位のレベルに属する点の属性情報を用いて属性を符号化或いは復号するといった階層構造を定義した情報である。

ＬｏＤの具体的な決定方法としては、例えば、上述の非特許文献１に記載の方法を用いてもよい。

逆リフティング部２１００は、ＬｏＤ算出部２０９０によって生成されたＬｏＤ及び逆量子化部２０７０によって生成された逆量子化済み残差情報を用いて、ＬｏＤで規定した階層構造に基づいて各点の属性情報を復号するように構成されている。逆リフティングの具体的な処理としては、例えば、上述の非特許文献１に記載の方法を用いることができる。

逆色変換部２１１０は、復号対象の属性情報が色情報であり且つ点群符号化装置１００側で色変換が行われていた場合に、ＲＡＨＴ部２０８０又は逆リフティング部２１００から出力される属性情報に逆色変換処理を行うように構成されている。かかる逆色変換処理の実行の有無については、属性情報復号部２０６０によって復号された制御データによって決定される。

点群復号装置２００は、以上の処理により、点群内の各点の属性情報を復号して出力するように構成されている。

（幾何情報復号部２０１０）
以下、図３～図４を用いて幾何情報復号部２０１０で復号される制御データについて説明する。

図３は、幾何情報復号部２０１０で受信する符号化データ（ビットストリーム）の構成の一例である。

第１に、ビットストリームは、ＧＰＳ２０１１を含んでいてもよい。ＧＰＳ２０１１は、ジオメトリパラメータセットとも呼ばれ、幾何情報の復号に関する制御データの集合である。具体例については後述する。各ＧＰＳ２０１１は、複数のＧＰＳ２０１１が存在する場合に個々を識別するためのＧＰＳｉｄ情報を少なくとも含む。

第２に、ビットストリームは、ＧＳＨ２０１２Ａ/２０１２Ｂを含んでいてもよい。ＧＳＨ２０１２Ａ/２０１２Ｂは、ジオメトリスライスヘッダ或いはジオメトリデータユニットヘッダとも呼ばれ、後述するスライスに対応する制御データの集合である。以降では、スライスという呼称を用いて説明するが、スライスをデータユニットと読み替えることもできる。具体例については後述する。ＧＳＨ２０１２Ａ/２０１２Ｂは、各ＧＳＨ２０１２Ａ/２０１２Ｂに対応するＧＰＳ２０１１を指定するためのＧＰＳｉｄ情報を少なくとも含む。

第３に、ビットストリームは、ＧＳＨ２０１２Ａ/２０１２Ｂの次に、スライスデータ２０１３Ａ/２０１３Ｂを含んでいてもよい。スライスデータ２０１３Ａ/２０１３Ｂには、幾何情報を符号化したデータが含まれている。スライスデータ２０１３Ａ/２０１３Ｂの一例としては、後述するｏｃｃｕｐａｎｃｙｃｏｄｅが挙げられる。

以上のように、ビットストリームは、各スライスデータ２０１３Ａ/２０１３Ｂに、１つずつＧＳＨ２０１２Ａ/２０１２Ｂ及びＧＰＳ２０１１が対応する構成となる。

上述のように、ＧＳＨ２０１２Ａ/２０１２Ｂにて、どのＧＰＳ２０１１を参照するかをＧＰＳｉｄ情報で指定するため、複数のスライスデータ２０１３Ａ/２０１３Ｂに対して共通のＧＰＳ２０１１を用いることができる。

言い換えると、ＧＰＳ２０１１は、スライスごとに必ずしも伝送する必要がない。例えば、図３のように、ＧＳＨ２０１２Ｂ及びスライスデータ２０１３Ｂの直前では、ＧＰＳ２０１１を符号化しないようなビットストリームの構成とすることもできる。

なお、図３の構成は、あくまで一例である。各スライスデータ２０１３Ａ/２０１３Ｂに、ＧＳＨ２０１２Ａ/２０１２Ｂ及びＧＰＳ２０１１が対応する構成となっていれば、ビットストリームの構成要素として、上述以外の要素が追加されてもよい。

例えば、図３に示すように、ビットストリームは、シーケンスパラメータセット（ＳＰＳ）２００１を含んでいてもよい。また、同様に、伝送に際して、図３と異なる構成に整形されてもよい。更に、後述する属性情報復号部２０６０で復号されるビットストリームと合成して単一のビットストリームとして伝送されてもよい。

図４は、ＧＰＳ２０１１のシンタックス構成の一例である。

なお、以下で説明するシンタックス名は、あくまで一例である。以下で説明したシンタックスの機能が同様であれば、シンタックス名は異なっていても差し支えない。

ＧＰＳ２０１１は、各ＧＰＳ２０１１を識別するためのＧＰＳｉｄ情報（ｇｐｓ_ｇｅｏｍ_ｐａｒａｍｅｔｅｒ_ｓｅｔ_ｉｄ）を含んでもよい。

なお、図４のＤｅｓｃｒｉｐｔｏｒ欄は、各シンタックスが、どのように符号化されているかを意味している。ｕｅ（ｖ）は、符号無し０次指数ゴロム符号であることを意味し、ｕ（１）は、１ビットのフラグであることを意味する。

ＧＰＳ２０１１は、ツリー合成部２０２０でツリータイプを制御するためのフラグ（ｇｅｏｍ_ｔｒｅｅ_ｔｙｐｅ）を含んでもよい。

例えば、ｇｅｏｍ_ｔｒｅｅ_ｔｙｐｅの値が「１」の場合は、Ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅｇｅｏｍｅｔｒｙｃｏｄｉｎｇを使用すると定義し、ｇｅｏｍ_ｔｒｅｅ_ｔｙｐｅの値が「０」の場合は、Ｏｃｔｒｅｅを使用するように定義されていてもよい。

ＧＰＳ２０１１は、ツリー合成部２０２０で、Ａｎｇｕｌａｒモードとして処理を行うかどうかを制御するためのフラグ（ｇｅｏｍ_ａｎｇｕｌａｒ_ｅｎａｂｌｅｄ）を含んでもよい。

例えば、ｇｅｏｍ_ａｎｇｕｌａｒ_ｅｎａｂｌｅｄの値が「１」の場合は、ＡｎｇｕｌａｒモードとしてＰｒｅｄｉｃｔｉｖｅｇｅｏｍｅｔｒｙｃｏｄｉｎｇの処理を行うと定義し、ｇｅｏｍ_ａｎｇｕｌａｒ_ｅｎａｂｌｅｄの値が「０」の場合は、ＡｎｇｕｌａｒモードとしてＰｒｅｄｉｃｔｉｖｅｇｅｏｍｅｔｒｙｃｏｄｉｎｇの処理を行わないように定義されていてもよい。

ＧＰＳ２０１１は、ツリー合成部２０２０で、Ａｎｇｕｌａｒモードにおいて、半径に応じた適応的な方位角の量子化を行うどうかを制御するためのフラグ（ｐｔｒｅｅ_ａｎｇ_ａｚｉｍｕｔｈ_ｓｃａｌｉｎｇ_ｅｎａｂｌｅｄ）を含んでもよい。

例えば、ｐｔｒｅｅ_ａｎｇ_ａｚｉｍｕｔｈ_ｓｃａｌｉｎｇ_ｅｎａｂｌｅｄの値が「１」の場合は、半径に応じた適応的な方位角の量子化を行うと定義し、ｐｔｒｅｅ_ａｎｇ_ａｚｉｍｕｔｈ_ｓｃａｌｉｎｇ_ｅｎａｂｌｅｄの値が「０」の場合は、半径に応じた適応的な方位角の量子化を行わないと定義されていてもよい。

また、Ａｎｇｕｌａｒモードにおける予測器の計算において、復号済位置情報リストを使うかどうか制御するためのフラグとして用いてもよい。

例えば、ｐｔｒｅｅ_ａｚｉｍｕｔｈ_ｓｃａｌｉｎｇ_ｅｎａｂｌｅｄの値が「１」の場合は、予測器の計算において、復号済位置情報リストを使うと定義し、ｐｔｒｅｅ_ａｎｇ_ａｚｉｍｕｔｈ_ｓｃａｌｉｎｇ_ｅｎａｂｌｅｄの値が「０」の場合は、予測器の計算において、復号済位置情報リストを使わないと定義されていてもよい。

ＧＰＳ２０１１は、ツリー合成部２０２０で、予測器の計算に復号済位置情報リストを使う場合の復号済位置情報リストを動的に更新する処理で利用する閾値（ｐｔｒｅｅ_ａｎｇ_ｐｒｅｄ_ｌｉｓｔ_ｒａｄｉｕｓ_ｒｅｓｉｄ_ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）を含んでもよい。

例えば、ｐｔｒｅｅ_ａｎｇ_ｐｒｅｄ_ｌｉｓｔ_ｒａｄｉｕｓ_ｒｅｓｉｄ_ｔｈｒｅｓｈｏｌｄの値よりも復号した半径残差の絶対値が大きい場合は、復号済位置情報リストに復号した位置情報を新たな予測器として加えてもよいし、ｐｔｒｅｅ_ａｎｇ_ｐｒｅｄ_ｌｉｓｔ_ｒａｄｉｕｓ_ｒｅｓｉｄ_ｔｈｒｅｓｈｏｌｄの値よりも復号した半径残差の絶対値が小さい場合は、復号済位置情報リストに復号した位置情報を新たな予測器として加えなくてもよい。

ＧＰＳ２０１１は、ツリー合成部２０２０で子ノードの数を復号するかどうかを制御するためのフラグ（ｐｔｒｅｅ_ｎｕｍ_ｃｈｉｌｄｒｅｎ_ｄｅｃｏｄｅ_ｆｌａｇ）を含んでもよい。

例えば、ｐｔｒｅｅ_ｎｕｍ_ｃｈｉｌｄｒｅｎ_ｄｅｃｏｄｅ_ｆｌａｇの値が「１」の場合は、子ノードの数を復号すると定義し、ｐｔｒｅｅ_ｎｕｍ_ｃｈｉｌｄｒｅｎ_ｄｅｃｏｄｅ_ｆｌａｇの値が「０」の場合は、子ノードの数を復号しないように定義されていてもよい。

ＧＰＳ２０１１は、ツリー合成部２０２０で、予測器の計算に親ノードを使用するかどうかを制御するためのフラグ（ｐｔｒｅｅ_ｐｒｅｄｉｃｔｏｒ_ｐａｒｅｎｔ_ｅｎａｂｌｅｄ_ｆｌａｇ）を含んでもよい。

例えば、ｐｔｒｅｅ_ｐｒｅｄｉｃｔｏｒ_ｐａｒｅｎｔ_ｅｎａｂｌｅｄ_ｆｌａｇの値が「１」の場合は、予測器の計算に親ノードを使用すると定義し、ｐｔｒｅｅ_ｐｒｅｄｉｃｔｏｒ_ｐａｒｅｎｔ_ｅｎａｂｌｅｄ_ｆｌａｇの値が「０」の場合は、予測器の計算に親ノードを使用しないように定義されていてもよい。

ＧＰＳ２０１１は、ツリー合成部２０２０で、復号対象ノードのレーザーＩＤのみ先に復号して親ノード設定に使うかどうかを制御するためのフラグ（ｐｔｒｅｅ_ｐｒｅ_ｄｅｃｏｄｅ_ｌａｓｅｒ_ＩＤ_ｅｎａｂｌｅｄ_ｆｌａｇ）を含んでもよい。

例えば、ｐｔｒｅｅ_ｐｒｅ_ｄｅｃｏｄｅ_ｌａｓｅｒ_ＩＤ_ｅｎａｂｌｅｄ_ｆｌａｇの値が「１」の場合は、先にレーザーＩＤだけ復号して親ノード設定を行うと定義し、ｐｔｒｅｅ_ｐｒｅ_ｄｅｃｏｄｅ_ｌａｓｅｒ_ＩＤ_ｅｎａｂｌｅｄ_ｆｌａｇの値が「０」の場合は、予測器の計算に親ノードを使用しないと定義されていてもよい。

（ツリー合成部２０２０）
以下、図５～図９を用いてツリー合成部２０２０の処理について説明する。図５は、ツリー合成部２０２０における処理の一例を示すフローチャートである。なお、以下では「Ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅｇｅｏｍｅｔｒｙｃｏｄｉｎｇ」を使用してツリーを合成する場合の例について説明する。

Ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅｇｅｏｍｅｔｒｙｃｏｄｉｎｇは、ＰｒｅｄｉｃｔｉｖｅＴｒｅｅとも呼ばれている。Ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅｇｅｏｍｅｔｒｙｃｏｄｉｎｇは、点群符号化装置１００側で決めた任意の木構造に基づいて予測した位置情報及び当該点群データの位置情報の残差を復号し、両者を加算することで当該点群データの位置情報を復号する手段である。

図５に示すように、ステップＳ５０１において、ツリー合成部２０２０は、当該スライス内に含まれる全ての点群データの位置情報の復号が完了したかどうかを判定する。

この処理は、例えば、ＧＳＨに当該スライスに含まれる点群データの数を示す情報を伝送しておき、この点群データ数と既に処理したデータ数とを比較することで、全ての点の処理が完了したか否かを判定することができる。

全ての点群データの位置情報の復号が完了した場合は、本動作は、ステップＳ５１３へ進み、処理を終了する。全ての点群データの位置情報の復号が完了していない場合は、本動作は、ステップＳ５０２へ進む。

ステップＳ５０２において、ツリー合成部２０２０は、予測器の計算に親ノードを使用するかどうかを判定する。

例えば、ツリー合成部２０２０は、ｐｔｒｅｅ_ｐｒｅｄｉｃｔｏｒ_ｐａｒｅｎｔ_ｅｎａｂｌｅｄ_ｆｌａｇの値を参照して、予測器の計算に親ノードを使うかを判定することができる。

予測器の計算に親ノードを使うと判定された場合は、本動作は、ステップＳ５０３へ進み、予測器の計算に親ノードを使わないと判定された場合は、本動作は、ステップＳ５０５へ進む。

ステップＳ５０３において、ツリー合成部２０２０は、点群データの復号対象ノードの親ノードを設定する。ステップＳ５０３の具体的な処理の例は、後述する。

このような親ノードの設定が完了後、本動作は、ステップＳ５０４へ進む。

ステップＳ５０４において、ツリー合成部２０２０は、Ａｎｇｕｌａｒモードで処理を行うかを判定する。

例えば、ツリー合成部２０２０は、ｇｅｏｍ_ａｎｇｕｌａｒ_ｅｎａｂｌｅｄの値を参照して、Ａｎｇｕｌａｒモードで処理を行うかを判定することができる。

Ａｎｇｕｌａｒモードで処理を行うと判定された場合は、本動作は、ステップＳ５０５へ進み、Ａｎｇｕｌａｒモードで処理を行わないと判定された場合は、本動作は、ステップＳ５１０へ進む。

ステップＳ５０５において、ツリー合成部２０２０は、球面座標残差の復号を行う。球面座標残差の復号が完了したら、本動作は、ステップＳ５０６へ進む。

ステップＳ５０６において、ツリー合成部２０２０は、位置情報の予測を行う。

この処理では、はじめに、ツリー合成部２０２０は、予測に用いる予測器の種類を決定する。例えば、ｐｔｒｅｅ_ａｎｇ_ａｚｉｍｕｔｈ_ｓｃａｌｉｎｇ_ｅｎａｂｌｅｄの値に基づいて、用いる予測器の種類を決定してもよい。

予測器の種類は、例えば、木構造を用いて計算される複数の予測器の中から、復号した予測器モードに基づき利用する予測器を選択するものであってもよい。若しくは、復号済ノードの位置情報を予測器としてリストに保持しておき、復号した予測器のインデックスに該当するものをリストから参照し、利用する予測器を選択するものであってもよい。

ツリー合成部２０２０は、予測器を決定したら、その予測器を位置情報の予測値とする。具体的な処理の例は、後述する。

位置情報の予測が完了した後、本動作は、ステップＳ５０７へと進む。

ステップＳ５０７において、ツリー合成部２０２０は、球面座標の再構成を行う。この処理は、復号した球面座標残差と予測器とを加算することで、球面座標情報を再構成するものである。

球面座標の再構成が完了した後、本動作は、ステップＳ５０８へと進む。

ステップＳ５０８において、ツリー合成部２０２０は、復号済位置情報リストの更新を行う。この処理では、はじめに、ツリー合成部２０２０は、位置情報の予測において復号済位置情報リストを使うかどうかの判定を行い、復号済位置情報リスト使うと判定した場合に、復号済位置情報リストの更新を行う。具体的な処理は、後述する。

復号済位置情報リストの更新が完了した後、本動作は、ステップＳ５０９へ進む。

ステップＳ５０９において、ツリー合成部２０２０は、直交整数座標の再構成を行う。この処理では、前記再構成した球面座標情報に基づいて、変換することができる。具体的な方法は、例えば、非特許文献１に記載の手法で実現できる。

直交整数座標の再構成が完了した後、本動作は、ステップＳ５１０へ進む。

ステップＳ５１０において、ツリー合成部２０２０は、直交整数座標残差の復号を行う。直交整数座標残差の復号が完了した後、本動作は、ステップＳ５１１へと進む。

ステップＳ５１１において、ツリー合成部２０２０は、元座標の再構成を行う。この処理は、復号した直交整数座標残差と、再構成した直交整数座標とを加算することで、元座標の再構成を行うものである。元座標の再構成が完了した後、本動作は、ステップＳ５０１へと戻る。

ステップＳ５１２において、ツリー合成部２０２０は、位置情報の予測を行う。具体的には、ツリー合成部２０２０は、予測器を計算し、その予測器を位置情報の予測値とする。

例えば、ツリー合成部２０２０は、木構造に基づき計算される複数の予測器の中から、復号した予測器モードに基づき予測器を選択してもよい。位置情報の予測が完了した後、本動作は、ステップＳ５１３へと進む。

ステップＳ５１３において、ツリー合成部２０２０は、直交整数座標残差の復号を行う。直交整数座標残差の復号が完了した後、本動作は、ステップＳ５１４へと進む。

ステップＳ５１４において、ツリー合成部２０２０は、元座標の再構成を行う。この処理は、ステップＳ５１３で復号した直交整数座標の残差と、ステップＳ５１２で予測した位置情報をと加算することで、元座標の再構成を行うものである。元座標の再構成が完了した後、本動作は、ステップＳ５０１へと戻る。

図６は、ステップＳ５０における親ノード設定処理の一例を示すフローチャートである。

図６に示すように、ツリー合成部２０２０は、ステップＳ６０１において、復号対象ノードのインデックスを子ノード数分だけ格納する配列Ｓｔａｃｋ［ｉ］を参照し、配列Ｓｔａｃｋ［ｉ］の末尾に格納されているインデックスを１つ取得し、復号対象ノードの親ノードに設定する。

ツリー合成部２０２０は、取得したインデックスについて、配列Ｓｔａｃｋ［ｉ］から削除する。

配列Ｓｔａｃｋ［ｉ］には、後のステップＳ６０４又はステップＳ６０５で、復号対象ノードのインデックスが格納される。

当該スライス内の点群データの全点の復号が完了するまで、繰り返し配列Ｓｔａｃｋ［ｉ］への格納・参照が繰り返されることで、復号対象ノードの親ノードの設定が行われる。

ここで、ノードのインデックスとは、当該スライスの点群データの点の復号する順番を示す値である。また、Ｓｔａｃｋ［ｉ］には、初期値として、例えば、―１を設定しておき、―１が設定されている場合は、点群データのルート点として処理することができる。

親ノードのインデックスが設定された後、本動作は、ステップＳ６０２へ進む。

ステップＳ６０２において、ツリー合成部２０２０は、子ノード数を復号するかどうかを判定する。

例えば、ツリー合成部２０２０は、前記ｐｔｒｅｅ_ｎｕｍ_ｃｈｉｌｄｒｅｎ_ｄｅｃｏｄｅ_ｆｌａｇの値を参照して、子ノード数を復号するかどうかを判定することができる。

子ノード数を復号すると判定された場合は、本動作は、ステップＳ６０３へ進み、子ノード数を復号しないと判定された場合は、本動作は、ステップＳ６０５へ進む。

ステップＳ６０３において、ツリー合成部２０２０は、復号対象ノードの子供の数を復号する。復号対象ノードの子供の数が復号された後、本動作は、ステップＳ６０４へ進む。

ステップＳ６０４において、ツリー合成部２０２０は、配列Ｓｔａｃｋ［ｉ］の末尾に、子ノードの数だけ、復号対象ノードのインデックスを格納する。復号対象ノードのインデックスが格納された後、本動作は、ステップＳ６０６へ進み、処理を終了する。

ステップＳ６０５において、ツリー合成部２０２０は、配列Ｓｔａｃｋ［ｉ］に復号対象ノードのインデックスを１つだけ格納する。配列Ｓｔａｃｋ［ｉ］への格納が完了した後、本動作は、ステップＳ６０６へ進み、処理を終了する。

また、復号対象ノードのインデックスの格納先は、配列である必要はなく、例えば、復号対象ノードのインデックスを保持する変数を用意しておき、次に位置情報を復号するノードの親ノード設定の際に参照できればよい。

以上のように、ツリー合成部２０２０は、子ノード数を復号するかどうかを判定し、子ノード数を復号しないと判定した場合は、復号対象ノードのインデックスを１つだけ保持しておくように構成されてもよい。

このような構成とすることで、子ノード数を復号しなくても親ノードを設定することができ、符号化効率を改善することができる。

図７は、ステップＳ５０６における位置情報の予測処理の一例を示すフローチャートである。

図７に示すように、ステップＳ７０１において、ツリー合成部２０２０は、予測器の計算に復号済位置情報リストを使うかどうかを判定する。

例えば、ツリー合成部２０２０は、ｐｔｒｅｅ_ａｎｇ_ａｚｉｍｕｔｈ_ｓｃａｌｉｎｇ_ｅｎａｂｌｅｄの値を参照して、予測器の計算に復号済位置情報リストを使うかどうかを判定することができる。

復号済位置情報リストを使うと判定された場合は、本動作は、ステップＳ７０２へ進み、復号済位置情報リストを使わないと判定された場合は、本動作は、ステップＳ７０３へ進む。

ステップＳ７０２において、ツリー合成部２０２０は、復号済位置情報リストを使って予測器を計算し、位置情報の予測を行う。この処理では、ツリー合成部２０２０は、復号済ノードの位置情報を予測器としてリストに保持しておき、復号した予測器のインデックスに該当するものをリストから参照し、利用する予測器を決定し、決定した予測器を位置情報の予測値とする。具体的な処理の例は、後述する。

位置情報の予測が完了したら、本動作は、ステップＳ７０４へ進み、処理を終了する。

ステップＳ７０３において、ツリー合成部２０２０は、木構造を用いて計算される複数の予測器の中から、復号した予測器モードに基づき利用する予測器を選択し、選択した予測器を位置情報の予測値とする。

例えば、ツリー合成部２０２０は、予測しないモード、親ノードのみに基づき予測するモード、親ノードとその親ノードに基づき予測するモード、親ノードの親ノードとその親ノードに基づき予測するモードの中から、復号した予測器モードに基づき利用するモードを選択してもよい。具体的には、例えば、非特許文献１に記載の手法で実現できる。

位置情報の予測が完了した後、本動作は、ステップＳ７０４へ進み、処理を終了する。

図８は、ステップＳ７０２における復号済位置情報リストを使った位置情報の予測処理の一例を示すフローチャートである。

図８に示すように、ステップＳ８０１において、ツリー合成部２０２０は、予測器の計算に親ノードを使用するかどうかを判定する。

予測器の計算に親ノードを使うと判定された場合は、本動作は、ステップＳ８０２へ進み、予測器の計算に親ノードを使わないと判定された場合は、本動作は、ステップＳ８０６へ進む。

ステップＳ８０２において、ツリー合成部２０２０は、親ノードに基づいて予測器を計算する。

具体的には、ツリー合成部２０２０は、既に復号済の親ノードの方位角、親ノードの半径、親ノードのＬｉｄａｒセンサーにおけるレーザーＩＤを予測器とする。

ここで、方位角の予測器の計算では、例えば、復号済ノードの方位角に、レーザー間のステップ幅と復号済ノードからのステップ数との積を、加算してもよいし、減算してもよい。

すなわち、ツリー合成部２０２０は、以下の式によって、方位角の予測器を算出してもよい。
「方位角の予測器」＝「復号済ノードの方位角」＋「レーザー間のステップ幅×復号済ノードからのステップ数」
なお、ツリー合成部２０２０は、以下の式によって、方位角の予測器を算出してもよい。
「方位角の予測器」＝「復号済ノードの方位角」‐「レーザー間のステップ幅×復号済ノードからのステップ数」
予測器が計算された後、本動作は、ステップＳ８０３へ進む。

ステップＳ８０３において、ツリー合成部２０２０は、復号済位置情報インデックスｊを復号する。復号済位置情報インデックスｊの復号が完了した後、本動作は、ステップＳ８０４に進む。

ステップＳ８０４において、ツリー合成部２０２０は、復号した復号済位置情報インデックスｊが０より大きいかを判定する。

復号済位置情報インデックスｊが０より大きい場合、本動作は、ステップＳ８０５へ進む。復号済位置情報インデックスｊが０の場合、本動作は、ステップＳ８０９へ進み、処理を終了する。

ステップＳ８０５において、ツリー合成部２０２０は、予測器の再計算を行う。

具体的には、ツリー合成部２０２０は、復号した復号済位置情報インデックスに該当する復号済位置情報を、復号済位置情報リストから取得し、取得した復号済位置情報を元に計算する。復号済位置情報には、既に復号済ノードの方位角及び半径が含まれる。

ツリー合成部２０２０は、復号済ノードの方位角及び復号済ノードの半径を含む復号済位置情報に親ノードの復号済レーザーＩＤを加えた情報に基づいて、例えば、非特許文献２に記載の手法で、予測器の計算が実現できる。
なお、方位角の予測器の計算では、例えば、復号済ノードの方位角に、レーザー間のステップ幅と復号済ノードからのステップ数との積を、加算してもよいし、減算してもよい。

予測器の再計算が完了した後、本動作は、ステップＳ８０９へ進み、処理を終了する。

ステップＳ８０６において、ツリー合成部２０２０は、直近ノードのレーザーＩＤ情報を取得する。直近ノードは、現在復号を行っているノードの直前に復号されたノードである。直近ノードのレーザーＩＤ情報は、現在復号を行っているノードの直前に復号されたノードのレーザーＩＤである。

直前に復号されたノードのレーザーＩＤは、後述のステップＳ９０７で更新される。なお、直近ノードのレーザーＩＤ情報の初期値は、例えば、０としておいてもよい。直近ノードのレーザーＩＤ情報の取得が完了した後、本動作は、ステップＳ８０７へと進む。

ステップＳ８０７において、ツリー合成部２０２０は、復号済位置情報インデックスｊを復号する。復号済位置情報インデックスｊの復号が完了した後、本動作は、ステップＳ８０８に進む。

ステップＳ８０８において、ツリー合成部２０２０は、予測器の計算を行う。

具体的には、ツリー合成部２０２０は、復号した復号済位置情報インデックスに該当する復号済位置情報を、復号済位置情報リストから取得し、取得した復号済位置情報を元に計算する。復号済位置情報には、既に復号済ノードの方位角及び半径が含まれる。ツリー合成部２０２０は、上述の復号済位置情報に親ノードの復号済レーザーＩＤを加えた情報を元に、例えば、非特許文献２に記載の手法で、予測器の計算が実現できる。なお、方位角の予測器の計算では、例えば、復号済ノードの方位角に、レーザー間のステップ幅と復号済ノードからのステップ数との積を、加算してもよいし、減算してもよい。予測器の再計算が完了した後、本動作は、ステップＳ８０９へ進み、処理を終了する。

図９は、ステップＳ５０８における復号済位置情報リスト更新処理の一例を示すフローチャートである。

図９に示すように、ステップＳ９０１において、ツリー合成部２０２０は、予測器の計算に復号済位置情報リストを使うかどうかを判定する。

復号済位置情報リストを使うと判定された場合は、本動作は、ステップＳ９０２へ進み、復号済位置情報リストを使わないと判定された場合は、本動作は、ステップＳ９０８へ進み、処理を終了する。

ステップＳ９０２において、ツリー合成部２０２０は、ステップＳ５０５で復号した球面座標残差の絶対値が閾値よりも大きいかを判定する。ツリー合成部２０２０は、閾値として、例えば、ｐｔｒｅｅ_ａｎｇ_ｐｒｅｄ_ｌｉｓｔ_ｒａｄｉｕｓ_ｒｅｓｉｄ_ｔｈｒｅｓｈｏｌｄに設定されている値を用いてもよい。上述の絶対値が閾値よりも小さい場合、本動作は、ステップＳ９０３へ進み、上述の絶対値が閾値よりも大きい場合、本動作は、ステップＳ９０４へ進む。

ステップＳ９０３において、ツリー合成部２０２０は、復号済位置情報リストを部分的に更新する。

具体的には、ツリー合成部２０２０は、利用した復号済位置情報インデックス番号をｊとして、リストに存在している復号済位置情報インデックス番号０～ｊー１を、１ずつプラスして復号済位置情報リストに格納する。かかる格納が完了した後、本動作は、ステップＳ９０５へ進む。

ステップＳ９０４において、ツリー合成部２０２０は、復号済位置情報リストを全て更新する。

具体的には、全ての復号済位置情報インデックス番号を、１ずつプラスして復号済位置情報リストに格納する。かかる格納が完了した後、本動作は、ステップＳ９０５へ進む。

ステップＳ９０５において、ツリー合成部２０２０は、復号済位置情報リストに現ノードの位置情報を格納する。

具体的には、ツリー合成部２０２０は、ステップＳ５０７で再構成した位置情報のうち、半径及び方位角を、復号済位置情報リストのインデックス０番目として格納する。かかる格納が完了した後、本動作は、ステップＳ９０６へ進む。

ステップＳ９０６において、ツリー合成部２０２０は、予測器の計算に親ノードを使用するかどうかを判定する。

予測器の計算に親ノードを使うと判定された場合は、本動作は、ステップＳ９０８へ進み、処理を終了する。一方、予測器の計算に親ノードを使わないと判定された場合は、本動作は、ステップＳ９０７へ進む。

ステップＳ９０７において、ツリー合成部２０２０は、直近ノードのレーザーＩＤ情報の更新を行う。この処理では、ツリー合成部２０２０は、ステップＳ５０７で再構成した位置情報のうち、レーザーＩＤを取得し、直近ノードのレーザーＩＤ情報として保持しておく。ここで保持した情報は、ステップＳ８０６で利用される。直近ノードのレーザーＩＤの更新が完了した後、本動作は、ステップＳ９０８へ進み、処理を終了する。

以上のように、ツリー合成部２０２０は、予測器の計算に親ノードを使うか判定し、使わない場合は、親ノードの設定を行わず、また復号したノードのレーザーＩＤを直近ノードのレーザーＩＤ情報として保持しておき、次に復号するノードの位置情報の予測に利用する構成としてもよい。

このような構成とすることで、親ノードを設定しなくても予測器を決定することができ、子ノード数を復号する必要がなく、符号化効率を改善することができる。

さらに、ツリー合成部２０２０は、復号及び再構成を行う球面座標情報のうち、レーザーＩＤのみについて先に復号及び再構成を行うことで、親ノードの設定を行ってもよい。

図１０～図１３は、かかる処理の一例を示すフローチャートである。以下、その具体な処理について説明する。

図１０は、復号対象ノードのレーザーＩＤのみ先に復号する場合のステップＳ５０３における親ノード設定の処理の一例を示すフローチャートである。

図１０に示すように、ステップＳ１００１において、ツリー合成部２０２０は、Ａｎｇｕｌａｒモードで処理を行うかを判定する。

Ａｎｇｕｌａｒモードで処理を行うと判定された場合は、本動作は、ステップＳ１００１へ進み、Ａｎｇｕｌａｒモードで処理を行わないと判定された場合は、本動作は、ステップＳ１００４へ進む。

ステップＳ１００２において、ツリー合成部２０２０は、復号対象ノードのレーザーＩＤのみ先に復号して親ノード設定に使うかどうかを判定する。

例えば、ツリー合成部２０２０は、ｐｔｒｅｅ_ｐｒｅ_ｄｅｃｏｄｅ_ｌａｓｅｒ_ＩＤ_ｅｎａｂｌｅｄ_ｆｌａｇの値を参照して、先にレーザーＩＤだけ復号して親ノード設定に使うかどうかを判定することができる。

先にレーザーＩＤだけ復号すると判定された場合は、本動作は、ステップＳ１００２へ進み、先にレーザーＩＤを復号しないと判定された場合は、本動作は、ステップＳ１００４へ進む。

ステップＳ１００３において、ツリー合成部２０２０は、先にレーザーＩＤだけ復号し、復号したレーザーＩＤを用いて親ノードを設定する。具体的な処理は、後述する。親ノードの設定が完了した後、本動作は、ステップＳ１００５へ進み、処理を終了する。

ステップＳ１００４において、ツリー合成部２０２０は、配列Ｓｔａｃｋ［ｉ］を使った親ノード設定を行う。具体的な処理は、前述の図６のフローチャートにて説明した方法で行う。親ノードの設定が完了した後、本動作は、ステップＳ１００５へ進み、処理を終了する。

図１１は、ステップＳ１００３における復号したレーザーＩＤに基づく親ノード設定の処理の一例を示すフローチャートである。

図１１に示すように、ステップＳ１１０１において、ツリー合成部２０２０は、直近ノードのレーザーＩＤ情報を取得する。直近ノードは、現在復号を行っているノードの直前に復号されたノードである。直近ノードのレーザーＩＤ情報は、現在復号を行っているノードの直前に復号されたノードのレーザーＩＤである。直前に復号されたノードのレーザーＩＤは、後述のステップＳ１１０９で更新される。

なお、直近ノードのレーザーＩＤ情報の初期値は、例えば、０としておいてもよい。直近ノードのレーザーＩＤの取得が完了した後、本動作は、ステップＳ１１０２へ進む。

ステップＳ１１０２において、ツリー合成部２０２０は、レーザーＩＤを復号する。この処理では、ツリー合成部２０２０は、復号対象ノードのレーザーＩＤの残差を復号する。かかる復号が完了した後、本動作は、ステップＳ１１０３へ進む。

ステップＳ１１０３において、ツリー合成部２０２０は、レーザーＩＤを再構成する。この処理では、ツリー合成部２０２０は、ステップＳ１１０１で取得したレーザーＩＤと、ステップＳ１１０２で復号した残差とを加算することで、レーザーＩＤを再構成する。かかる再構成が完了した後、本動作は、ステップＳ１１０４へ進む。

ステップＳ１１０４において、ツリー合成部２０２０は、復号したレーザーＩＤが、直近ノードのレーザーＩＤと同じかどうかを判定する。

両者が同じであると判定された場合、本動作は、ステップＳ１１０５へ進む。一方、両者が同じでないと判定された場合、本動作は、ステップＳ１１０６へ進む。

ステップＳ１１０５において、ツリー合成部２０２０は、親ノードに直近ノードを設定する。親ノードの設定が完了した後、本動作は、ステップＳ１１０９へ進む。

ステップＳ１１０６において、ツリー合成部２０２０は、直近レーザーの先頭ノード情報を取得する。

直近レーザーは、復号対象ノードのレーザーＩＤの１つ前のレーザーＩＤである。復号対象のレーザーのレーザーＩＤをＮとすると、直近レーザーのレーザーＩＤは、Ｎ－１となる。直近レーザーの先頭ノード情報は、直近レーザーＩＤ内の復号済の点のうち、先頭に位置するノードのインデックスである。

直近レーザーの先頭ノード情報は、後述のステップＳ１１０８で更新される。直近レーザーの先頭ノード情報の取得が完了した後、本動作は、ステップＳ１１０７へ進む。

ステップＳ１１０７において、ツリー合成部２０２０は、親ノードの設定を行う。具体的には、ツリー合成部２０２０は、ステップＳ１１０６で取得したレーザー先頭ノードのインデックスを、親ノードのインデックスとして設定する。親ノードの設定が完了した後、本動作は、ステップＳ１１０８へ進む。

ステップＳ１１０８において、ツリー合成部２０２０は、直近レーザーの先頭ノード情報を更新する。この処理では、ツリー合成部２０２０は、現在の復号対象ノードを、直近レーザーの先頭ノードとして更新する。更新が完了した後、本動作は、ステップＳ１１０９へ進む。

ステップＳ１１０９において、ツリー合成部２０２０は、直近ノードのレーザーＩＤ情報の更新を行う。この処理では、ツリー合成部２０２０は、ステップＳ１１０３で再構成した位置情報のうち、レーザーＩＤを取得し、直近ノードのレーザーＩＤ情報として保持しておく。ここで保持した情報は、ステップＳ１１０１で利用される。かかる更新が完了した後、本動作は、ステップＳ１１１０へ進み、処理を終了する。

図１２は、復号対象ノードのレーザーＩＤのみ先に復号する場合のステップＳ５０５における球面座標残差復号の処理の一例を示すフローチャートである。

図１２に示すように、ステップＳ１２０１において、ツリー合成部２０２０は、復号対象ノードのレーザーＩＤのみ先に復号して親ノード設定に使うかどうかを判定する。

例えば、ツリー合成部２０２０は、ｐｔｒｅｅ_ｐｒｅ_ｄｅｃｏｄｅ_ｌａｓｅｒ_ＩＤ_ｅｎａｂｌｅｄ_ｆｌａｇの値を参照して、先にレーザーＩＤだけ復号して親ノード設定に使うかどうかを判定することができる。先にレーザーＩＤだけ復号すると判定された場合は、本動作は、ステップＳ１２０２へ進み、先にレーザーＩＤを復号しないと判定された場合は、本動作は、ステップＳ１２０３へ進む。

ステップＳ１２０２において、ツリー合成部２０２０は、レーザーＩＤ以外の球面座標情報の残差を復号する。かかる残差復号の復号が完了した後、本動作は、ステップＳ１２０４へ進み、処理を終了する。

ステップＳ１２０３において、ツリー合成部２０２０は、レーザーＩＤも含めた球面座標情報の残差を復号する。かかる残差の復号が完了した後、本動作は、ステップＳ１２０４へ進み、処理を終了する。

図１３は、復号対象ノードのレーザーＩＤのみ先に復号する場合のステップＳ５０７における球面座標再構成の処理の一例を示すフローチャートである。

図１３に示すように、ステップＳ１３０１において、ツリー合成部２０２０は、復号対象ノードのレーザーＩＤのみ先に復号して親ノード設定に使うかどうかを判定する。

先にレーザーＩＤだけ復号すると判定された場合は、本動作は、ステップＳ１３０２へ進み、先にレーザーＩＤを復号しないと判定された場合は、本動作は、ステップＳ１３０３へ進む。

ステップＳ１３０２において、ツリー合成部２０２０は、レーザーＩＤ以外の球面座標情報の再構成を行う。この処理では、ツリー合成部２０２０は、ステップＳ５０５で復号したレーザーＩＤ以外の球面座標残差と、ステップＳ５０６で予測したレーザーＩＤ以外の予測器とを加算することで、球面座標情報を再構成する。

かかる再構成が完了した後、本動作は、ステップＳ１３０４へ進み、処理を終了する。

ステップＳ１３０３において、ツリー合成部２０２０は、レーザーＩＤも含めた球面座標情報の残差を復号する。この処理では、ツリー合成部２０２０は、ステップＳ５０５で復号した球面座標残差と、ステップＳ５０６で予測した予測器とを加算することで、球面座標情報を再構成する。かかる再構成が完了した後、本動作は、ステップＳ１３０４へ進み、処理を終了する。

以上のように、ツリー合成部２０２０は、復号及び再構成を行う球面座標情報のうち、レーザーＩＤのみについて先に復号及び再構成し、親ノードの設定を行う構成としてもよい。

このような構成とすることで、復号したレーザーＩＤを使って親ノードを設定することができ、親ノードの設定に子ノードの数を復号する必要がなく、符号化効率を改善することができる。

（点群符号化装置１００）
以下、図１４を参照して、本実施形態に係る点群符号化装置１００について説明する。図１４は、本実施形態に係る点群符号化装置１００の機能ブロックの一例について示す図である。

図１７に示すように、点群符号化装置１００は、座標変換部１０１０と、幾何情報量子化部１０２０と、ツリー解析部１０３０と、近似表面解析部１０４０と、幾何情報符号化部１０５０と、幾何情報再構成部１０６０と、色変換部１０７０と、属性転移部１０８０と、ＲＡＨＴ部１０９０と、ＬｏＤ算出部１１００と、リフティング部１１１０と、属性情報量子化部１１２０と、属性情報符号化部１１３０と、フレームバッファ１１４０とを有する。

座標変換部１０１０は、入力点群の３次元座標系から、任意の異なる座標系への変換処理を行うよう構成されている。座標変換は、例えば、入力点群を回転することにより、入力点群のｘ、ｙ、ｚ座標を任意のs、ｔ、ｕ座標に変換してもよい。また、変換のバリエーションの１つとして、入力点群の座標系をそのまま使用してもよい。

幾何情報量子化部１０２０は、座標変換後の入力点群の位置情報の量子化及び座標が重複する点の除去を行うように構成されている。なお、量子化ステップサイズが１の場合は、入力点群の位置情報と量子化後の位置情報とが一致する。すなわち、量子化ステップサイズが１の場合は、量子化を行わない場合と等価になる。

ツリー解析部１０３０は、量子化後の点群の位置情報を入力として、後述のツリー構造に基づいて、符号化対象空間のどのノードに点が存在するかについて示すｏｃｃｕｐａｎｃｙｃｏｄｅを生成するように構成されている。

ツリー解析部１０３０は、本処理において、符号化対象空間を再帰的に直方体で区切ることにより、ツリー構造を生成するように構成されている。

ここで、ある直方体内に点が存在する場合、かかる直方体を複数の直方体に分割する処理を、直方体が所定のサイズになるまで再帰的に実行することでツリー構造を生成することができる。なお、かかる各直方体をノードと呼ぶ。また、ノードを分割して生成される各直方体を子ノードと呼び、子ノード内に点が含まれるか否かについて０又は１で表現したものがｏｃｃｕｐａｎｃｙｃｏｄｅである。

以上のように、ツリー解析部１０３０は、所定のサイズになるまでノードを再帰的に分割しながら、ｏｃｃｕｐａｎｃｙｃｏｄｅを生成するように構成されている。

本実施形態では、上述の直方体を常に立方体として８分木分割を再帰的に行う「Ｏｃｔｒｅｅ」と呼ばれる手法、及び、８分木分割に加え、４分木分割及び２分木分割を行う「ＱｔＢｔ」と呼ばれる手法を使用することができる。

ここで、「ＱｔＢｔ」を使用するか否かについては、制御データとして点群復号装置２００に伝送される。

或いは、任意のツリー構成を用いるＰｒｅｄｉｃｔｉｖｅｇｅｏｍｅｔｒｙｃｏｄｉｎｇを使用するように指定されてもよい。かかる場合、ツリー解析部１０３０が、ツリー構造を決定し、決定されたツリー構造は、制御データとして点群復号装置２００へ伝送される。

例えば、ツリー構造の制御データは、図６で説明した手順で復号できるよう構成されていてもよい。

近似表面解析部１０４０は、ツリー解析部１０３０によって生成されたツリー情報を用いて、近似表面情報を生成するように構成されている。

具体的には、近似表面解析部１０４０は、例えば、「Ｔｒｉｓｏｕｐ」と呼ばれる手法で、近似表面情報を生成するように構成されていてもよい。また、Ｌｉｄａｒ等で取得した疎な点群を復号する場合は、本処理を省略することができる。

幾何情報符号化部１０５０は、ツリー解析部１０３０によって生成されたｏｃｃｕｐａｎｃｙｃｏｄｅ及び近似表面解析部１０４０によって生成された近似表面情報等のシンタックスを符号化してビットストリーム（幾何情報ビットストリーム）を生成するように構成されている。ここで、ビットストリームには、例えば、図４で説明したシンタックスを含まれていてもよい。

符号化処理は、例えば、コンテクスト適応二値算術符号化処理である。ここで、例えば、シンタックスは、位置情報の復号処理を制御するための制御データ（フラグやパラメータ）を含む。

幾何情報再構成部１０６０は、ツリー解析部１０３０によって生成されたツリー情報及び近似表面解析部１０４０によって生成された近似表面情報に基づいて、符号化対象の点群データの各点の幾何情報（符号化処理が仮定している座標系、すなわち、座標変換部１０１０における座標変換後の位置情報）を再構成するように構成されている。

フレームバッファ１１４０は、幾何情報再構成部１０６０によって再構成された幾何情報を入力とし、参照フレームとして保存するように構成されている。

保存された参照フレームは、ツリー解析部１０３０において時間的に異なるフレームのインター予測を行う場合に、フレームバッファ１１４０から読み出されて参照フレームとして使用される。

ここで、各フレームに対してどの時刻の参照フレームを用いるかどうかが、例えば、符号化効率を表すコスト関数の値に基づいて決定され、使用する参照フレームの情報が制御データとして点群復号装置２００へ伝送されてもよい。

色変換部１０７０は、入力の属性情報が色情報であった場合に、色変換を行うように構成されている。色変換は、必ずしも実行する必要は無く、色変換処理の実行の有無については、制御データの一部として符号化され、点群復号装置２００へ伝送される。

属性転移部１０８０は、入力点群の位置情報、幾何情報再構成部１０６０における再構成後の点群の位置情報及び色変換部１０７０での色変化後の属性情報に基づいて、属性情報の歪みが最小となるように属性値を補正するように構成されている。具体的な補正方法は、例えば、非特許文献１に記載の方法を適用できる。

ＲＡＨＴ部１０９０は、属性転移部１０８０による転移後の属性情報及び幾何情報再構成部１０６０によって生成された幾何情報を入力とし、ＲＡＨＴ（ＲｅｇｉｏｎＡｄａｐｔｉｖｅＨｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌＴｒａｎｓｆｏｒｍ）と呼ばれるＨａａｒ変換の一種を用いて、各点の残差情報を生成するように構成されている。ＲＡＨＴの具体的な処理としては、例えば、上述の非特許文献１に記載の方法を用いることができる。

ＬｏＤ算出部１１００は、幾何情報再構成部１０６０によって生成された幾何情報を入力とし、ＬｏＤ（ＬｅｖｅｌｏｆＤｅｔａｉｌ）を生成するように構成されている。

リフティング部１１１０は、ＬｏＤ算出部１１００によって生成されたＬｏＤ及び属性転移部１０８０での属性転移後の属性情報を用いて、リフティング処理により残差情報を生成するように構成されている。

リフティングの具体的な処理としては、例えば、上述の非特許文献１に記載の方法を用いてもよい。

属性情報量子化部１１２０は、ＲＡＨＴ部１０９０又はリフティング部１１１０から出力される残差情報を量子化するように構成されている。ここで、量子化ステップサイズが１の場合は、量子化を行わない場合と等価である。

属性情報符号化部１１３０は、属性情報量子化部１１２０から出力される量子化後の残差情報等をシンタックスとして符号化処理を行い、属性情報に関するビットストリーム（属性情報ビットストリーム）を生成するように構成されている。

符号化処理は、例えば、コンテクスト適応二値算術符号化処理である。ここで、例えば、シンタックスは、属性情報の復号処理を制御するための制御データ（フラグ及びパラメータ）を含む。

点群符号化装置１００は、以上の処理により、点群内の各点の位置情報及び属性情報を入力として符号化処理を行い、幾何情報ビットストリーム及び属性情報ビットストリームを出力するように構成されている。

また、上述の点群符号化装置１００及び点群復号装置２００は、コンピュータに各機能（各工程）を実行させるプログラムであって実現されていてもよい。

なお、上記の各実施形態では、本発明を点群符号化装置１００及び点群復号装置２００への適用を例にして説明したが、本発明は、かかる例のみに限定されるものではなく、点群符号化装置１００及び点群復号装置２００の各機能を備えた点群符号化/復号システムにも同様に適用できる。

なお、本実施形態によれば、例えば、動画像通信において総合的なサービス品質の向上を実現できることから、国連が主導する持続可能な開発目標（ＳＤＧｓ）の目標９「レジリエントなインフラを整備し、持続可能な産業化を推進するとともに、イノベーションの拡大を図る」に貢献することが可能となる。

１０…点群処理システム
１００…点群符号化装置
１０１０…座標変換部
１０２０…幾何情報量子化部
１０３０…ツリー解析部
１０４０…近似表面解析部
１０５０…幾何情報符号化部
１０６０…幾何情報再構成部
１０７０…色変換部
１０８０…属性転移部
１０９０…ＲＡＨＴ部
１１００…ＬｏＤ算出部
１１１０…リフティング部
１１２０…属性情報量子化部
１１３０…属性情報符号化部
１１４０…フレームバッファ
２００…点群復号装置
２０１０…幾何情報復号部
２０２０…ツリー合成部
２０３０…近似表面合成部
２０４０…幾何情報再構成部
２０５０…逆座標変換部
２０６０…属性情報復号部
２０７０…逆量子化部
２０８０…ＲＡＨＴ部
２０９０…ＬｏＤ算出部
２１００…逆リフティング部
２１１０…逆色変換部
２１２０…フレームバッファ

Claims

点群復号装置であって、
Ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅｇｅｏｍｅｔｒｙｃｏｄｉｎｇを使用する場合、復号対象点群データの各点について子ノード数の復号を省略し、予測器を計算するツリー合成部を備えることを特徴とする点群復号装置。
前記ツリー合成部は、前記復号対象点群データの各点について子ノード数の復号を省略し、親ノードの設定を行うことを特徴とする請求項１に記載の点群復号装置。
前記ツリー合成部は、
前記子ノード数を復号するかどうかを判定し、
前記子ノード数を復号しないと判定した場合は、保持しておいた直近に復号したノードのインデックスを利用して親ノードを設定し、次のノードの親ノードの設定に利用するために、前記復号したノードのインデックスを保持しておくことを特徴とする請求項２に記載の点群復号装置。
前記ツリー合成部は、前記子ノード数を復号しないと判定した場合は、保持しておいた直近に復号したノードのインデックスを取得して、取得した前記インデックスを前記親ノードに設定することを特徴とする請求項３に記載の点群復号装置。
前記ツリー合成部は、
Ａｎｇｕｌａｒモードとして処理を行う場合、復号及び再構成を行う球面座標情報のうち、レーザーＩＤのみについて先に復号及び再構成を行うかどうかを判定し、
前記レーザーＩＤのみについて先に復号及び再構成を行うと判定した場合は、前記レーザーＩＤのみについて先に復号及び再構成を行い、前記親ノードの設定に利用することを特徴とする請求項２に記載の点群復号装置。
前記ツリー合成部は、
前記レーザーＩＤのみについて先に復号及び再構成を行うと判定した場合は、前記レーザーＩＤのみについて先に復号及び再構成を行い、保持しておいた直近に復号したノードのレーザーＩＤを利用して、前記親ノードを設定し、
次のノードを復号する際に利用するために、復号した前記レーザーＩＤを保持しておくことを特徴とする請求項５に記載の点群復号装置。
前記ツリー合成部は、
前記レーザーＩＤのみについて先に復号及び再構成を行うと判定した場合は、前記レーザーＩＤのみについて先に復号及び再構成を行い、復号及び再構成を行った前記レーザーＩＤと、前記保持しておいた直近に復号したノードのレーザーＩＤとが同じかどうかを判定し、
両者が同じであると判定した場合は、前記保持しておいた直近に復号したノードを前記親ノードに設定することを特徴とする請求項６に記載の点群復号装置。
前記ツリー合成部は、
前記レーザーＩＤのみについて先に復号及び再構成を行うと判定した場合は、前記レーザーＩＤのみについて先に復号及び再構成を行い、復号及び再構成を行った前記レーザーＩＤと、前記保持しておいた直近に復号したノードのレーザーＩＤとが同じかどうかを判定し、
両者が異なると判定した場合は、前記保持しておいた直近のレーザーＩＤの先頭ノードのインデックスを利用して、前記親ノードを設定し、復号したノードのインデックスを現在のレーザーＩＤの先頭ノードのインデックスとして保持しておくことを特徴とする請求項６に記載の点群復号装置。
前記ツリー合成部は、
Ａｎｇｕｌａｒモードとして処理を行う場合で、かつ、位置情報の予測に復号済位置情報リストを使う場合、前記予測器の計算に前記親ノードを使うかを判定し、
前記予測器の計算に前記親ノードを使わないと判定した場合は、前記親ノードの設定を行わず、保持しておいた直近に復号したノードのレーザーＩＤを利用して、復号対象ノードの位置情報の予測に利用し、次のノードを復号する際に利用するために、復号したレーザーＩＤを保持しておくことを特徴とする請求項１に記載の点群復号装置。
前記ツリー合成部は、前記予測器の計算に前記親ノードを使わないと判定した場合は、前記親ノードの設定を行わず、前記保持しておいた直近に復号したノードのレーザーＩＤを取得して、前記復号対象ノードのレーザーＩＤの予測器とすることを特徴とする請求項９に記載の点群復号装置。
点群復号方法であって、
Ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅｇｅｏｍｅｔｒｙｃｏｄｉｎｇを使用する場合、復号対象点群データの各点について子ノード数の復号を省略し、予測器を計算する工程とを有することを特徴とする点群復号方法。
コンピュータを、点群復号装置として機能させるプログラムであって、
前記点群復号装置は、
Ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅｇｅｏｍｅｔｒｙｃｏｄｉｎｇを使用する場合、復号対象点群データの各点について子ノード数の復号を省略し、予測器を計算するツリー合成部を備えることを特徴とするプログラム。