JP5024962B2 - 多視点距離情報符号化方法,復号方法,符号化装置,復号装置,符号化プログラム,復号プログラムおよびコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents
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Description
C. Fehn ,P. Kauff,M. Op de Beeck,F. Emst ,W. IJsselsteijn ,M. Pollefeys,L. Van Gool ,E. Ofek and I. Sexton ,"An Evolutionary and Optimised Approach on 3D-TV ",Proceedings of International Broadcast Conference ,pp.357-365,Amsterdam ,The Netherlands ,September 2002. W.H.A. Bruls,C. Varekamp ,R. Klein Gunnewiek,B. Barenbrug and A. Bourge,"Enabling Introduction of Stereoscopic(3D) Video: Formats and Compression Standards",Proceedings of IEEE International Conference on Image Processing,pp.I-89-I-92,San Antonio ,USA ,September 2007. A. Smolic ,K. Mueller,P. Merkle ,N. Atzpadin ,C. Fehn ,M. Mueller,O. Schreer,R. Tanger ,P. Kauff and T. Wiegand ,"Multi-view video plus depth(MVD) format for advanced 3D video systems ",Joint Video Team of ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 and ITU-T SG16 Q.6 ,Doc. JVT-W100 ,San Jose,USA ,April 2007. C. L. Zitnick ,S. B. Kang,M. Uyttendaele,S. A. J. Winder and R. Szeliski ,"High-quality Video View Interpolation Using a Layered Representation", ACM Transactions on Graphics,vol.23,no.3,pp.600-608,August 2004. "Editor's Proposed Draft Text Modifications for Joint Video Specification (ITU-T Rec. H.264 |ISO/IEC 14496-10 AVC), Draft 7" ,Document JVT-E022d7 ,September 2002. H. Kimata and M. Kitahara ,"Preliminary results on multiple view video coding(3DAV) ",document M10976 MPEG Redmond Meeting,July,2004. M. I. Fanany,and I. Kumazawa ,"A neural network for recovering 3D shape from erroneous and few depth maps of shaded images ",Pattern Recogn. Lett. ,vol.25,no.4,pp.377-389,Mar. 2004. Shinya Shimizu,Masaki Kitahara ,Hideaki Kimata,Kazuto Kamikura and Yoshiyuki Yashima ."View Scalable Multiview Video Coding using 3-D Warping with Depth Map ",IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology,Vol.17,No.11 ,pp.1485-1495,2007.
(1)まず,入力された多視点距離情報を構成する各距離情報から,それに対するカメラ情報を用いて被写体上の三次元点を復元する。
(2)次に,復元された各三次元点が代表視点カメラによって撮影される投影面上の位置を同定し,その位置に対して代表視点カメラからその三次元点までの距離を割り当てる。
(3)次に,代表視点カメラの投影面上の位置ごとに複数得られた距離から信頼度の低い距離を持つ被写体上の点を除外し,多視点距離情報を代表視点カメラを基準とする距離情報に統合した広範囲距離情報を求める。
まず,本発明の実施の形態に係る多視点距離情報符号化装置について説明する。図1に,多視点距離情報符号化装置の構成例を示す。
次に,本発明の実施の形態に係る多視点距離情報復号装置について説明する。図9に,多視点距離情報復号装置の構成例を示す。
多視点距離情報の符号量が削減される理由は,同じ被写体上の点を示す距離情報を符号化する回数が削減されるからである。これは,例えば図2の処理A3,A8,A11の作用による。図2の処理A3によって代表視点群,すなわち代表視点カメラの集合を決定する際に,入力視点数よりも少ない数の代表視点カメラを設定する。これにより,同じ位置を示す情報は最大でも代表視点カメラの個数だけの符号化で済むことになる。
各処理がカメラに独立した幾何変換処理またはフィルタ処理で構成可能であることから,並列演算可能性が向上する。これは,例えば図2の処理A8,A11の作用による。図2の処理A8の作用として,同じ被写体上の点を同定する処理が各入力視点カメラで並列演算できることが挙げられる。ここでの処理は幾何変換処理である。また,図2の処理A11の作用として,ある被写体に対して1つの距離情報を決定する処理が各代表視点カメラで並列演算できることが挙げられる。ここでの処理はフィルタ演算で実現できる。
この本実施の形態による効果について,2つの従来手法(三次元モデルを使用する場合と使用しない場合)と比較して説明する。
〔三次元モデルを使用する場合の従来手法〕
この場合には,同じ被写体上の点を示す距離情報を複数符号化しなくてよい。したがって,符号量の削減は可能である。しかし,入力された多視点距離情報をグローバルに扱うため,並列処理は不可能である。
〔三次元モデルを使用しない場合の従来手法〕
この場合には,入力された多視点距離情報を視点ごとに扱うため,並列処理が可能である。しかし,同じ被写体上の点を示す距離情報を複数回符号化する。したがって,符号量削減は不可能である。
〔本発明の実施の形態の場合〕
本発明の実施の形態では,同じ被写体上の点を示す距離情報を複数符号化しなくてよい。したがって,符号量の削減が可能である。さらに,広範囲距離情報はローカルに距離情報を取り扱って生成される。したがって,並列処理が可能になっている。
本発明の実施の形態によれば,エラーやノイズの多い部分を判定し,より信頼度の高い広範囲距離情報を生成することができる。ステレオなどで求められた距離情報は被写体境界において精度が低いため,本発明が有効となる。これは,例えば図6に示す処理E3〜E12の作用による。
101 距離情報入力部
102 距離情報メモリ
103 カメラ情報入力部
104 カメラ情報メモリ
105 代表視点設定部
106 距離情報変換部
1061 三次元点復元部
1062 三次元点再投影部
107 変換距離情報メモリ
108 距離統計情報計算部
109 距離集合精錬部
110 広範囲距離情報生成部
111 広範囲距離情報メモリ
112 広範囲距離情報符号化部
113 代表視点情報符号化部
114 候補削減部
200,200′ 多視点距離情報復号装置
201 広範囲距離情報符号化データ入力部
202 広範囲距離情報復号部
203 広範囲距離情報メモリ
204 代表視点情報符号化データ入力部
205 代表視点情報復号部
206 多視点距離情報生成部
2061 三次元点復元部
2062 三次元点再投影部
2063 距離統計情報計算部
2064 距離集合精錬部
2065 距離情報生成部
2066 候補削減部
Claims (14)
- 多視点カメラによって撮影された各画像の各画素に対して,カメラからその画素に写っている被写体までの距離を表した距離情報の集合によって表される多視点距離情報を符号化する多視点距離情報符号化方法において,
前記多視点距離情報を構成する各カメラを基準とした距離情報から,各画素に撮影された被写体上の点の三次元座標を計算する三次元座標復元ステップと,
前記三次元座標復元ステップで得られた三次元座標値を持つ被写体上の各点に対して,その点が予め定められたカメラによって撮影される際の投影面上での位置と,そのカメラから被写体上の点までの距離を計算する三次元座標再投影ステップと,
前記予め定められたカメラおよびそのカメラの投影面上の位置ごとに,前記三次元座標再投影ステップによって同じ位置が得られた1つまたは複数の被写体上の点に対して,前記三次元座標再投影ステップによって得られた距離の値の平均値および分散を求める距離統計情報計算ステップと,
前記予め定められたカメラおよびそのカメラの投影面上の位置ごとに,前記距離統計情報計算ステップで求められた分散の値が予め定められた値以上の場合,前記距離統計情報計算ステップで求められた平均値によって被写体上の点を2つの集合に分け,それぞれの集合において改めて距離の値の分散を求め,大きな分散値を持つ集合に属する被写体上の点を削除する距離集合精錬ステップと,
前記予め定められたカメラの投影面上の位置ごとに,前記距離集合精錬ステップによって残された被写体上の点が持つ距離の値を用いて,その位置における前記予め定められたカメラに対する距離情報を生成する広範囲距離情報生成ステップと,
前記広範囲距離情報生成ステップで生成された距離情報を符号化する広範囲距離情報符号化ステップと,
を有することを特徴とする多視点距離情報符号化方法。 - 多視点カメラによって撮影された各画像の各画素に対して,カメラからその画素に写っている被写体までの距離を表した距離情報の集合によって表される多視点距離情報を符号化する多視点距離情報符号化方法において,
前記多視点距離情報を構成する各カメラを基準とした距離情報から,各画素に撮影された被写体上の点の三次元座標を計算する三次元座標復元ステップと,
前記三次元座標復元ステップで得られた三次元座標値を持つ被写体上の各点に対して,その点が予め定められたカメラによって撮影される際の投影面上での位置と,そのカメラから被写体上の点までの距離を計算する三次元座標再投影ステップと,
前記予め定められたカメラおよびそのカメラの投影面上の位置ごとに,前記三次元座標再投影ステップによって同じ位置が得られた1つまたは複数の被写体上の点に対して,前記三次元座標再投影ステップによって得られた距離の値の集合に対して,各距離の値がその位置において発生する割合を計算し,予め定められた比率以下でしか現れない距離の値を持つ被写体上の点を削除する候補削減ステップと,
前記予め定められたカメラの投影面上の位置ごとに,前記候補削減ステップによって残された被写体上の点が持つ距離の値を用いて,その位置における前記予め定められたカメラに対する距離情報を生成する広範囲距離情報生成ステップと,
前記広範囲距離情報生成ステップで生成された距離情報を符号化する広範囲距離情報符号化ステップと,
を有することを特徴とする多視点距離情報符号化方法。 - 請求項1または請求項2に記載の多視点距離情報符号化方法において,
撮影を行った多視点カメラの中のいずれかのカメラと同じ位置および向きで,撮影シーンの全背景を視野角内に含む代表視点カメラを,前記予め定められたカメラとして1つまたは複数設定する代表視点カメラ設定ステップと,
前記代表視点カメラ設定ステップで設定された代表視点カメラの情報を符号化する代表視点カメラ情報符号化ステップと,を有し,
前記三次元座標再投影ステップでは,前記代表視点カメラ設定ステップで設定された代表視点カメラごとに,前記三次元座標復元ステップで得られた三次元座標値を持つ被写体上の各点に対して,その点が投影される位置と,そのカメラから被写体上の点までの距離を計算し,
前記広範囲距離情報生成ステップでは,前記代表視点カメラ設定ステップで設定された代表視点カメラごとに,そのカメラに対する距離情報を生成すること
を特徴とする多視点距離情報符号化方法。 - 多視点カメラで撮影された各画像の各画素に対して,その画像を撮影したカメラからその画素に写っている被写体までの距離を表した距離情報の集合によって表される多視点距離情報の符号化データを復号する多視点距離情報復号方法において,
符号化データから,1つまたは複数の予め定められたカメラごとに,そのカメラを基準とした広範囲距離情報を復号する広範囲距離情報復号ステップと,
前記広範囲距離情報によって表される各カメラを基準とした距離情報から,各画素に撮影された被写体上の三次元座標を計算する三次元座標復元ステップと,
復号対象の多視点距離情報を構成する距離情報が基準としている復号対象視点カメラごとに,前記三次元座標復元ステップで得られた三次元座標値を持つ被写体上の各点に対して,その点が復号対象視点カメラによって撮影される際の投影面上での位置と,その復号対象視点カメラから被写体上の点までの距離を計算する三次元座標再投影ステップと,
前記復号対象視点カメラおよびその復号対象視点カメラの投影面上の位置ごとに,前記三次元座標再投影ステップによって同じ位置が得られた1つまたは複数の被写体上の点に対して,前記三次元座標再投影ステップによって得られた距離の値の平均値および分散を求める距離統計情報計算ステップと,
前記復号対象視点カメラおよびその復号対象視点カメラの投影面上の位置ごとに,前記距離統計情報計算ステップで求められた分散の値が予め定められた値以上の場合,前記距離統計情報計算ステップで求められた平均値によって被写体上の点を2つの集合に分け,それぞれの集合において改めて距離の値の分散を求め,大きな分散値を持つ集合に属する被写体上の点を削除する距離集合精錬ステップと,
前記復号対象視点カメラの投影面上の位置ごとに,前記距離集合精錬ステップによって残された被写体上の点が持つ距離の値を用いて,その位置におけるその復号対象視点カメラを基準とした距離情報を生成する多視点距離情報復元ステップと,
を有することを特徴とする多視点距離情報復号方法。 - 多視点カメラで撮影された各画像の各画素に対して,その画像を撮影したカメラからその画素に写っている被写体までの距離を表した距離情報の集合によって表される多視点距離情報の符号化データを復号する多視点距離情報復号方法において,
符号化データから,1つまたは複数の予め定められたカメラごとに,そのカメラを基準とした広範囲距離情報を復号する広範囲距離情報復号ステップと,
前記広範囲距離情報によって表される各カメラを基準とした距離情報から,各画素に撮影された被写体上の三次元座標を計算する三次元座標復元ステップと,
復号対象の多視点距離情報を構成する距離情報が基準としている復号対象視点カメラごとに,前記三次元座標復元ステップで得られた三次元座標値を持つ被写体上の各点に対して,その点が復号対象視点カメラによって撮影される際の投影面上での位置と,その復号対象視点カメラから被写体上の点までの距離を計算する三次元座標再投影ステップと,
前記復号対象視点カメラおよびその復号対象視点カメラの投影面上の位置ごとに,前記三次元座標再投影ステップによって同じ位置が得られた1つまたは複数の被写体上の点に対して,前記三次元座標再投影ステップによって得られた距離の値の集合に対して,各距離の値がその位置において発生する割合を計算し,予め定められた比率以下でしか現れない距離の値を持つ被写体上の点を削除する候補削減ステップと,
前記復号対象視点カメラの投影面上の位置ごとに,前記候補削減ステップによって残された被写体上の点が持つ距離の値を用いて,その位置におけるその復号対象視点カメラを基準とした距離情報を生成する多視点距離情報復元ステップと,
を有することを特徴とする多視点距離情報復号方法。 - 請求項4または請求項5に記載の多視点距離情報復号方法において,
符号化データから,符号化データに含まれる広範囲距離情報が基準とする1つまたは複数の代表視点カメラの情報を復号する代表視点カメラ情報復号ステップを有し,
前記広範囲距離情報復号ステップでは,前記代表視点カメラを基準とした広範囲距離情報を復号すること
を特徴とする多視点距離情報復号方法。 - 多視点カメラによって撮影された各画像の各画素に対して,カメラからその画素に写っている被写体までの距離を表した距離情報の集合によって表される多視点距離情報を符号化する多視点距離情報符号化装置において,
前記多視点距離情報を構成する各カメラを基準とした距離情報から,各画素に撮影された被写体上の点の三次元座標を計算する三次元座標復元手段と,
前記三次元座標復元手段で得られた三次元座標値を持つ被写体上の各点に対して,その点が予め定められたカメラによって撮影される際の投影面上での位置と,そのカメラから被写体上の点までの距離を計算する三次元座標再投影手段と,
前記予め定められたカメラおよびそのカメラの投影面上の位置ごとに,前記三次元座標再投影手段によって同じ位置が得られた1つまたは複数の被写体上の点に対して,前記三次元座標再投影手段によって得られた距離の値の平均値および分散を求める距離統計情報計算手段と,
前記予め定められたカメラおよびそのカメラの投影面上の位置ごとに,前記距離統計情報計算手段で求められた分散の値が予め定められた値以上の場合,前記距離統計情報計算手段で求められた平均値によって被写体上の点を2つの集合に分け,それぞれの集合において改めて距離の値の分散を求め,大きな分散値を持つ集合に属する被写体上の点を削除する距離集合精錬手段と,
前記予め定められたカメラの投影面上の位置ごとに,前記距離集合精錬手段によって残された被写体上の点が持つ距離の値を用いて,その位置における前記予め定められたカメラに対する距離情報を生成する広範囲距離情報生成手段と,
前記広範囲距離情報生成手段で生成された距離情報を符号化する広範囲距離情報符号化手段と,
を備えることを特徴とする多視点距離情報符号化装置。 - 多視点カメラによって撮影された各画像の各画素に対して,カメラからその画素に写っている被写体までの距離を表した距離情報の集合によって表される多視点距離情報を符号化する多視点距離情報符号化装置において,
前記多視点距離情報を構成する各カメラを基準とした距離情報から,各画素に撮影された被写体上の点の三次元座標を計算する三次元座標復元手段と,
前記三次元座標復元手段で得られた三次元座標値を持つ被写体上の各点に対して,その点が予め定められたカメラによって撮影される際の投影面上での位置と,そのカメラから被写体上の点までの距離を計算する三次元座標再投影手段と,
前記予め定められたカメラおよびそのカメラの投影面上の位置ごとに,前記三次元座標再投影手段によって同じ位置が得られた1つまたは複数の被写体上の点に対して,前記三次元座標再投影手段によって得られた距離の値の集合に対して,各距離の値がその位置において発生する割合を計算し,予め定められた比率以下でしか現れない距離の値を持つ被写体上の点を削除する候補削減手段と,
前記予め定められたカメラの投影面上の位置ごとに,前記候補削減手段によって残された被写体上の点が持つ距離の値を用いて,その位置における前記予め定められたカメラに対する距離情報を生成する広範囲距離情報生成手段と,
前記広範囲距離情報生成手段で生成された距離情報を符号化する広範囲距離情報符号化手段と,
を備えることを特徴とする多視点距離情報符号化装置。 - 多視点カメラで撮影された各画像の各画素に対して,その画像を撮影したカメラからその画素に写っている被写体までの距離を表した距離情報の集合によって表される多視点距離情報の符号化データを復号する多視点距離情報復号装置において,
符号化データから,1つまたは複数の予め定められたカメラごとに,そのカメラを基準とした広範囲距離情報を復号する広範囲距離情報復号手段と,
前記広範囲距離情報によって表される各カメラを基準とした距離情報から,各画素に撮影された被写体上の三次元座標を計算する三次元座標復元手段と,
復号対象の多視点距離情報を構成する距離情報が基準としている復号対象視点カメラごとに,前記三次元座標復元手段で得られた三次元座標値を持つ被写体上の各点に対して,その点が復号対象視点カメラによって撮影される際の投影面上での位置と,その復号対象視点カメラから被写体上の点までの距離を計算する三次元座標再投影手段と,
前記復号対象視点カメラおよびその復号対象視点カメラの投影面上の位置ごとに,前記三次元座標再投影手段によって同じ位置が得られた1つまたは複数の被写体上の点に対して,前記三次元座標再投影手段によって得られた距離の値の平均値および分散を求める距離統計情報計算手段と,
前記復号対象視点カメラおよびその復号対象視点カメラの投影面上の位置ごとに,前記距離統計情報計算手段で求められた分散の値が予め定められた値以上の場合,前記距離統計情報計算手段で求められた平均値によって被写体上の点を2つの集合に分け,それぞれの集合において改めて距離の値の分散を求め,大きな分散値を持つ集合に属する被写体上の点を削除する距離集合精錬手段と,
前記復号対象視点カメラの投影面上の位置ごとに,前記距離集合精錬手段によって残された被写体上の点が持つ距離の値を用いて,その位置におけるその復号対象視点カメラを基準とした距離情報を生成する多視点距離情報復元手段と,
を備えることを特徴とする多視点距離情報復号装置。 - 多視点カメラで撮影された各画像の各画素に対して,その画像を撮影したカメラからその画素に写っている被写体までの距離を表した距離情報の集合によって表される多視点距離情報の符号化データを復号する多視点距離情報復号装置において,
符号化データから,1つまたは複数の予め定められたカメラごとに,そのカメラを基準とした広範囲距離情報を復号する広範囲距離情報復号手段と,
前記広範囲距離情報によって表される各カメラを基準とした距離情報から,各画素に撮影された被写体上の三次元座標を計算する三次元座標復元手段と,
復号対象の多視点距離情報を構成する距離情報が基準としている復号対象視点カメラごとに,前記三次元座標復元手段で得られた三次元座標値を持つ被写体上の各点に対して,その点が復号対象視点カメラによって撮影される際の投影面上での位置と,その復号対象視点カメラから被写体上の点までの距離を計算する三次元座標再投影手段と,
前記復号対象視点カメラおよびその復号対象視点カメラの投影面上の位置ごとに,前記三次元座標再投影手段によって同じ位置が得られた1つまたは複数の被写体上の点に対して,前記三次元座標再投影手段によって得られた距離の値の集合に対して,各距離の値がその位置において発生する割合を計算し,予め定められた比率以下でしか現れない距離の値を持つ被写体上の点を削除する候補削減手段と,
前記復号対象視点カメラの投影面上の位置ごとに,前記候補削減手段によって残された被写体上の点が持つ距離の値を用いて,その位置におけるその復号対象視点カメラを基準とした距離情報を生成する多視点距離情報復元手段と,
を備えることを特徴とする多視点距離情報復号装置。 - 請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の多視点距離情報符号化方法をコンピュータに実行させるための多視点距離情報符号化プログラム。
- 請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の多視点距離情報符号化方法をコンピュータに実行させるための多視点距離情報符号化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4から請求項6までのいずれか1項に記載の多視点距離情報復号方法をコンピュータに実行させるための多視点距離情報復号プログラム。
- 請求項4から請求項6までのいずれか1項に記載の多視点距離情報復号方法をコンピュータに実行させるための多視点距離情報復号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。
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