JP6028965B2 - Depth map resampling apparatus and method, program, and depth map resampling system - Google Patents

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Description

本発明は、多視点映像の生成に利用する奥行マップの再標本化装置およびその方法、プログラム、並びに奥行マップの再標本化システムに関する。   The present invention relates to a depth map resampling apparatus and method, a program, and a depth map resampling system used for generating a multi-view video.

現在、2眼式立体テレビや2眼式立体映画が普及しつつある。しかしながら、一部の立体視要因を実現するのみであるため、運動視差がなく不自然であったり、眼鏡をかけることに起因する眼性疲労等があったりする。そのため、立体映像の観察のために特別な眼鏡を必要としない、より自然な裸眼立体映像の実用化が望まれている。   Currently, twin-lens stereoscopic television and twin-lens stereoscopic movies are becoming widespread. However, since only a part of the stereoscopic viewing factors is realized, there is no motion parallax and it is unnatural, or there is eye fatigue caused by wearing glasses. Therefore, there is a demand for practical use of a more natural autostereoscopic image that does not require special glasses for observing the stereoscopic image.

裸眼立体映像は、多数の視点映像で構成される。そのため、裸眼立体映像を表示しようとすると、それら多数の視点映像を蓄積および伝送する必要があり、データ量が多く、実用化が困難であった。そこで、従来、視点映像の奥行情報である奥行マップを利用した立体映像の復元法が知られている(例えば、特許文献1参照)。   An autostereoscopic image is composed of a number of viewpoint images. For this reason, when an autostereoscopic image is to be displayed, it is necessary to store and transmit a large number of viewpoint images, which requires a large amount of data and is difficult to put into practical use. Therefore, conventionally, a method of restoring a stereoscopic video using a depth map that is depth information of a viewpoint video is known (see, for example, Patent Document 1).

ここで、奥行マップの一例を図8(a)に示す。図8(a)は、例えば床を写したときに得られる奥行マップであって、矩形の底辺は、被写体の手前近くを示して白っぽく明るい。また、矩形の上辺は、被写体の奥を示し、黒っぽく暗い。この例では、床が1つの被写体であり、奥行きが連続的に変化し、滑らかになっている。また、被写体が例えば階段である場合、図8(b)のように階段状に奥行きが変化した奥行マップが得られる。なお、図示を省略するが、奥行きの異なる被写体が複数ある場合、近くの被写体については白っぽく、遠くの被写体については黒っぽく表示される。   Here, an example of the depth map is shown in FIG. FIG. 8A is a depth map obtained when, for example, a floor is photographed, and the bottom of the rectangle indicates a near side of the subject and is whitish and bright. The upper side of the rectangle indicates the back of the subject and is dark and dark. In this example, the floor is one subject, and the depth changes continuously and is smooth. Further, when the subject is, for example, a staircase, a depth map in which the depth changes in a staircase shape as shown in FIG. 8B is obtained. Although not shown, when there are a plurality of subjects having different depths, a near subject is displayed as whitish and a far subject is displayed as black.

従来の奥行マップを利用する方法では、多視点映像に、奥行マップを付加することにより、多視点映像から視点数を間引いた視点映像を蓄積および伝送する。このように視点数が間引かれた多視点映像のことを、少数の視点映像ともいう。そして、伝送先にて、この少数の視点映像を奥行マップを用いて射影することにより、伝送元にて、間引かれた視点映像を合成して立体映像を復元することができる。   In a conventional method using a depth map, a viewpoint video obtained by thinning out the number of viewpoints from a multi-view video is accumulated and transmitted by adding the depth map to the multi-view video. A multi-view video in which the number of viewpoints is thinned in this way is also referred to as a small number of viewpoint videos. Then, by projecting the small number of viewpoint videos using the depth map at the transmission destination, the stereoscopic video can be restored by synthesizing the thinned viewpoint videos at the transmission source.

図9(a)は、特許文献1に記載された画像符号化装置の模式的なブロック図である。図9に示す画像符号化装置は、多視点映像(画像信号)を符号化する画像信号符号化部107と、その多視点映像の奥行マップ(デプス信号)を符号化するデプス信号符号化部108とを備えている。また、この画像符号化装置は、符号化に関する情報を示す符号化管理情報を符号化する符号化管理部101と、その符号化された情報と、カメラパラメータ情報とを符号化するパラメータ情報符号化部110とを備えている。そして、この画像符号化装置は、ユニット化部109を備え、画像信号符号化部107、デプス信号符号化部108およびパラメータ情報符号化部110の出力から符号化ビット列を生成する。この符号化ビット列は、蓄積および伝送され、伝送先で復号化される。   FIG. 9A is a schematic block diagram of the image encoding device described in Patent Document 1. The image encoding device shown in FIG. 9 includes an image signal encoding unit 107 that encodes a multi-view video (image signal), and a depth signal encoding unit 108 that encodes a depth map (depth signal) of the multi-view video. And. The image encoding apparatus also includes an encoding management unit 101 that encodes encoding management information indicating information related to encoding, and parameter information encoding that encodes the encoded information and camera parameter information. Part 110. The image encoding apparatus includes a unitization unit 109, and generates an encoded bit string from outputs of the image signal encoding unit 107, the depth signal encoding unit 108, and the parameter information encoding unit 110. This encoded bit string is stored and transmitted, and is decoded at the transmission destination.

図9(a)に示す画像信号符号化部107は、各視点映像(画像信号)のうち、基準とすべき視点からの画像をフレーム内予測符号化し、それ以外の画像を複数の画像間でフレーム間予測符号化する。また、1つ以上の視点の奥行マップ(デプス信号)は、デプス信号符号化部108で、同様にフレーム内予測符号化、またはフレーム間予測符号化される。このため、デプス信号符号化部108も、図9(b)に示すように、フレーム内予測符号化108aと、フレーム間予測符号化108bとを備えている。デプス信号符号化部108は、すべての画素を例えばMPEGで圧縮する。このとき、符号化により奥行マップの画素数が変わることはない。要するに、全ての符号化された視点映像と奥行マップは、元と同じ画素数を持っている。   The image signal encoding unit 107 shown in FIG. 9A encodes an image from a viewpoint to be used as a reference among the viewpoint videos (image signals), and encodes the other images between a plurality of images. Interframe predictive coding. In addition, the depth map (depth signal) of one or more viewpoints is similarly subjected to intra-frame prediction encoding or inter-frame prediction encoding by the depth signal encoding unit 108. For this reason, the depth signal encoding unit 108 also includes an intra-frame prediction encoding 108a and an inter-frame prediction encoding 108b, as shown in FIG. 9B. The depth signal encoding unit 108 compresses all pixels by, for example, MPEG. At this time, the number of pixels of the depth map is not changed by encoding. In short, all encoded viewpoint videos and depth maps have the same number of pixels as the original.

特開2010−157821号公報JP 2010-157821 A 特開2001−86345号公報JP 2001-86345 A

奥行マップは、例えば図8(a)に示すように、被写体のテキスチャには関係せず、カメラから被写体までの距離のみに依存して、同一の被写体上では滑らかに連続する性質を持っている。つまり、1つの被写体(例えば床)の中で(被写体内部で)、奥行値は滑らかに変化する。よって、多数の視点映像で構成される裸眼立体映像を、蓄積および伝送する際のデータ量の削減のためには、奥行マップの解像度は、視点映像の解像度と同じである必要はなく、奥行マップの解像度を下げても構わない。しかしながら、特許文献1に記載の符号化方法は、全ての符号化された視点映像と奥行マップが元と同じ画素数を持っている。そのため、奥行マップを元の画素数のまま符号化伝送することは、符号化効率が悪いという問題があった。   For example, as shown in FIG. 8A, the depth map has a property of smoothly continuing on the same subject regardless of the subject texture and depending only on the distance from the camera to the subject. . That is, the depth value changes smoothly in one subject (for example, the floor) (inside the subject). Therefore, the resolution of the depth map does not have to be the same as the resolution of the viewpoint video in order to reduce the amount of data when storing and transmitting autostereoscopic video composed of a large number of viewpoint videos. You can lower the resolution. However, in the encoding method described in Patent Document 1, all encoded viewpoint videos and depth maps have the same number of pixels as the original. Therefore, encoding and transmitting the depth map with the original number of pixels has a problem that encoding efficiency is poor.

そこで、奥行マップを少ない画素数に再標本化して、蓄積および伝送すべきデータ量を減らすことが考えられる。従来の一般的な再標本化を行う画像処理装置が例えば特許文献2に記載されている。図10(a)は、画像処理装置200において画像の再標本化部220の構成を模式的に示すブロック図であり、図10(b)は、その処理の流れを示すフローチャートである。画像の再標本化部220において、LPF223は、原画像を入力し、低域通過フィルタに通し、折り返し歪を生じる高域成分を除去する(ステップS201)。高域成分が除去された画像はサブサンプリング部224に入力される。そして、サブサンプリング部224は、画素を間引き、画像サイズを縮小する(ステップS202)。これにより、生成された縮小画像が出力される。このように再標本化の際には、折返し歪を防ぐために、画素に低域通過フィルタを掛けて再標本化を行うことが、これまで一般的であった。   Therefore, it is conceivable to resample the depth map to a small number of pixels to reduce the amount of data to be stored and transmitted. A conventional image processing apparatus that performs general re-sampling is described in Patent Document 2, for example. FIG. 10A is a block diagram schematically showing the configuration of the image re-sampling unit 220 in the image processing apparatus 200, and FIG. 10B is a flowchart showing the processing flow. In the image re-sampling unit 220, the LPF 223 receives the original image, passes through the low-pass filter, and removes a high-frequency component that causes aliasing distortion (step S201). The image from which the high frequency component has been removed is input to the sub-sampling unit 224. Then, the sub-sampling unit 224 thins out pixels and reduces the image size (step S202). Thereby, the generated reduced image is output. Thus, in the case of resampling, it has been common to perform resampling by applying a low-pass filter to pixels in order to prevent aliasing distortion.

しかしながら、多視点映像に付加する奥行マップを再標本化しようとすると、この低域通過フィルタ(LPF223)によって、元の奥行マップに無かった中間の奥行値が生じてしまい、奥行マップの品質が劣化すると共に、これを用いて合成される多視点映像に歪が生じるという問題があった。   However, if the depth map to be added to the multi-view video is resampled, the low-pass filter (LPF 223) generates an intermediate depth value that was not found in the original depth map, and the quality of the depth map deteriorates. In addition, there is a problem that distortion occurs in a multi-view video synthesized using this.

そこで、本発明では、多視点映像の奥行情報である奥行マップの品質の劣化を低減できる奥行マップの再標本化装置およびその方法、プログラム、並びに奥行マップの再標本化システムを提供することを課題とする。   Therefore, in the present invention, it is an object to provide a depth map resampling apparatus and method, a program, and a depth map resampling system that can reduce deterioration in the quality of a depth map, which is depth information of a multi-view video. And

前記課題を解決するために、本発明の請求項1に係る奥行マップの再標本化装置は、被写体を多視点から撮影して得られる多視点映像の奥行情報である第1奥行マップから画素間引きを行う処理により作成され所定の蓄積および伝送路を介して、画素の間引かれた奥行マップを入力し、前記間引かれた画素の奥行値を補間または複写により復元する奥行マップの再標本化装置であって、奥行値判定手段と、奥行補間手段と、奥行複写手段と、メディアンフィルタと、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, a depth map resampling apparatus according to claim 1 of the present invention thins out pixels from a first depth map that is depth information of a multi-view video obtained by photographing a subject from multiple viewpoints. Re-sampling of a depth map is performed by inputting a depth map obtained by thinning out pixels through a predetermined accumulation and transmission path and restoring the depth value of the thinned pixels by interpolation or copying. An apparatus comprising a depth value determining unit, a depth interpolating unit, a depth copying unit, and a median filter.

かかる構成によれば、再標本化装置は、奥行値判定手段によって、入力された前記画素の間引かれた奥行マップである第2奥行マップにおいて隣接する2つの画素の奥行値の差が所定の第1閾値より小さいか否かを判定する。ここで、第1閾値は、奥行値の差が第1閾値より小さければ被写体の内部の奥行値を表し、そうでなければ被写体の境界の奥行値を表すように予め定められている。そして、前記第2奥行マップにおいて隣接する2つの画素の奥行値の差が前記第1閾値より小さい場合、再標本化装置は、奥行補間手段によって、当該隣接する2つの画素の奥行値を所定の第1低域通過フィルタに通して得られる値を、前記隣接する2つの画素の間で間引かれた画素について補間した奥行値とする。これにより、被写体の内部の奥行値を滑らかに連続させることができる。そして、前記第2奥行マップにおいて隣接する2つの画素の奥行値の差が前記第1閾値以上の場合、再標本化装置は、奥行複写手段によって、当該隣接する2つの画素について他より大きい方の奥行値を複写して得られる値を、前記隣接する2つの画素の間で間引かれた画素の奥行値とする。これにより、被写体の境界において間引かれた奥行値を、値の大きな前景の奥行値で補間することで、違和感の少ない多視点映像を復元することができる。そして、前記奥行補間手段によって補間された奥行値と、前記奥行複写手段によって複写された奥行値と、前記第2奥行マップの奥行値と、を合わせた第3奥行マップにおいて、再標本化装置は、メディアンフィルタによって、処理対象の画素およびその周囲の画素群を特定する所定の大きさの窓を各画素に適用し、各画素の奥行値を前記窓内の全奥行値の中央の値で置換える。これにより、被写体の境界において粗く復元された奥行値を、精密に復元することができる。 According to such a configuration, the resampling device is configured such that the depth value difference between two adjacent pixels in the second depth map, which is a depth map thinned out by the depth value determination unit, is a predetermined value. It is determined whether it is smaller than the first threshold. Here, the first threshold value is determined in advance so as to represent the depth value inside the subject if the difference in depth value is smaller than the first threshold value, and to represent the depth value of the boundary of the subject otherwise. If the difference between the depth values of two adjacent pixels in the second depth map is smaller than the first threshold value, the resampling device uses the depth interpolation unit to determine the depth values of the two adjacent pixels as a predetermined value. The value obtained through the first low-pass filter is set as a depth value obtained by interpolating the pixels thinned out between the two adjacent pixels. Thereby, the depth value inside the subject can be smoothly continued. If the difference between the depth values of two adjacent pixels in the second depth map is greater than or equal to the first threshold value, the resampling device uses the depth copying unit to determine which of the two adjacent pixels is larger than the other. A value obtained by copying the depth value is set as the depth value of the pixels thinned out between the two adjacent pixels. Thus, by interpolating the depth value thinned out at the boundary of the subject with the depth value of the foreground having a large value, it is possible to restore a multi-view video with less sense of discomfort. Then, the depth value interpolated by the depth interpolation means, and the depth value is copied by the depth copying means, the depth value of the second depth map, the third depth map combined, resampling apparatus , A median filter applies a window of a predetermined size that identifies a pixel to be processed and its surrounding pixels to each pixel, and replaces the depth value of each pixel with the center value of all the depth values in the window. The Thereby, the depth value roughly restored at the boundary of the subject can be accurately restored.

また、本発明の請求項2に係る奥行マップの再標本化装置は、請求項1に係る再標本化装置において、前記奥行値判定手段による処理の前段に、被写体のエッジの有無を判定するエッジ判定手段と、前記エッジが無い場合に新たな奥行値を生成する低域通過フィルタ手段と、をさらに備えることとした。   The depth map re-sampling device according to claim 2 of the present invention is the re-sampling device according to claim 1, wherein an edge for determining the presence / absence of an edge of a subject is provided before the processing by the depth value determination means. It is further provided with determination means and low-pass filter means for generating a new depth value when there is no edge.

かかる構成によれば、再標本化装置は、エッジ判定手段によって、入力された前記第2奥行マップにおいて、予め定められた画素数だけ離間した近隣の2つの画素の奥行値の差が、所定の第2閾値以上か否かを判別し、前記第2閾値以上の場合、前記近隣の2つの画素の間に前記被写体のエッジが存在すると判定し、一方、奥行値の差が第2閾値より小さい場合、エッジが存在しないと判定する。このうち、エッジが存在しない場合、すなわち、前記近隣の2つの画素の奥行値の差が前記第2閾値より小さい場合、再標本化装置は、低域通過フィルタ手段によって、前記第2奥行マップにおいて、前記近隣の予め定められた画素数の画素の奥行値を所定の第2の低域通過フィルタに通して得られる値を、前記近隣の予め定められた画素数の画素の中の中央の画素についての新たな奥行値とする。したがって、画素の間引かれた奥行マップの伝送および蓄積時に符号化歪みが付加されたとしても、符号化歪みの影響を除去して、奥行値が連続的に変化する奥行マップを復元することができる。一方、奥行値の差が第2閾値以上の場合、再標本化装置は、近隣の2つの画素の間に被写体の境界が存在すると判定し、前記した第2の低域通過フィルタによる処理を行わない。したがって、再標本化装置が符号化歪みの影響を除去して、奥行値が連続的に変化する奥行マップを復元する際に、元の奥行マップに元々備わっていた被写体の境界付近の奥行値については元の値を維持することができる。   According to such a configuration, the resampling device is configured such that the difference between the depth values of two neighboring pixels separated by a predetermined number of pixels in the second depth map input by the edge determination unit is a predetermined value. It is determined whether or not the threshold value is equal to or greater than a second threshold value. If the threshold value is equal to or greater than the second threshold value, it is determined that an edge of the subject exists between the two neighboring pixels, and a difference in depth value is smaller than the second threshold value. If it is determined that the edge does not exist. Among these, when there is no edge, that is, when the difference between the depth values of the two neighboring pixels is smaller than the second threshold value, the re-sampling device uses the low-pass filter means in the second depth map. A value obtained by passing a depth value of a pixel having a predetermined number of neighboring pixels through a predetermined second low-pass filter is obtained as a central pixel among the pixels having the predetermined number of neighboring pixels. A new depth value for. Therefore, even if encoding distortion is added during transmission and accumulation of the depth map with pixels thinned out, it is possible to remove the influence of the encoding distortion and restore the depth map in which the depth value continuously changes. it can. On the other hand, if the depth value difference is equal to or greater than the second threshold value, the resampling device determines that the boundary of the subject exists between two neighboring pixels, and performs the process using the second low-pass filter described above. Absent. Therefore, when the resampling device removes the influence of coding distortion and restores the depth map in which the depth value changes continuously, the depth value near the boundary of the subject originally provided in the original depth map Can maintain the original value.

また、前記課題を解決するために、本発明の請求項3に係る奥行マップの再標本化システムは、被写体を多視点から撮影して得られる多視点映像の奥行情報である第1奥行マップを入力して画素の間引かれた奥行マップを作成する第1の再標本化装置と、前記第1の再標本化装置から所定の蓄積および伝送路を介して入力された、画素の間引かれた第2奥行マップから、前記間引かれた画素の奥行値を補間または複写により復元する第2の再標本化装置とを備える奥行マップの再標本化システムであって、前記第1の再標本化装置は、前記第1奥行マップから低域通過フィルタに通すことなく画素間引きを行う処理により前記第2奥行マップを作成し、前記第2の再標本化装置は、奥行値判定手段と、奥行補間手段と、奥行複写手段と、メディアンフィルタと、を備えることを特徴とする。   In order to solve the above problem, a depth map re-sampling system according to claim 3 of the present invention provides a first depth map which is depth information of a multi-view video obtained by photographing a subject from multiple viewpoints. A first re-sampling device that inputs and creates a depth map with thinned pixels; and a thinned-out pixel input from the first re-sampling device via a predetermined accumulation and transmission path A depth map resampling system comprising: a second resampling device that restores the depth values of the thinned pixels from the second depth map by interpolation or copying, wherein the first resampling system includes: And the second resampling device includes a depth value determining unit, a depth value determining unit, and a depth value determining unit. Interpolating means, depth copying means, and media Characterized in that it comprises a Ann filter, the.

かかる構成によれば、奥行マップの再標本化システムにおいて、前記第1の再標本化装置が、低域通過フィルタに通すことなく画素間引きを行う処理により画素の間引かれた奥行マップを作成するので、この画素の間引かれた奥行マップには第1奥行マップに元々無かった奥行値が含まれることはない。よって、前景や背景の被写体の一部が重なったり、前景と背景の画素が繰り返し配置されたりするような問題の発生を防止することができる。そして、奥行マップの再標本化システムにおいて、前記第2の再標本化装置は、奥行値判定手段によって、入力された前記画素の間引かれた奥行マップである第2奥行マップにおいて隣接する2つの画素の奥行値の差が所定の第1閾値より小さいか否かを判定する。そして、前記第2奥行マップにおいて隣接する2つの画素の奥行値の差が前記第1閾値より小さい場合、第2の再標本化装置は、奥行補間手段によって、当該隣接する2つの画素の奥行値を所定の第1低域通過フィルタに通して得られる値を、前記隣接する2つの画素の間で間引かれた画素について補間した奥行値とする。そして、前記第2奥行マップにおいて隣接する2つの画素の奥行値の差が前記第1閾値以上の場合、第2の再標本化装置は、奥行複写手段によって、当該隣接する2つの画素について他より大きい方の奥行値を複写して得られる値を、前記隣接する2つの画素の間で間引かれた画素の奥行値とする。そして、前記奥行補間手段によって補間された奥行値と、前記奥行複写手段によって複写された奥行値と、前記第2奥行マップの奥行値と、を合わせた第3奥行マップにおいて、第2の再標本化装置は、メディアンフィルタによって、処理対象の画素およびその周囲の画素群を特定する所定の大きさの窓を各画素に適用し、各画素の奥行値を前記窓内の全奥行値の中央の値で置換える。 According to this configuration, in the depth map resampling system, the first resampling device creates a depth map in which pixels are thinned out by a process of thinning out pixels without passing through a low-pass filter. Therefore, the depth map thinned out by this pixel does not include a depth value that was not originally present in the first depth map. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of problems such as a part of the foreground and background subjects overlapping each other and the foreground and background pixels being repeatedly arranged. In the depth map re-sampling system, the second re-sampling device is configured such that the second re-sampling device includes two adjacent ones in the second depth map that is the depth map thinned out by the depth value determination unit. It is determined whether or not the difference in pixel depth value is smaller than a predetermined first threshold value. When the difference between the depth values of two adjacent pixels in the second depth map is smaller than the first threshold, the second resampling device uses the depth interpolation unit to determine the depth value of the two adjacent pixels. Is a depth value obtained by interpolating the pixels thinned out between the two adjacent pixels. When the difference between the depth values of two adjacent pixels in the second depth map is equal to or greater than the first threshold value, the second resampling device uses the depth copying unit to determine the two adjacent pixels from others. A value obtained by copying the larger depth value is set as the depth value of the pixels thinned out between the two adjacent pixels. Then, the depth value interpolated by the depth interpolation means, and the depth value is copied by the depth copying means, the depth value of the second depth map, the third depth map combined, second resampling The converting device applies a window of a predetermined size that identifies a pixel to be processed and a surrounding pixel group to each pixel by a median filter, and sets the depth value of each pixel to the center of all the depth values in the window. Replace with value.

また、前記課題を解決するために、本発明の請求項4に係る再標本化方法は、被写体を多視点から撮影して得られる多視点映像の奥行情報である第1奥行マップから画素間引きを行う処理により作成され所定の蓄積および伝送路を介して、画素の間引かれた奥行マップを入力し、前記間引かれた画素の奥行値を補間または複写により復元する奥行マップの再標本化装置による再標本化方法であって、前記再標本化装置が、少なくとも所定の第1閾値と、所定の第1低域通過フィルタと、処理対象の画素およびその周囲の画素群を特定する所定の大きさの窓とを記憶する記憶手段と、処理手段とを備え、前記処理手段が、奥行値判定処理ステップと、奥行補間処理ステップと、奥行複写処理ステップと、メディアンフィルタ処理ステップと、を実行することを特徴とする。   In order to solve the above problem, the resampling method according to claim 4 of the present invention performs pixel thinning from a first depth map that is depth information of a multi-view video obtained by photographing a subject from multiple viewpoints. Depth map re-sampling device for inputting depth map thinned out pixels via a predetermined accumulation and transmission path created by performing processing and restoring depth values of the thinned pixels by interpolation or copying A re-sampling method according to claim 1, wherein the re-sampling device has a predetermined size that specifies at least a predetermined first threshold value, a predetermined first low-pass filter, a pixel to be processed, and a surrounding pixel group. Storage means for storing the window, and processing means, wherein the processing means includes a depth value determination processing step, a depth interpolation processing step, a depth copying processing step, and a median filter processing step. Characterized in that row.

かかる手順によれば、再標本化装置の前記処理手段は、奥行値判定処理ステップにて、入力された前記画素の間引かれた奥行マップである第2奥行マップにおいて隣接する2つの画素の奥行値の差が前記第1閾値より小さいか否かを判定する。そして、再標本化装置の前記処理手段は、奥行補間処理ステップにて、前記第2奥行マップにおいて隣接する2つの画素の奥行値の差が前記第1閾値より小さい場合、当該隣接する2つの画素の奥行値を前記第1低域通過フィルタに通して得られる値を、前記隣接する2つの画素の間で間引かれた画素について補間した奥行値とする。そして、再標本化装置の前記処理手段は、奥行複写処理ステップにて、前記第2奥行マップにおいて隣接する2つの画素の奥行値の差が前記第1閾値以上の場合、当該隣接する2つの画素について他より大きい方の奥行値を複写して得られる値を、前記隣接する2つの画素の間で間引かれた画素の奥行値とする。そして、再標本化装置の前記処理手段は、メディアンフィルタ処理ステップにて、前記奥行補間処理ステップによって補間された奥行値と、前記奥行複写処理ステップによって複写された奥行値と、前記第2奥行マップの奥行値と、を合わせた第3奥行マップにおいて、前記所定の大きさの窓を各画素に適用し、各画素の奥行値を前記窓内の全奥行値の中央の値で置換える。 According to such a procedure, the processing means of the resampling apparatus has the depth of two pixels adjacent to each other in the second depth map that is the depth map thinned out in the depth value determination processing step. It is determined whether or not the value difference is smaller than the first threshold value. In the depth interpolation processing step, the processing unit of the resampling apparatus may determine that the two adjacent pixels when the difference between the depth values of the two adjacent pixels in the second depth map is smaller than the first threshold value. A value obtained by passing the depth value of the first low-pass filter through the first low-pass filter is a depth value obtained by interpolating the pixels thinned out between the two adjacent pixels. Then, the processing means of the resampling apparatus, in the depth copying processing step, if the difference between the depth values of two adjacent pixels in the second depth map is not less than the first threshold value, the two adjacent pixels A value obtained by copying the depth value larger than the other for is set as the depth value of the pixel thinned out between the two adjacent pixels. Then, the processing means of the resampling apparatus at median filter processing step, the depth value interpolated by the depth interpolation processing step, a depth value that is copied by the depth copy processing step, the second depth map In the third depth map in which the depth values of the pixels are combined, the window of the predetermined size is applied to each pixel, and the depth value of each pixel is replaced with the center value of all the depth values in the window.

また、本発明の請求項5に係る奥行マップの再標本化方法は、請求項4に係る再標本化方法において、前記再標本化装置の記憶手段が、所定の第2閾値と、所定の第2低域通過フィルタとをさらに記憶し、前記処理手段が、前記奥行値判定処理ステップの前に、入力された前記第2奥行マップにおいて、予め定められた画素数だけ離間した近隣の2つの画素の奥行値の差が、前記第2閾値以上か否かを判別し、前記第2閾値以上の場合、前記被写体のエッジが存在すると判定するエッジ判定処理ステップを実行し、前記エッジ判定処理ステップにて、奥行値の差が前記第2閾値よりも小さいために前記被写体のエッジが存在しないと判定した場合、前記近隣の予め定められた画素数の画素の奥行値を所定の第2の低域通過フィルタに通して得られる値を、前記近隣の予め定められた画素数の画素の中の中央の画素についての新たな奥行値とする低域通過フィルタ処理ステップをさらに実行し、前記エッジ判定処理ステップにて、前記被写体のエッジが存在すると判定した場合、前記低域通過フィルタ処理ステップをスキップして前記奥行値判定処理ステップを実行することとした。   The depth map re-sampling method according to claim 5 of the present invention is the re-sampling method according to claim 4, wherein the storage means of the re-sampling device has a predetermined second threshold value and a predetermined first threshold value. Two low-pass filters, and the processing means includes two neighboring pixels separated by a predetermined number of pixels in the input second depth map before the depth value determination processing step. It is determined whether or not the difference in depth value is equal to or greater than the second threshold value. If the depth value is equal to or greater than the second threshold value, an edge determination processing step is performed to determine that the edge of the subject is present. When it is determined that there is no edge of the subject because the difference in depth value is smaller than the second threshold value, the depth value of the pixel having the predetermined number of pixels in the vicinity is set to a predetermined second low frequency range. Obtained through a pass filter A low-pass filter processing step that sets a value to be a new depth value for a central pixel of the neighboring pixels having a predetermined number of pixels, and in the edge determination processing step, When it is determined that there is an edge, the depth value determination processing step is executed by skipping the low-pass filter processing step.

かかる手順によれば、再標本化装置の前記処理手段は、エッジ判定処理ステップにて、奥行値の差が前記第2閾値よりも小さいと判定した場合、低域通過フィルタ処理ステップにて、近隣の予め定められた画素数の画素の奥行値を所定の第2の低域通過フィルタに通して新たな奥行値を生成する。したがって、画素の間引かれた奥行マップの伝送および蓄積時に符号化歪みが付加されたとしても、符号化歪みの影響を除去して、奥行値が連続的に変化する奥行マップを復元することができる。また、エッジ判定処理ステップにて、奥行値の差が前記第2閾値以上であると判定した場合、低域通過フィルタ処理ステップをスキップするので、元の奥行マップに元々備わっていた被写体の境界付近の奥行値については元の値を維持することができる。   According to such a procedure, when the processing unit of the resampling apparatus determines that the difference in the depth value is smaller than the second threshold value in the edge determination processing step, the processing unit in the low-pass filter processing step A depth value of a predetermined number of pixels is passed through a predetermined second low-pass filter to generate a new depth value. Therefore, even if encoding distortion is added during transmission and accumulation of the depth map with pixels thinned out, it is possible to remove the influence of the encoding distortion and restore the depth map in which the depth value continuously changes. it can. Further, when it is determined in the edge determination processing step that the depth value difference is equal to or larger than the second threshold value, the low-pass filter processing step is skipped, so the vicinity of the boundary of the subject originally provided in the original depth map As for the depth value of, the original value can be maintained.

また、本発明の請求項6に係る奥行マップの再標本化プログラムは、被写体を多視点から撮影して得られる多視点映像の奥行情報である第1奥行マップから画素間引きを行う処理により作成され所定の蓄積および伝送路を介して、画素の間引かれた奥行マップを入力し、前記間引かれた画素の奥行値を補間または複写により復元するために、コンピュータを、奥行値判定手段、奥行補間手段、奥行複写手段、メディアンフィルタ、として機能させるためのプログラムである。   A depth map resampling program according to claim 6 of the present invention is created by a process of performing pixel thinning from a first depth map which is depth information of a multi-view video obtained by photographing a subject from multiple viewpoints. In order to input a depth map with thinned pixels through a predetermined accumulation and transmission path, and to restore the depth value of the thinned pixels by interpolation or copying, a computer is provided with a depth value judging means, a depth This is a program for functioning as interpolation means, depth copying means, and median filter.

かかる構成によれば、再標本化プログラムは、奥行値判定手段によって、入力された前記画素の間引かれた奥行マップである第2奥行マップにおいて隣接する2つの画素の奥行値の差が所定の第1閾値より小さいか否かを判定する。そして、前記第2奥行マップにおいて隣接する2つの画素の奥行値の差が前記第1閾値より小さい場合、再標本化プログラムは、奥行補間手段によって、当該隣接する2つの画素の奥行値を所定の第1低域通過フィルタに通して得られる値を、前記隣接する2つの画素の間で間引かれた画素について補間した奥行値とする。そして、前記第2奥行マップにおいて隣接する2つの画素の奥行値の差が前記第1閾値以上の場合、再標本化プログラムは、奥行複写手段によって、当該隣接する2つの画素について他より大きい方の奥行値を複写して得られる値を、前記隣接する2つの画素の間で間引かれた画素の奥行値とする。そして、前記奥行補間手段によって補間された奥行値と、前記奥行複写手段によって複写された奥行値と、前記第2奥行マップの奥行値と、を合わせた第3奥行マップにおいて、再標本化プログラムは、メディアンフィルタによって、処理対象の画素およびその周囲の画素群を特定する所定の大きさの窓を各画素に適用し、各画素の奥行値を前記窓内の全奥行値の中央の値で置換える。 According to such a configuration, the re-sampling program is configured such that the depth value difference between two adjacent pixels in the second depth map, which is the depth map thinned out by the depth value determination unit, is a predetermined value. It is determined whether it is smaller than the first threshold. When the difference between the depth values of two adjacent pixels in the second depth map is smaller than the first threshold, the resampling program uses the depth interpolation means to calculate the depth values of the two adjacent pixels to a predetermined value. The value obtained through the first low-pass filter is set as a depth value obtained by interpolating the pixels thinned out between the two adjacent pixels. If the difference between the depth values of two adjacent pixels in the second depth map is equal to or greater than the first threshold, the resampling program uses the depth copying unit to determine which of the two adjacent pixels is larger than the other. A value obtained by copying the depth value is set as the depth value of the pixels thinned out between the two adjacent pixels. Then, the depth value interpolated by the depth interpolation means, and the depth value is copied by the depth copying means, the depth value of the second depth map, the third depth map combined, resampling program , A median filter applies a window of a predetermined size that identifies a pixel to be processed and its surrounding pixels to each pixel, and replaces the depth value of each pixel with the center value of all the depth values in the window. The

本発明によれば、画素の間引かれた奥行マップから、画素を間引く前の元の奥行マップにおける被写体の境界位置と同様の奥行マップを復元することができる。したがって、多視点映像と共に蓄積および伝送するデータ量が低減された奥行マップの再標本化に際して奥行マップの品質の劣化を低減することができる。そのため、復元された奥行マップを用いて合成される多視点映像における歪を低減することができる。   According to the present invention, a depth map similar to the boundary position of the subject in the original depth map before thinning out pixels can be restored from the depth map thinned out of pixels. Therefore, it is possible to reduce the deterioration of the quality of the depth map when re-sampling the depth map in which the amount of data stored and transmitted together with the multi-viewpoint video is reduced. Therefore, it is possible to reduce distortion in the multi-view video synthesized using the restored depth map.

本発明の第1実施形態に係る奥行マップの再標本化装置を備える再標本化システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a resampling system provided with the resampling apparatus of the depth map which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る奥行マップの再標本化システムを用いた立体映像の送受信システムの全体構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole structure of the transmission / reception system of the stereo image using the resampling system of the depth map which concerns on embodiment of this invention. 元の画素数の奥行マップを復元する処理の説明図(その1)である。It is explanatory drawing (the 1) of the process which decompress | restores the depth map of the original pixel number. 元の画素数の奥行マップを復元する処理の説明図(その2)である。It is explanatory drawing (the 2) of the process which decompress | restores the depth map of the original pixel number. 本発明の実施形態に係る再標本化装置の処理による奥行マップの状態遷移を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the state transition of the depth map by the process of the resampling apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る再標本化システムによる再標本化処理の全体の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the whole flow of the resampling process by the resampling system which concerns on embodiment of this invention. 本発明の第2実施形態に係る奥行マップの再標本化装置を備える再標本化システムの構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the resampling system provided with the resampling apparatus of the depth map which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 図7に示す再標本化システムにおける符号化歪の説明図であって、(a)〜(c)は奥行マップの符号化歪およびその除去による状態遷移、(d)は符号化歪除去フィルタのタップ係数の一例を示している。FIG. 8 is an explanatory diagram of coding distortion in the resampling system shown in FIG. 7, (a) to (c) are coding distortions in the depth map and state transitions due to the removal thereof, and (d) is a coding distortion removing filter. An example of a tap coefficient is shown. 従来の多視点映像の符号化装置の構成を模式的に示すブロック図である。It is a block diagram which shows typically the structure of the encoding apparatus of the conventional multiview video. 従来の画像データを圧縮符号化する画像処理装置の構成および動作を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure and operation | movement of the image processing apparatus which compression-encodes the conventional image data.

図面を参照して本発明の奥行マップの再標本化装置およびその方法、プログラム、並びに奥行マップの再標本化システムを実施するための形態について詳細に説明する。   A depth map resampling apparatus and method, a program, and a depth map resampling system according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

(第1実施形態)
[奥行マップの再標本化システムの概要]
第1実施形態に係る奥行マップの再標本化システムは、被写体を多視点から撮影して得られる多視点映像の奥行情報である奥行マップを再標本化するシステムである。図1に示す奥行マップの再標本化システム1は、奥行マップの再標本化装置として、第1の再標本化装置10と、第2の再標本化装置20とを備えている。第1の再標本化装置10と第2の再標本化装置20との間は、所定の蓄積・伝送路30で結ばれる。第1実施形態では、蓄積・伝送路30での符号化歪は十分小さく無視できるものとする。すなわち、蓄積・伝送路30は、等価的に1本の電線とみなせる。この再標本化システム1を用いた立体映像の送受信システムの全体の説明は後記する。なお、図1および図2において奥行マップの伝送を太い実線の矢印で示している。
(First embodiment)
[Outline of resampling system for depth map]
The depth map re-sampling system according to the first embodiment is a system for re-sampling a depth map that is depth information of a multi-view video obtained by photographing a subject from multiple viewpoints. The depth map resampling system 1 shown in FIG. 1 includes a first resampling device 10 and a second resampling device 20 as depth map resampling devices. The first resampler 10 and the second resampler 20 are connected by a predetermined accumulation / transmission path 30. In the first embodiment, it is assumed that the encoding distortion in the storage / transmission path 30 is sufficiently small and can be ignored. That is, the storage / transmission path 30 can be equivalently regarded as one electric wire. A description of the entire stereoscopic video transmission / reception system using the resampling system 1 will be given later. In FIG. 1 and FIG. 2, transmission of the depth map is indicated by a thick solid arrow.

第1の再標本化装置10および第2の再標本化装置20は、CPU等の演算装置と、メモリ、ハードディスク等の記憶装置と、入力または出力される各種情報の送受信を行うインタフェース装置とを備えている。以下では、第1の再標本化装置10に入力される奥行マップのことを形式的に第1奥行マップとも呼び、第2の再標本化装置20に入力される奥行マップのことを形式的に第2奥行マップとも呼ぶこととする。   The first resampling device 10 and the second resampling device 20 include an arithmetic device such as a CPU, a storage device such as a memory and a hard disk, and an interface device that transmits and receives various information that is input or output. I have. Hereinafter, the depth map input to the first resampling apparatus 10 is formally called a first depth map, and the depth map input to the second resampling apparatus 20 is formally. It is also called a second depth map.

第1の再標本化装置10は、第1奥行マップを入力して画素の間引かれた奥行マップを作成するものである。この第1の再標本化装置10は、第1奥行マップから低域通過フィルタに通すことなく画素間引きを行う処理により、画素の間引かれた奥行マップを作成する。   The first resampling device 10 inputs a first depth map and creates a depth map with pixels thinned out. The first resampling apparatus 10 creates a depth map in which pixels are thinned out by a process of thinning out pixels from the first depth map without passing through a low-pass filter.

第2の再標本化装置(奥行マップの再標本化装置)20は、第1の再標本化装置10から蓄積・伝送路30を介して入力された、画素の間引かれた第2奥行マップから、間引かれた画素の奥行値を補間または複写により復元するものである。この第2の再標本化装置20は、復元された奥行マップを出力する。なお、詳細な内部構成については後記する。   The second resampling device (depth map resampling device) 20 receives a second depth map in which pixels are thinned out and input from the first resampling device 10 via the storage / transmission path 30. The depth values of the thinned pixels are restored by interpolation or copying. The second resampling device 20 outputs the restored depth map. The detailed internal configuration will be described later.

[立体映像の送受信システム]
ここで、本発明の実施形態に係る奥行マップの再標本化システムを用いた、立体映像の送受信システムの全体構成を図2に示す。立体映像の送受信システム2は、奥行マップの再標本化システム1(第1の再標本化装置10および第2の再標本化装置20)と、蓄積・伝送路30と、多視点映像合成装置40とを備えている。
[Stereoscopic video transmission and reception system]
Here, FIG. 2 shows an overall configuration of a stereoscopic video transmission / reception system using the depth map resampling system according to the embodiment of the present invention. The stereoscopic video transmission / reception system 2 includes a depth map re-sampling system 1 (first re-sampling device 10 and second re-sampling device 20), a storage / transmission path 30, and a multi-view video synthesizing device 40. And.

蓄積・伝送路30は、符号化部31と、復号化部32と、符号化部33と、復号化部34とを備えている。符号化部31は、第1の再標本化装置10にて画素間引きされた奥行マップを符号化するものである。符号化部31による画像の符号化方式は、例えばMPEG-4 AVC(H.264)等である。なお、MPEG-4 AVCは、公知の動画像圧縮方式なので説明を省略する。   The accumulation / transmission path 30 includes an encoding unit 31, a decoding unit 32, an encoding unit 33, and a decoding unit 34. The encoding unit 31 encodes the depth map that has been thinned out by the first resampling apparatus 10. The encoding method of the image by the encoding unit 31 is, for example, MPEG-4 AVC (H.264). Since MPEG-4 AVC is a well-known moving image compression method, the description thereof is omitted.

復号化部32は、符号化され、蓄積および伝送された奥行マップを復号化するものである。復号化部32は、符号化された奥行マップを、符号化部31による符号化方式に対応した復号化方式で復号化する。復号化された奥行マップは第2の再標本化装置20に入力される。第2の再標本化装置20に入力された奥行マップが、画素の間引かれた第2奥行マップである。なお、第1実施形態では、蓄積・伝送路30での符号化歪を無視しているので、第2の再標本化装置20に入力される第2奥行マップを、第1の再標本化装置10にて画素間引きされた奥行マップと同じものと見なしている。   The decoding unit 32 decodes the encoded, stored and transmitted depth map. The decoding unit 32 decodes the encoded depth map by a decoding method corresponding to the encoding method by the encoding unit 31. The decoded depth map is input to the second resampling device 20. The depth map input to the second resampling device 20 is a second depth map in which pixels are thinned out. In the first embodiment, since the encoding distortion in the storage / transmission path 30 is ignored, the second depth map input to the second resampler 20 is used as the first resampler. 10 is regarded as the same as the depth map in which pixels are thinned out.

符号化部33は、元の奥行マップ(第1の奥行マップ)に付随する少数の視点映像(視点数が間引かれた多視点映像)を符号化するものである。符号化部33による画像の符号化は、符号化部31と同様である。
復号化部34は、符号化され、蓄積および伝送された少数の視点映像を復号化するものである。復号化部34による映像の復号化は、復号化部32と同様である。復号化された少数の視点映像は多視点映像合成装置40に入力される。
The encoding unit 33 encodes a small number of viewpoint videos (multi-viewpoint videos with a reduced number of viewpoints) attached to the original depth map (first depth map). The encoding of the image by the encoding unit 33 is the same as that of the encoding unit 31.
The decoding unit 34 decodes a small number of viewpoint videos that have been encoded, stored, and transmitted. The decoding of the video by the decoding unit 34 is the same as that of the decoding unit 32. A small number of decoded viewpoint videos are input to the multi-view video synthesis apparatus 40.

多視点映像合成装置40は、第2の再標本化装置20からの出力である、復元された奥行マップを用いて、入力された少数の視点映像から、多視点映像を合成するものである。ここで合成された多視点映像は、図示しない立体ディスプレイで、立体映像として表示される。   The multi-view video synthesizing device 40 synthesizes a multi-view video from a small number of input viewpoint videos using the restored depth map that is an output from the second resampling device 20. The multi-view video synthesized here is displayed as a stereoscopic video on a stereoscopic display (not shown).

[第2の再標本化装置の構成]
ここでは、第2の再標本化装置20の構成の詳細を説明する。
第2の再標本化装置20は、ハードウエア装置とソフトウエアとが協働することによって、前記したハードウエア資源がプログラムによって制御されることにより実現され、図1に示すように、処理手段として、奥行値判定器21と、奥行補間器22と、奥行複写器23と、メディアンフィルタ24と、を備えている。また、第2の再標本化装置20は、図示しない記憶手段に、少なくとも所定の第1閾値と、所定の第1低域通過フィルタと、処理対象の画素およびその周囲の画素群を特定する所定の大きさの窓とを記憶する。
[Configuration of Second Resampler]
Here, the details of the configuration of the second resampling apparatus 20 will be described.
The second resampling device 20 is realized by controlling the hardware resources described above by the cooperation of the hardware device and software, and as a processing means as shown in FIG. , A depth value determiner 21, a depth interpolator 22, a depth copier 23, and a median filter 24. In addition, the second resampling device 20 stores at least a predetermined first threshold value, a predetermined first low-pass filter, a pixel to be processed, and a surrounding pixel group in a storage unit (not shown). The size of the window is memorized.

奥行値判定器(奥行値判定手段)21は、入力された画素の間引かれた奥行マップである第2奥行マップにおいて隣接する2つの画素の奥行値の差が所定の第1閾値より小さいか否かを判定するものである。ここで、画素の奥行値は、被写体の手前近くの画素で色が白いほど大きな値を有し、被写体の奥側の画素で色が黒いほど小さな値を有する。奥行値を例えば8ビットで表す場合、“0”〜“255”の値となる。また、第1閾値は、間引かれた第2奥行マップにおいて隣接する当該2つの画素が同一被写体内に存在するか否かを規定するために予め定められている。つまり、奥行値の差が第1閾値より小さい場合、当該2つの画素が同一被写体内にあり、奥行値の差が第1閾値以上の場合、当該2つの画素の間に異なる被写体の境界があるものとする。奥行値判定器21は、奥行値の差が第1閾値より小さいと判定した場合、処理を奥行補間器22に渡し、奥行値の差が第1閾値以上であると判定した場合、処理を奥行複写器23に渡す。   The depth value determiner (depth value determination means) 21 determines whether the difference between the depth values of two adjacent pixels in the second depth map, which is a depth map thinned out from the input pixels, is smaller than a predetermined first threshold value. It is to determine whether or not. Here, the depth value of a pixel has a larger value as the color is white at a pixel near the subject, and a smaller value as the color is darker at a pixel at the back side of the subject. For example, when the depth value is represented by 8 bits, the value is “0” to “255”. Further, the first threshold value is determined in advance in order to define whether or not the two adjacent pixels in the thinned second depth map are present in the same subject. That is, when the depth value difference is smaller than the first threshold value, the two pixels are in the same subject, and when the depth value difference is greater than or equal to the first threshold value, there is a different subject boundary between the two pixels. Shall. The depth value determiner 21 passes the process to the depth interpolator 22 when it is determined that the depth value difference is smaller than the first threshold value, and if the depth value difference is greater than or equal to the first threshold value, the depth value determiner 21 performs the process. It is passed to the copying machine 23.

奥行補間器(奥行補間手段)22は、第2奥行マップにおいて隣接する2つの画素の奥行値の差が第1閾値より小さい場合、当該隣接する2つの画素の奥行値を低域通過フィルタに通して得られる値を、隣接する2つの画素の間で間引かれた画素について補間した奥行値とするものである。奥行補間器22における低域通過フィルタ(第1低域通過フィルタ)は、例えばタップ係数が(1/2、1/2)の2タップ低域通過フィルタである。奥行補間器22は、差が第1閾値より小さい場合、すなわち同一被写体内である場合、低域通過フィルタを掛けて得られる値を、間引かれた画素の奥行値として補間し、奥行値を滑らかに連続させることにより、元の画素数の奥行マップを復元する。なお、処理例については後記する。奥行補間器22は、奥行値を補間した後、処理をメディアンフィルタ24に渡す。   The depth interpolator (depth interpolation means) 22 passes the depth values of the two adjacent pixels through a low-pass filter when the difference between the depth values of the two adjacent pixels in the second depth map is smaller than the first threshold value. The value obtained in this way is a depth value obtained by interpolating the pixels thinned out between two adjacent pixels. The low-pass filter (first low-pass filter) in the depth interpolator 22 is, for example, a 2-tap low-pass filter with tap coefficients of (1/2, 1/2). When the difference is smaller than the first threshold, that is, within the same subject, the depth interpolator 22 interpolates the value obtained by applying the low-pass filter as the depth value of the thinned pixel, and calculates the depth value. The depth map of the original number of pixels is restored by making it continue smoothly. A processing example will be described later. The depth interpolator 22 interpolates the depth value and then passes the processing to the median filter 24.

奥行複写器(奥行複写手段)23は、第2奥行マップにおいて隣接する2つの画素の奥行値の差が第1閾値以上の場合、当該隣接する2つの画素について他より大きい方の奥行値を複写して得られる値を、隣接する2つの画素の間で間引かれた画素の奥行値とするものである。奥行複写器23は、差が第1閾値以上の場合、すなわち異なる被写体の境界である場合、隣接画素のいずれか大きい方の奥行値を、間引かれた画素の奥行値として複写することにより、元の画素数の奥行マップを復元する。なお、処理例については後記する。奥行複写器23は、奥行値を複写した後、処理をメディアンフィルタ24に渡す。   The depth copying device (depth copying means) 23, when the difference between the depth values of two adjacent pixels in the second depth map is equal to or larger than the first threshold value, copies the larger depth value for the two adjacent pixels. The value obtained in this way is used as the depth value of the pixels thinned out between two adjacent pixels. When the difference is greater than or equal to the first threshold value, that is, at the boundary between different subjects, the depth copying unit 23 copies the larger depth value of the adjacent pixels as the depth value of the thinned pixel, Restore the depth map of the original number of pixels. A processing example will be described later. The depth copier 23 copies the depth value and then passes the processing to the median filter 24.

メディアンフィルタ24は、復元された元の画素数の奥行マップに中央値選択フィルタを掛けるものである。メディアンフィルタ24は、奥行補間器22によって補間された奥行値と、奥行複写器23によって複写された奥行値と、第2奥行マップの奥行値と、を合わせた奥行マップ(以下、第3奥行マップという)において、処理対象の画素およびその周囲の画素群を特定する所定の大きさの窓を各画素に適用し、各画素の奥行値を窓内の全奥行値の中央の値で置換える。このメディアンフィルタ24が、第3奥行マップに中央値選択フィルタを掛けることにより、元の奥行マップ(第1奥行マップ)に無かった奥行値を生じさせずに被写体の境界部分を滑らかにすることができる。なお、処理例については後記する。 The median filter 24 applies a median selection filter to the restored depth map of the original number of pixels. The median filter 24 is a depth map (hereinafter, a third depth map) obtained by combining the depth value interpolated by the depth interpolator 22, the depth value copied by the depth copy unit 23, and the depth value of the second depth map. In other words, a window having a predetermined size for specifying a pixel to be processed and a surrounding pixel group is applied to each pixel, and the depth value of each pixel is replaced with the center value of all the depth values in the window. The median filter 24 applies a median value selection filter to the third depth map, thereby smoothing the boundary portion of the subject without generating a depth value that was not in the original depth map (first depth map). it can. A processing example will be described later.

[元の画素数の奥行マップを復元する処理の例]
図3および図4は、第2の再標本化装置20の奥行補間器22および奥行複写器23によって元の画素数の奥行マップを復元する処理の説明図である。図3(a)に示すグラフは、通常の立体映像の奥行マップ(例えば図8(a)参照)の画素の奥行値の一部を、水平方向(X軸方向)に切出したものを示している。図3(a)に示すグラフの横軸は、X軸方向の画素の位置を示し、縦軸はその画素の奥行値の大きさを示す。
[Example of processing to restore the depth map of the original number of pixels]
3 and 4 are explanatory diagrams of processing for restoring the depth map of the original number of pixels by the depth interpolator 22 and the depth copier 23 of the second resampling apparatus 20. The graph shown in FIG. 3A shows a part of the depth value of a pixel in a normal stereoscopic video depth map (for example, see FIG. 8A) cut out in the horizontal direction (X-axis direction). Yes. The horizontal axis of the graph shown in FIG. 3A indicates the position of the pixel in the X-axis direction, and the vertical axis indicates the depth value of the pixel.

図3(a)において、奥行値は、元の奥行値を示し、ここでは、画素の位置と、元の奥行値のセットを、(X11,a)、(X12,b)、(X13,c)、(X14,d)、(X15,e)、(X16,f)とした。なお、実際には、位置X11の左側や、位置X16の右側にも同様に画素の奥行値が並べられている。奥行値a、b、cは、前景の被写体の奥行値であって大きな値を持っており、奥行値d、e、fは、背景の被写体の奥行値であって小さな奥行値を持っている。そのため、奥行値cと奥行値dとの間には大きなギャップがある。 In FIG. 3A, the depth value indicates the original depth value, and here, the position of the pixel and the set of the original depth value are represented by (X 11 , a), (X 12 , b), (X 13 , c), (X 14 , d), (X 15 , e), (X 16 , f). Actually, the depth values of the pixels are similarly arranged on the left side of the position X 11 and the right side of the position X 16 . The depth values a, b, and c are the depth values of the foreground subject and have a large value, and the depth values d, e, and f are the depth values of the background subject and have a small depth value. . Therefore, there is a large gap between the depth value c and the depth value d.

奥行マップの再標本化システム1では、第1の再標本化装置10において、図3(a)に示す元の奥行値を、低域通過フィルタに通すことなく、直接、画素間引きすることで、図3(b)の実線で示す奥行値を得る。なお、図3(b)に示す例では、奇数の画素位置(X11、X13、X15)で画素間引きを行ったことを破線で示している。これにより、間引かれた奥行マップとして、(X12,b)、(X14,d)、(X16,f)が蓄積および伝送される。 In the depth map resampling system 1, in the first resampling device 10, the original depth value shown in FIG. 3A is directly thinned out without passing through a low-pass filter. The depth value indicated by the solid line in FIG. Note that in the example shown in FIG. 3B, the thinning of pixels at the odd pixel positions (X 11 , X 13 , X 15 ) is indicated by broken lines. Thereby, (X 12 , b), (X 14 , d), (X 16 , f) are stored and transmitted as the thinned depth map.

本発明との比較手法(従来の低域通過フィルタに通す手法)では、下記の課題があった。図3(a)のグラフに示すように、奥行値cと奥行値dとの間に大きなギャップがあって急激に奥行値が変化する部分は、高い周波数成分を多く含んでいる。これをそのまま画素間引きし、その後、間引かれた画素を周辺の画素で補間すると、元とは異なる周波数成分が生じて、いわゆる折返し歪が発生する。この折返し歪を防ぐために、比較手法では、通常の映像で行われているように、先ず、符号側にて、各画素を低域通過フィルタに通して、高周波成分を除去し、その後に、画素間引きを行う。その後、復号側にて、残っている画素を低域通過フィルタに通すことにより、間引かれた画素を補間することが行われる。(例えば特許文献2参照)   The method of comparison with the present invention (method of passing through a conventional low-pass filter) has the following problems. As shown in the graph of FIG. 3A, a portion where the depth value changes rapidly due to a large gap between the depth value c and the depth value d contains many high frequency components. If this pixel is thinned out as it is, and then the thinned pixel is interpolated with surrounding pixels, a frequency component different from the original is generated, and so-called aliasing distortion occurs. In order to prevent this aliasing, in the comparison method, as is done in normal video, first, on the code side, each pixel is passed through a low-pass filter to remove high-frequency components, and then the pixel Perform thinning. Thereafter, on the decoding side, the remaining pixels are passed through a low-pass filter to interpolate the thinned pixels. (For example, see Patent Document 2)

図3(c)は、比較手法によって、図3(a)の元の奥行値を符号側にて低域通過フィルタに通した後の奥行値を表している。ここで、低域通過フィルタには、例えば、タップ係数が(1/4、2/4、1/4)の3タップフィルタ等が使われる。その結果、画素位置X13では、前景の被写体の元の奥行値bと、背景の被写体の元の奥行値dとが混じるため、元の奥行値cとは異なる値αになる。同様に、画素位置X14でも、前景の被写体の元の奥行値cと、背景の被写体の元の奥行値eとが混じるため、元の奥行値dとは異なる値βになる。その後、図3(c)において、例えば奇数の画素位置(X11、X13、X15)で画素間引きを行い、これにより、間引かれた奥行マップとして、(X12,b)、(X14,β)、(X16,f)が蓄積および伝送される。その後、復号側にて、蓄積・伝送された奥行値を、例えばタップ係数が(1/2、1/2)の2タップ低域通過フィルタに通して、間引かれた奥行値を補間すると、図3(c)に示すように、例えば画素位置X13では、値αに近い値が復元され、例えば画素位置X14では、値βに近い値が復元される。 FIG. 3C shows the depth value after the original depth value of FIG. 3A is passed through the low-pass filter on the code side by the comparison method. Here, as the low-pass filter, for example, a 3-tap filter having tap coefficients of (1/4, 2/4, 1/4) is used. As a result, at the pixel position X 13 , the original depth value b of the foreground subject and the original depth value d of the background subject are mixed, so that the value α is different from the original depth value c. Similarly, the original depth value c of the foreground subject and the original depth value e of the background subject are mixed at the pixel position X 14 , so that the value β is different from the original depth value d. Thereafter, in FIG. 3C, for example, pixel thinning is performed at odd pixel positions (X 11 , X 13 , X 15 ), and as a thinned depth map, (X 12 , b), (X 14 , β), (X 16 , f) are stored and transmitted. After that, when the decoding side passes the accumulated and transmitted depth values through, for example, a 2-tap low-pass filter with tap coefficients of (1/2, 1/2), and interpolates the thinned depth values, as shown in FIG. 3 (c), in for example, the pixel positions X 13, is restored value close to the value alpha, for example, the pixel positions X 14, a value close to the value β is restored.

比較手法で復元された奥行マップには、このように、元の奥行マップには無かった中間レベルの奥行値α、βが復元されてしまう。そして、比較手法で復元された奥行マップを用いて、元の視点位置とは異なる位置の視点映像を合成すると、次のような不具合が生じる。すなわち、異なる位置で合成した視点映像において、奥行マップの奥行値は各画素の横方向の移動距離を表すので、位置X13の画素は、同一被写体(前景の被写体)の他の画素(位置X11の画素、位置X12の画素)とは奥行値が異なるため、同一被写体の他の画素とは横方向の移動距離が異なる。同様に、位置X14の画素は、同一被写体(背景の被写体)の他の画素(位置X15の画素、位置X16の画素)とは奥行値が異なるため、同一被写体の他の画素とは横方向の移動距離が異なる。その結果、前景や背景の被写体の一部が重なったり、ちぎれてリンギング状に、前景と背景の画素が繰り返し配置されたりする問題が発生する。 In the depth map restored by the comparison method, the intermediate level depth values α and β that were not found in the original depth map are thus restored. When the depth map restored by the comparison method is used to synthesize a viewpoint video at a position different from the original viewpoint position, the following problem occurs. That is, in the view image synthesized in different positions, since the depth value of the depth map represents the moving distance of the lateral direction of each pixel, the pixel positions X 13 is other pixel (position X of the same subject (foreground subject) 11 pixels, the pixel position X 12) and for depth values are different, the moving distance in the lateral direction is different from the other pixels of the same subject. Similarly, the pixel at the position X 14 is different in depth value from the other pixels (the pixel at the position X 15 and the pixel at the position X 16 ) of the same subject (background subject). The moving distance in the horizontal direction is different. As a result, there are problems that some of the foreground and background subjects overlap each other, and the foreground and background pixels are repeatedly arranged in a ringing pattern.

一方、本発明の奥行マップの再標本化システム1は、図1に示す第1の再標本化装置10において、図3(a)に示す元の奥行値を、符号側にて低域通過フィルタに通すことなく、直接、画素間引きし、図3(b)の実線で示す奥行値を得る。これらの奥行値は、元の奥行値のみを含む。そのため、比較手法の生じる問題を解決することができる。   On the other hand, the depth map re-sampling system 1 of the present invention uses the first re-sampling device 10 shown in FIG. 1 to convert the original depth value shown in FIG. The pixel value is directly thinned out without passing through to obtain a depth value indicated by a solid line in FIG. These depth values include only the original depth value. Therefore, it is possible to solve the problem caused by the comparison method.

次に、本発明の奥行マップの再標本化システム1において、第2の再標本化装置20が、復号側にて、間引かれた画素を復元する手順を説明する。第2の再標本化装置20において、先ず、奥行値判定器21は、図3(b)の実線で示す、間引かれた隣合う画素の奥行値の差分を調べる。このうち、例えば、背景の被写体においてd,e,fのように元の同じ奥行値が連続していた部分に対応した、位置X14の画素と位置X16の画素とについての奥行値の差分は、第1閾値(例えば5)より小さい(隣り合う画素が同一の被写体のものである)。この場合、奥行補間器22にて、これら隣接する画素を、例えばタップ係数(1/2、1/2)の2タップ低域通過フィルタに通して得られる値を、間引かれた位置X15の画素の奥行値とする。この例の場合、結果として、位置X15の画素に対して元の奥行値eが復元される。また、前景の被写体においてa,bのように同じ奥行値が連続していた部分である位置X11の画素に対しては、図示を省略した位置X10の画素の奥行値も2タップ低域通過フィルタに通すことで元の奥行値aが復元される。 Next, in the depth map resampling system 1 of the present invention, a procedure in which the second resampling device 20 restores the thinned pixels on the decoding side will be described. In the second re-sampling device 20, first, the depth value determiner 21 examines the difference between the depth values of the thinned adjacent pixels, which is indicated by the solid line in FIG. Among these, for example, the difference between the depth values of the pixel at the position X 14 and the pixel at the position X 16 corresponding to the portion where the original same depth value is continuous like d, e, f in the background subject. Is smaller than a first threshold value (for example, 5) (adjacent pixels are of the same subject). In this case, at the depth interpolator 22, these adjacent pixels, the value obtained for instance through a 2-tap low-pass filter tap coefficients (1 / 2,1 / 2), decimated positions X 15 The depth value of the pixel of. In this example, as a result, the original depth value e is restored to the pixel positions X 15. In addition, for the pixel at position X 11 where the same depth value is continuous like a and b in the foreground subject, the depth value of the pixel at position X 10 (not shown) is also a 2-tap low range. The original depth value a is restored by passing through a pass filter.

一方、奥行値判定器21にて、例えば、図3(b)の実線で示す位置X12の画素と位置X14の画素とについての奥行値の差分は、第1閾値(例えば5)以上であると判定される(隣合う画素は異なる被写体のものであると判定される)。この場合、奥行複写器23が、隣接画素の大きい方の奥行値を間引かれた画素の奥行値とする。この例では、位置X12の画素の奥行値の方が大きいので、結果として、位置X13の画素に対して元の奥行値cが復元される。よって、図3(b)の間引かれた奥行マップ(第2マップ)から、図4(a)に示す奥行マップが復元される。復元された奥行マップは、図3(a)の元の奥行マップ(第1マップ)と同じである。 On the other hand, in the depth value determiner 21, for example, the difference between the depth values for the pixel at the position X 12 and the pixel at the position X 14 indicated by the solid line in FIG. 3B is equal to or greater than the first threshold (for example, 5). It is determined that there is a pixel (adjacent pixels are determined to be from different subjects). In this case, the depth copier 23 sets the depth value of the larger adjacent pixel as the depth value of the thinned pixel. In this example, since the depth value of the pixel at the position X 12 is larger, as a result, the original depth value c is restored for the pixel at the position X 13 . Therefore, the depth map shown in FIG. 4A is restored from the depth map (second map) thinned out in FIG. The restored depth map is the same as the original depth map (first map) in FIG.

図3(a)の例では、位置X13と位置X14との間に奥行値の大きなギャップがあるものとしたが、ギャップの位置が1つだけずれていた場合に同様な画素位置で間引いたときには最終結果が僅かに異なる。このときの結果は、ギャップの位置が同じ位置であって偶数の画素位置(X12、X14、X16)で画素間引きを行ったときの結果と等価なので、その場合の例について説明する。図4(b)に示す例は、第1の再標本化装置10が、図3(a)の元の奥行マップ(第1マップ)から偶数の画素位置(X12、X14、X16)で画素間引きを行ったことを破線で示している。よって、間引かれた奥行マップとして、(X11,a)、(X13,c)、(X15,e)が蓄積および伝送される。この場合、例えば、背景側の被写体の画素位置X14の奥行値dが間引かれる。 In the example of FIG. 3 (a), thinning at large but the gap has to be one, the same pixel position in the case where the position of the gap is deviated by one of the depth values between the positions X 13 and position X 14 The final result is slightly different. Since the result at this time is equivalent to the result obtained when pixel decimation is performed at even pixel positions (X 12 , X 14 , X 16 ) with the same gap position, an example in that case will be described. In the example shown in FIG. 4B, the first re-sampling apparatus 10 has an even pixel position (X 12 , X 14 , X 16 ) from the original depth map (first map) in FIG. The dotted line indicates that pixel thinning has been performed. Therefore, (X 11 , a), (X 13 , c), (X 15 , e) are stored and transmitted as the thinned depth map. In this case, for example, the depth value d at the pixel position X 14 of the background-side object are thinned out.

そして、第2の再標本化装置20の判定により、背景側の被写体の画素位置X14の奥行値に対して、前景側の被写体の奥行値cが与えられる(図4(c)参照)。この場合、復元された奥行マップ上では、前景の被写体の画素位置(X11、X12、X13)の奥行値(a,b,c)は全て復元されており、さらに、前景の被写体が1画素だけ太った状態になっている。その結果、復元された奥行マップを使って合成された多視点映像において、前景の被写体は、歪無くその形状を保っており、その境界に1画素分、間違った画素が存在することになる。通常、被写体境界の画素は、両方の被写体の画素の奥行値が混じり合っていることが多く、また、異なる被写体(テキスチャ)の境界のマスキング効果により、境界の背景側の間違った画素は目立たない。 Then, the determination of the second resampling apparatus 20, relative to the depth value of the pixel positions X 14 of the background-side object is given depth value c of the foreground side object (see FIG. 4 (c)). In this case, on the restored depth map, the depth values (a, b, c) of the pixel positions (X 11 , X 12 , X 13 ) of the foreground subject are all restored, and further, the foreground subject is Only one pixel is fat. As a result, in the multi-view video synthesized using the restored depth map, the foreground subject maintains its shape without distortion, and an incorrect pixel exists for one pixel at the boundary. Usually, the pixel at the subject boundary is often a mixture of the depth values of the pixels of both subjects, and the wrong pixel on the background side of the boundary is not conspicuous due to the masking effect of the boundary of different subjects (textures) .

なお、人の心理として、通常、人は、立体映像の手前ほど集中してしっかり見る傾向にある。つまり、人は、立体映像の手前(前景の被写体)ほど、歪んでいないか気にするので、手前のゆがみは目立つ。一方、立体映像の後ろ側(背景の被写体、壁など)については、奥行値が少しずれていても気にならない傾向にある。   In addition, as a human psychology, a person usually tends to concentrate and see more closely before a stereoscopic image. In other words, people are more concerned about distortion in the foreground of a stereoscopic image (foreground subject), so the distortion in the foreground is more noticeable. On the other hand, the rear side of the stereoscopic image (background subject, wall, etc.) tends not to be concerned even if the depth value is slightly shifted.

[メディアンフィルタによる処理の例]
図5は、第2の再標本化装置20のメディアンフィルタ24による処理の説明図であって、奥行マップの状態遷移を模式的に示している。図5(a)は、通常の立体映像の奥行マップ(例えば図8参照)の一部を2次元的に表したものであり、点線で囲まれた正方形の部分が1画素を表し、階段状の太い実線が、被写体の境界を表し、境界の上側と下側とで異なる奥行値を有している。ここでは、境界より上の画素は全て背景被写体の奥行値aを持ち、境界より下の画素は全て前景被写体の奥行値b(b>a)を持つものとする。
[Example of processing by median filter]
FIG. 5 is an explanatory diagram of processing by the median filter 24 of the second resampling device 20 and schematically shows state transition of the depth map. FIG. 5A is a two-dimensional representation of a part of a normal stereoscopic video depth map (see, for example, FIG. 8). A square portion surrounded by a dotted line represents one pixel, and has a staircase shape. The thick solid line represents the boundary of the subject and has different depth values on the upper side and the lower side of the boundary. Here, it is assumed that all pixels above the boundary have the depth value a of the background subject, and all pixels below the boundary have the depth value b (b> a) of the foreground subject.

図5(a)において、奥行マップの例えば1行目の画素の位置を座標(11,11)〜(11,16)で示した。1行目の各画素の奥行値は、すべてaである。また、奥行マップの例えば6行目の画素の位置を座標(16,11)〜(16,16)で示した。6行目の各画素の奥行値は、すべてbである。なお、6×6の36画素だけ示したが、実際には、座標(11,11)の位置の画素の左側・上側や、座標(16,16)の位置の画素の右側・下側にも同様に画素および奥行値が並べられている。   In FIG. 5A, for example, the position of the pixel in the first row of the depth map is indicated by coordinates (11, 11) to (11, 16). The depth values of the pixels in the first row are all a. In addition, for example, the position of the pixel in the sixth row of the depth map is indicated by coordinates (16, 11) to (16, 16). The depth values of the pixels in the sixth row are all b. Although only 6 × 6 36 pixels are shown, actually, the pixel is located on the left side / upper side of the pixel at the coordinate (11, 11) and the right side / lower side of the pixel at the coordinate (16, 16) position. Similarly, pixels and depth values are arranged.

奥行マップの再標本化システム1では、第1の再標本化装置10において、図5(a)に示す元の奥行マップの画素を左上の画素から順に、1画素残して、隣接する縦・横各1画素を間引く。これにより、図5(a)に示す6×6の36画素部分は、図5(b)に示す3×3の9画素部分となる。間引かれた奥行マップの例えば1行目には、元の座標(11,11),(11,13),(11,15)の位置にあった画素が並ぶこととなる。また、2行目には、元の座標(13,11),(13,13),(13,15)の位置にあった画素が並び、3行目には、元の座標(15,11),(15,13),(15,15)の位置にあった画素が並ぶこととなる。つまり、図5(a)に示す奥行マップで、元は2×2の4画素であった部分において左上の画素の奥行値だけが、図5(b)に示す奥行マップにおいて残った奥行値である。この間引かれた奥行マップを蓄積・伝送する。   In the depth map resampling system 1, in the first resampling apparatus 10, the pixels in the original depth map shown in FIG. One pixel is thinned out. Accordingly, the 6 × 6 36 pixel portion shown in FIG. 5A becomes a 3 × 3 9 pixel portion shown in FIG. 5B. For example, on the first line of the thinned depth map, the pixels at the original coordinates (11, 11), (11, 13), (11, 15) are arranged. In the second row, pixels at the original coordinates (13, 11), (13, 13), (13, 15) are arranged, and in the third row, the original coordinates (15, 11) are arranged. ), (15, 13), and the pixels at the positions (15, 15) are arranged. That is, in the depth map shown in FIG. 5A, only the depth value of the upper left pixel in the portion that was originally 2 × 2 4 pixels is the depth value remaining in the depth map shown in FIG. is there. This thinned depth map is stored and transmitted.

そして、奥行マップの再標本化システム1では、蓄積・伝送された奥行マップが第2の再標本化装置20に入力される。第2の再標本化装置20は、奥行値判定器21によって、入力した奥行マップ(図5(b)の間引かれた第2奥行マップ)において、まず例えば上下に隣り合う奥行値の差分を調べる。差が第1閾値(例えば5)より小さい場合、隣り合う画素の奥行値に、例えばタップ係数(1/2、1/2)の2タップ低域通過フィルタを通した値で、間引かれた画素を補間し、差が第1閾値(例えば5)以上の場合、隣接画素の何れか大きい方の奥行値を間引かれた奥行値として複写する。次いで例えば左右に隣り合う奥行値の差分を調べ、同様の判定処理を行う。その結果、図5(c)の奥行マップ(第3奥行マップ)が得られる。なお、例えば左右に隣り合う奥行値の差分を調べてから上下に隣り合う奥行値の差分を調べるようにしてもよい。   In the depth map resampling system 1, the accumulated and transmitted depth map is input to the second resampler 20. The second re-sampling device 20 first calculates, for example, a difference between adjacent depth values in the depth map (second depth map thinned out in FIG. 5B) input by the depth value determiner 21. Investigate. When the difference is smaller than the first threshold value (for example, 5), the depth value of the adjacent pixel is thinned with a value obtained by passing a 2-tap low-pass filter with a tap coefficient (1/2, 1/2), for example. When the pixel is interpolated and the difference is equal to or greater than the first threshold (for example, 5), the larger depth value of the adjacent pixels is copied as the thinned depth value. Next, for example, a difference between depth values adjacent to the left and right is examined, and the same determination process is performed. As a result, the depth map (third depth map) of FIG. 5C is obtained. For example, the difference between the depth values adjacent to the left and right may be checked, and then the difference between the depth values adjacent to the top and bottom may be checked.

具体的には、上下に隣り合う場合、例えば、元の座標(13,11)の位置にあった画素の奥行値aと、元の座標(15,11)の位置にあった画素の奥行値bと、の差分から、図5(c)において符号501で示す位置の画素には、大きい方の奥行値であるbが付与される。また、左右に隣り合う場合、例えば、元の座標(11,13)の位置にあった画素の奥行値aと、元の座標(11,15)の位置にあった画素の奥行値aと、の差分から、図5(c)において符号502で示す位置の画素には、平均化された奥行値であるaが付与される。同様にして、図5(c)において符号503で示す位置の画素には、その左右の画素についての、大きい方の奥行値であるbが付与される。なお、図5(c)において符号504で示す位置の画素については、その左右に隣り合う画素がそれぞれ先に求められた上で、その左右の画素についての、大きい方の奥行値であるbが付与される。他の位置の画素も同様にして復元される。   Specifically, when adjacent to each other, for example, the depth value a of the pixel at the position of the original coordinate (13, 11) and the depth value of the pixel at the position of the original coordinate (15, 11) From the difference from b, b, which is the larger depth value, is assigned to the pixel at the position indicated by reference numeral 501 in FIG. When adjacent to the left and right, for example, the depth value a of the pixel at the position of the original coordinate (11, 13), the depth value a of the pixel at the position of the original coordinate (11, 15), From the difference, the pixel at the position indicated by the reference numeral 502 in FIG. 5C is assigned an averaged depth value a. Similarly, the pixel at the position indicated by reference numeral 503 in FIG. 5C is assigned b, which is the greater depth value for the left and right pixels. For the pixel at the position indicated by reference numeral 504 in FIG. 5C, the pixels adjacent to the left and right are obtained first, and then b, which is the larger depth value for the left and right pixels, is obtained. Is granted. Pixels at other positions are restored in the same manner.

図5(c)の奥行マップ(第3奥行マップ)を元の奥行マップ(図5(a))と比べると、斜めの被写体境界線の解像度が低下し、大きく階段状になっている。つまり、元の奥行マップにおける奥行値の境界を示す3段の階段が、第3奥行マップでは1段の階段になり、しかも1段の高さが2倍になっている。   When the depth map (third depth map) in FIG. 5C is compared with the original depth map (FIG. 5A), the resolution of the oblique subject boundary line is reduced and has a large step shape. That is, the three-step staircase indicating the boundary of the depth value in the original depth map is a one-step staircase in the third depth map, and the height of one step is doubled.

本実施形態では、メディアンフィルタ24は、例えば、(3×3)画素の窓を持ち、この窓の中央の奥行値を、窓内の9個の奥行値を小さい方から順に並べた時の中央(5番目)の奥行値で置換えることとした。具体的には、(3×3)画素の窓が、図5(c)において例えば符号504で示す位置の画素を中心のターゲット画素として、その周囲の8個の画素群と合わせた9個の画素群を囲む場合、これら9個の画素の奥行値は、大きい方の奥行値bが4個、小さい方の奥行値aが5個なので、選択される中央値はaとなる。   In the present embodiment, the median filter 24 has, for example, a (3 × 3) pixel window, and the center depth value when the nine depth values in the window are arranged in order from the smallest. We decided to replace it with the (fifth) depth value. Specifically, the window of (3 × 3) pixels has nine pixels including a pixel at a position indicated by reference numeral 504 in FIG. 5C as a central target pixel and eight surrounding pixel groups. When enclosing a pixel group, the depth value of these nine pixels is 4 for the larger depth value b and 5 for the smaller depth value a, so the selected median is a.

また、(3×3)画素の窓が、図5(c)において例えば元の座標(13,13)の位置にあった画素を中心のターゲット画素として、その周囲の8個の画素群と合わせた9個の画素群を囲む場合、これら9個の画素の奥行値は、大きい方の奥行値bが5個、小さい方の奥行値aが4個なので、選択される中央値はbとなる。   Further, the window of (3 × 3) pixels is aligned with the surrounding eight pixel groups with the pixel at the position of the original coordinates (13, 13) in FIG. In the case of enclosing nine pixel groups, the depth value of these nine pixels is 5 for the larger depth value b and 4 for the smaller depth value a, so the median value selected is b. .

その結果、図5(d)に示すように、最終的な奥行マップにおいて太い破線の境界線が、実線のように変わる。図5(c)において例えば符号504で示す位置の画素は、図5(d)において符号504aで示すように奥行値はaに変わっている。また、図5(c)において元の座標(13,13)の位置にあった画素は、図5(d)において符号505で示すように奥行値はbに変わっている。つまり、図5(c)のように大きく階段状になって1段の高さが2倍になっていた奥行マップが、メディアンフィルタ24の処理によって、奥行マップの境界線において、1段の高さが元に戻って、境界線を細かく平滑化し、図5(a)の元の境界線の形状に近くなっている。したがって、再標本化して復元された奥行マップの歪が、メディアンフィルタ24の処理によって軽減される。   As a result, as shown in FIG. 5 (d), the thick dashed boundary in the final depth map changes to a solid line. In FIG. 5C, for example, the pixel at the position indicated by reference numeral 504 has a depth value changed to a as indicated by reference numeral 504a in FIG. Further, the depth value of the pixel located at the original coordinate (13, 13) in FIG. 5C is changed to b as indicated by reference numeral 505 in FIG. 5D. That is, as shown in FIG. 5C, the depth map that has become a large step and doubles the height of one step is changed to a height of one step on the boundary of the depth map by the processing of the median filter 24. Returning to the original, the boundary line is smoothed finely, and is close to the shape of the original boundary line in FIG. Therefore, the distortion of the depth map restored by resampling is reduced by the processing of the median filter 24.

図5(d)の実線で示す被写体の境界位置は、図5(a)に示す元の境界位置よりも1画素分だけ、前景の被写体が太った状態になっている部分(符号501,505,506)がある。しかしながら、視覚的に重要な前景被写体の奥行値は全て復元されているので、この奥行マップで合成された多視点映像中の前景の被写体に歪はない。また、背景の被写体の間違った奥行値によって合成された多視点映像の画素は、前記した理由で目立たず、合成映像の品質は改善される。   The boundary position of the subject indicated by the solid line in FIG. 5D is a portion where the foreground subject is thicker by one pixel than the original boundary position shown in FIG. 506). However, since the depth values of the visually important foreground subject are all restored, the foreground subject in the multi-view video synthesized by the depth map is not distorted. Further, the pixels of the multi-view video synthesized with the wrong depth value of the background subject are not conspicuous for the reason described above, and the quality of the synthesized video is improved.

[奥行マップの再標本化方法]
本発明の第1実施形態に係る奥行マップの再標本化方法について図6を参照(適宜図1参照)して説明する。図6は、本発明の第1実施形態に係る再標本化システムによる再標本化処理の全体の流れを示すフローチャートである。
[Resampling method of depth map]
A depth map resampling method according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6 (refer to FIG. 1 as appropriate). FIG. 6 is a flowchart showing an overall flow of the resampling process by the resampling system according to the first embodiment of the present invention.

図6に示すように、再標本化方法は、大別して2つの工程に分けられる。1つは、第1の再標本化装置10による処理(ステップS1:第1の再標本化処理)であり、もう1つは、第2の再標本化装置20による処理(ステップS2:第2の再標本化処理)である。
ステップS2は、内部処理として、ステップS23(奥行値判定処理)、ステップS24(奥行補間処理)、ステップS25(奥行複写処理)、およびステップS26(メディアンフィルタ処理)を含んでいる。なお、ステップS2の内部処理であるS21,S22の処理については第2実施形態にて説明する。
As shown in FIG. 6, the resampling method is roughly divided into two steps. One is processing by the first resampling device 10 (step S1: first resampling processing), and the other is processing by the second resampling device 20 (step S2: second). Re-sampling process).
Step S2 includes steps S23 (depth value determination processing), step S24 (depth interpolation processing), step S25 (depth copying processing), and step S26 (median filter processing) as internal processing. In addition, the process of S21 and S22 which is an internal process of step S2 is demonstrated in 2nd Embodiment.

ステップS1(第1の再標本化処理)では、第1の再標本化装置10は、奥行マップ(第1奥行マップ)を入力し、低域通過フィルタを通すことなく、画素を間引いて、蓄積・伝送路30に送る。そして、ステップS11にて蓄積・伝送された奥行マップは、第2の再標本化装置20に入力される。第2の再標本化装置20は、ステップS23に進む。   In step S1 (first resampling process), the first resampling device 10 inputs a depth map (first depth map), thins out the pixels without passing through the low-pass filter, and accumulates them. Send to transmission line 30 Then, the depth map stored and transmitted in step S11 is input to the second resampling device 20. The second resampling device 20 proceeds to step S23.

ステップS23(奥行値判定処理)にて、第2の再標本化装置20は、奥行値判定器21によって、入力された奥行マップ(第2奥行マップ)において隣接画素の奥行値の差が閾値(第1閾値)より小さいか否かを判定する。奥行値判定器21の判定の結果、隣接画素の奥行値の差が閾値(第1閾値)より小さい場合、第2の再標本化装置20は、奥行補間処理S24に進む。一方、その他の場合、第2の再標本化装置20は、奥行複写処理S25に進む。   In step S23 (depth value determination processing), the second resampling apparatus 20 uses the depth value determiner 21 to determine whether the difference between the depth values of adjacent pixels in the input depth map (second depth map) is a threshold ( It is determined whether it is smaller than the first threshold). As a result of the determination by the depth value determiner 21, if the difference between the depth values of adjacent pixels is smaller than the threshold value (first threshold value), the second resampling device 20 proceeds to the depth interpolation process S24. On the other hand, in other cases, the second resampling apparatus 20 proceeds to the depth copying process S25.

ステップS24(奥行補間処理)にて、第2の再標本化装置20は、奥行補間器22によって、第2奥行マップの隣接画素を低域通過フィルタに通して得られる値を、間引かれた画素の奥行値とする。このステップS24に続いて、第2の再標本化装置20は、ステップS26に進む。   In step S24 (depth interpolation processing), the second resampler 20 thins out values obtained by passing adjacent pixels of the second depth map through the low-pass filter by the depth interpolator 22. The depth value of the pixel. Following step S24, the second resampling device 20 proceeds to step S26.

ステップS25(奥行複写処理)にて、第2の再標本化装置20は、奥行複写器23によって、第2奥行マップの隣接画素の大きい方の奥行値を間引かれた画素の奥行値とする。このステップS25に続いて、第2の再標本化装置20は、ステップS26に進む。   In step S25 (depth copying process), the second re-sampling device 20 uses the depth copying unit 23 to set the depth value of the larger pixel of the adjacent pixels of the second depth map to the depth value of the pixel that has been thinned out. . Following step S25, the second resampling apparatus 20 proceeds to step S26.

ステップS26(メディアンフィルタ処理)にて、第2の再標本化装置20は、メディアンフィルタ24によって、第3奥行マップの各画素の奥行値を、周辺の所定の窓内の全奥行値の中央の値に取り替えて、出力する。   In step S26 (median filter processing), the second resampling device 20 uses the median filter 24 to set the depth value of each pixel of the third depth map to the center of all the depth values in the predetermined surrounding window. Replace with value and output.

なお、本発明は、専用のハードウエアを構築することなく、一般的なコンピュータを、前記した奥行値判定器21と、奥行補間器22と、奥行複写器23と、メディアンフィルタ24として機能させるプログラム(奥行マップの再標本化プログラム)を使用することで、図1に示した第2の再標本化装置20を実現することができる。このプログラム(奥行マップの再標本化プログラム)は、通信回線を介して配布することも可能であるし、CD−ROM等の記録媒体に書き込んで配布することも可能である。   The present invention is a program that causes a general computer to function as the depth value determiner 21, the depth interpolator 22, the depth copier 23, and the median filter 24 without constructing dedicated hardware. By using the (depth map resampling program), the second resampling device 20 shown in FIG. 1 can be realized. This program (depth map resampling program) can be distributed via a communication line, or can be written on a recording medium such as a CD-ROM for distribution.

第1実施形態に係る奥行マップの再標本化装置およびその方法、プログラム、並びに奥行マップの再標本化システムよれば、奥行マップの歪を抑えながらデータ量が削減され、奥行マップと少数の視点映像とから成る立体映像の蓄積および伝送効率を改善することができる。また、復元された奥行マップを用いて、少数の視点映像から合成される多視点映像から成る立体映像において歪を軽減し、高能率かつ高品質に提供することができる。その結果、奥行マップの再標本化システムを用いた立体映像の蓄積・伝送装置やサービスは、容易に奥行マップを蓄積・伝送可能であると共に、高品質な立体映像を提供することができる。   According to the depth map resampling apparatus and method, program, and depth map resampling system according to the first embodiment, the amount of data is reduced while suppressing distortion of the depth map, and the depth map and a small number of viewpoint videos 3D video storage and transmission efficiency can be improved. In addition, by using the restored depth map, it is possible to reduce distortion in a three-dimensional video composed of a multi-view video synthesized from a small number of viewpoint videos, and to provide high efficiency and high quality. As a result, a 3D image storage / transmission device or service using a depth map re-sampling system can easily store and transmit a depth map and provide high-quality 3D images.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されるものではない。例えば、前記実施形態では、蓄積・伝送路30での符号化歪は無視できるものとしたが、これを考慮することもできる。図2に示した蓄積・伝送路30では、符号化効率を上げるために、図2に示した符号化部31により、複数の隣接する画素をまとめてブロックとし、ブロック単位に符号化することが一般的である。よって、図2に示す符号化部31および復号化部32により符号化歪を受けた場合を想定した実施形態を第2実施形態として説明する。   As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the said embodiment. For example, in the above embodiment, the encoding distortion in the storage / transmission path 30 is negligible, but this can be taken into account. In the storage / transmission path 30 shown in FIG. 2, in order to increase the encoding efficiency, the encoding unit 31 shown in FIG. It is common. Therefore, an embodiment assuming a case where the encoding distortion and the decoding element 32 shown in FIG. 2 are subjected to encoding distortion will be described as a second embodiment.

(第2実施形態)
[奥行マップの再標本化システムの概要]
図7は、本発明の第2実施形態に係る奥行マップの再標本化装置を備える再標本化システムの構成を示すブロック図である。図7に示す奥行マップの再標本化システム1Aは、第1の再標本化装置10と、第2の再標本化装置20Aとを備える。第1の再標本化装置10と第2の再標本化装置20Aとを結ぶ蓄積・伝送路を、蓄積・伝送路30Aと表記して第1実施形態と区別した。第2実施形態では、蓄積・伝送路30Aにおいて、等価的に、間引かれた奥行マップに符号化歪が付加されることとする。
(Second Embodiment)
[Outline of resampling system for depth map]
FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a resampling system including a depth map resampling apparatus according to the second embodiment of the present invention. The depth map resampling system 1A shown in FIG. 7 includes a first resampling device 10 and a second resampling device 20A. The storage / transmission path connecting the first resampling apparatus 10 and the second resampling apparatus 20A is denoted as the storage / transmission path 30A and distinguished from the first embodiment. In the second embodiment, encoding distortion is equivalently added to the thinned depth map in the storage / transmission path 30A.

第2の再標本化装置20Aは、奥行値判定器21による処理の前段に、被写体のエッジの有無を判定するエッジ判定器25と、エッジが無い場合に新たな奥行値を生成する低域通過フィルタ26と、をさらに備える。第2の再標本化装置20Aにおいて、第1実施形態に係る第2の再標本化装置20と同じ構成には同じ符号を付して説明を省略する。
また、第2の再標本化装置20Aは、図示しない記憶手段に、前記第1閾値、前記第1低域通過フィルタ、前記所定の大きさの窓を記憶すると共に、さらに、所定の第2閾値と、所定の第2低域通過フィルタとを記憶する。
The second re-sampling apparatus 20A includes an edge determination unit 25 that determines the presence or absence of an edge of the subject, and a low-pass that generates a new depth value when there is no edge before the processing by the depth value determination unit 21. And a filter 26. In the second resampling apparatus 20A, the same components as those of the second resampling apparatus 20 according to the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
The second resampling apparatus 20A stores the first threshold value, the first low-pass filter, and the window having the predetermined size in a storage unit (not shown), and further, a predetermined second threshold value. And a predetermined second low-pass filter.

エッジ判定器(エッジ判定手段)25は、第2の再標本化装置20Aに入力された奥行マップ(間引かれた第2奥行マップ)において、予め定められた画素数だけ離間した近隣の2つの画素の奥行値の差が、所定の第2閾値以上か否かを判別するものである。ここで、第2閾値は、第2奥行マップにおいて近隣の2つの画素の間に被写体のエッジが存在するか否かを規定するために予め定められている。つまり、奥行値の差が第2閾値以上の場合、当該2つの画素の間に被写体のエッジが存在し、奥行値の差が第2閾値より小さい場合、当該2つの画素の間に被写体のエッジが存在しないものとする。第2閾値と第1閾値との大小関係は特に限定されない。以下では、一例として、第1閾値を5、第2閾値を10であるものとして説明する。   The edge discriminator (edge discriminating means) 25 includes two neighboring pixels separated by a predetermined number of pixels in the depth map (thinned second depth map) input to the second resampling apparatus 20A. It is determined whether or not the difference in pixel depth value is equal to or greater than a predetermined second threshold value. Here, the second threshold value is determined in advance in order to define whether or not the edge of the subject exists between two neighboring pixels in the second depth map. That is, when the depth value difference is equal to or larger than the second threshold, the subject edge exists between the two pixels, and when the depth value difference is smaller than the second threshold value, the subject edge is between the two pixels. Shall not exist. The magnitude relationship between the second threshold and the first threshold is not particularly limited. In the following description, the first threshold value is 5 and the second threshold value is 10 as an example.

また、エッジ判定器25が被写体のエッジの有無を判定するのは、奥行値判定器21による処理の前段において、低域通過フィルタ26により符号化歪除去フィルタを掛けるか否かを判定するためである。よって、予め定められた画素数だけ離間した近隣の2つの画素の奥行値の差とは、例えば、次の(A1),(A2)または(A3)のいずれであってもよい。
(A1)隣接する画素
(A2)3以上の自然数をNとしたときにNタップフィルタのN画素の中で、最小の奥行値と、最大の奥行値との差
(A3)3以上の自然数をNとしたときにNタップフィルタのN画素の中で、両端の画素の奥行値の差
The edge determination unit 25 determines whether or not there is an edge of the subject in order to determine whether or not to apply an encoding distortion removal filter by the low-pass filter 26 in the previous stage of the processing by the depth value determination unit 21. is there. Therefore, the difference between the depth values of two neighboring pixels separated by a predetermined number of pixels may be any of the following (A1), (A2), or (A3), for example.
(A1) Neighboring pixels (A2) When N is a natural number of 3 or more, the difference between the minimum depth value and the maximum depth value among N pixels of the N tap filter (A3) is a natural number of 3 or more Difference in depth value of pixels at both ends among N pixels of N tap filter

以下では、一例として、7タップフィルタの7画素の中で、最も左の画素の奥行値と、最も右の画素の奥行値との差であるものとして説明する。   Hereinafter, as an example, the description will be made assuming that the depth value is the difference between the depth value of the leftmost pixel and the depth value of the rightmost pixel among the 7 pixels of the 7-tap filter.

エッジ判定器25は、奥行値の差が第2閾値以上であると判定した場合(被写体のエッジが存在すると判定した場合)、処理を奥行値判定器21に渡し、奥行値の差が第2閾値より小さいと判定した場合(被写体のエッジが存在しないと判定した場合)、処理を低域通過フィルタ26に渡す。   When the edge determination unit 25 determines that the difference in depth value is equal to or greater than the second threshold (when it is determined that an edge of the subject exists), the edge determination unit 25 passes the process to the depth value determination unit 21, and the difference in depth value is the second. When it is determined that it is smaller than the threshold value (when it is determined that there is no subject edge), the process is passed to the low-pass filter 26.

低域通過フィルタ(低域通過フィルタ手段)26は、第2奥行マップにおいて、近隣の2つの画素の奥行値の差が第2閾値より小さい場合、近隣の予め定められた画素数の画素の奥行値を所定の低域通過フィルタ(第2の低域通過フィルタ)に通して得られる値を、近隣の予め定められた画素数の画素の中の中央の画素についての新たな奥行値とする。低域通過フィルタ(低域通過フィルタ手段)26は、新たな奥行値を生成した後、処理を奥行値判定器21に渡す。低域通過フィルタ(低域通過フィルタ手段)26は、第2奥行マップにおいて、近隣の2つの画素の奥行値の差が第2閾値以上の場合、処理を行わない。   The low-pass filter (low-pass filter means) 26, when the difference between the depth values of the two neighboring pixels is smaller than the second threshold in the second depth map, the depth of the pixels having the predetermined number of neighboring pixels. A value obtained by passing the value through a predetermined low-pass filter (second low-pass filter) is set as a new depth value for a central pixel among neighboring pixels having a predetermined number of pixels. The low-pass filter (low-pass filter means) 26 generates a new depth value, and then passes the processing to the depth value determiner 21. The low-pass filter (low-pass filter means) 26 does not perform processing when the difference between the depth values of two neighboring pixels is greater than or equal to the second threshold in the second depth map.

低域通過フィルタ26は、例えば、図8(d)に示すようなタップ係数値を持つ、タップ数k=7のフィルタである。   The low-pass filter 26 is, for example, a filter with tap number k = 7 having tap coefficient values as shown in FIG.

このフィルタは、奥行マップの中で連続する7画素に対して、第1画素と第7画素の奥行値にそれぞれ係数1/64を掛け、第2画素と第6画素の奥行値にそれぞれ係数6/64を掛け、第3画素と第5画素の奥行値にそれぞれ係数15/64を掛け、第4画素の奥行値に係数20/64を掛けて、すべてを加えたものを、中央の第4画素の奥行値とするものである。   This filter multiplies the depth values of the first pixel and the seventh pixel by a factor of 1/64, and the depth values of the second pixel and the sixth pixel, respectively, by a factor of 6 for seven consecutive pixels in the depth map. / 64, the depth value of the third pixel and the fifth pixel is multiplied by the coefficient 15/64, the depth value of the fourth pixel is multiplied by the coefficient 20/64, and all are added to This is the pixel depth value.

[符号化歪の除去処理の例]
ここでは、図8を参照(適宜図2および図7参照)して符号化歪の除去処理の例について説明する。図8(a)〜(c)は奥行マップの符号化歪およびその除去による状態遷移の一例を示している。図8(a)は、第1の再標本化装置10で間引かれた奥行マップであって、符号化歪の無い元の奥行マップの一例を示している。この例では、例えば床が1つの被写体であり、奥行値が下から上に向かって滑らかに変化している。
[Example of coding distortion removal processing]
Here, an example of coding distortion removal processing will be described with reference to FIG. 8 (see FIGS. 2 and 7 as appropriate). FIGS. 8A to 8C show an example of state transition caused by coding distortion of the depth map and its removal. FIG. 8A shows an example of the depth map thinned out by the first re-sampling apparatus 10 and an original depth map without coding distortion. In this example, for example, the floor is one subject, and the depth value smoothly changes from bottom to top.

ここで、蓄積・伝送路30A内において、図2に示した符号化部31により、例えばMPEG-4 AVC方式で、2×2画素や8×8画素といった複数の画素をまとめてブロック単位に符号化して1つの平均値に圧縮し、復号化部32にてアップサンプリングする場合を想定する。このように蓄積・伝送路30A内において、奥行マップに符号化歪が付加されると、図8(b)に示すように、奥行値が僅かに階段状に変化する奥行マップが、第2奥行マップとして第2の再標本化装置20Aに与えられることになる。元の奥行値と階段状の奥行値との差が、符号化歪である。   Here, in the storage / transmission path 30A, the encoding unit 31 shown in FIG. 2 encodes a plurality of pixels such as 2 × 2 pixels and 8 × 8 pixels in units of blocks in the MPEG-4 AVC method, for example. It is assumed that the data is compressed into one average value and is upsampled by the decoding unit 32. When encoding distortion is added to the depth map in the accumulation / transmission path 30A in this way, as shown in FIG. 8 (b), the depth map in which the depth value slightly changes in a step shape is the second depth. The map is given to the second resampling apparatus 20A. The difference between the original depth value and the stepwise depth value is the coding distortion.

仮に、このような符号化歪を受けた奥行値(図8(b)の奥行マップ)を用いて合成された多視点映像で立体映像を構成すると、立体映像の奥行位置が正しくないので、空間的に歪んで見えるという課題が生じる。この奥行値の歪は僅かであるが、本来、滑らかに手前から奥に連続しているべき床などの奥行感が、階段状に変化しているように感じられ、違和感が大きくなる。   If a 3D image is composed of multi-view images synthesized using a depth value (depth map in FIG. 8B) that has received such coding distortion, the depth position of the 3D image is not correct. The problem of appearing distorted. Although the distortion of the depth value is slight, the feeling of depth, such as the floor that should be smoothly continuous from the front to the back, is felt as if it changes in a staircase shape, and the sense of incongruity increases.

一方、第2の再標本化装置20Aは、低域通過フィルタ26を備えることとしたので、符号化歪を除去することができる。図8(d)に示すフィルタを、ブロック歪を受けた奥行マップ(図8(b)参照)に掛けることにより、ブロック歪が除去された滑らかな奥行マップが得られる。   On the other hand, since the second resampling apparatus 20A includes the low-pass filter 26, the encoding distortion can be removed. By applying the filter shown in FIG. 8D to a depth map subjected to block distortion (see FIG. 8B), a smooth depth map from which block distortion has been removed is obtained.

ここで、仮に、第2の再標本化装置20Aがエッジ判定器25を備えていない場合を想定する。この場合、低域通過フィルタ26が、被写体境界部分に元々あった、奥行値の変化部分をもなまらせて、新たな歪を発生する事態が考えられる。しかしながら、第2の再標本化装置20Aは、エッジ判定器25を備えているので、このような事態を未然に防ぐことができる。つまり、エッジ判定器25は、近隣の画素の奥行値の変化量を検出し、第2閾値(例えば10)より大きく奥行値が変化する部分については、元々あった被写体の境界部分と判定し、低域通過フィルタ26をバイパスさせることができる。   Here, it is assumed that the second resampling apparatus 20A does not include the edge determination unit 25. In this case, it is conceivable that the low-pass filter 26 causes the depth value changing portion originally present in the subject boundary portion to generate new distortion. However, since the second resampling apparatus 20A includes the edge determination unit 25, such a situation can be prevented in advance. That is, the edge determination unit 25 detects the amount of change in the depth value of neighboring pixels, and determines that the portion where the depth value changes larger than the second threshold (for example, 10) is the boundary portion of the original subject. The low-pass filter 26 can be bypassed.

本実施形態では、被写体の境界部分の画素が、低域通過フィルタ26の影響を受けないようにするために、近隣の奥行値の差として、第1の画素位置と第7の画素位置の奥行値の差で、エッジの有無を判定することとした。このようにすることで、被写体の境界部分では奥行値を保持して、被写体の境界部分以外の奥行値を、滑らかな奥行値に変えることができる。したがって、図8(c)に示すように、符号化歪のみを除去した、元の間引かれた奥行マップが得られる。   In the present embodiment, in order to prevent the pixels at the boundary portion of the subject from being affected by the low-pass filter 26, the depth between the first pixel position and the seventh pixel position is determined as the difference between the neighboring depth values. The presence or absence of an edge is determined based on the difference in values. In this way, the depth value can be held at the boundary portion of the subject, and the depth value other than the boundary portion of the subject can be changed to a smooth depth value. Therefore, as shown in FIG. 8C, an original thinned depth map from which only coding distortion has been removed is obtained.

[奥行マップの再標本化方法]
本発明の第2実施形態に係る奥行マップの再標本化方法について図6を参照(適宜図7参照)して説明する。第2実施形態に係る奥行マップの再標本化方法は、ステップS2の内部処理において、ステップS23(奥行値判定処理)の前に、ステップS21(エッジ判定処理)と、ステップS22(低域通過フィルタ処理)とが付加された点が第1実施形態と相違している。第1実施形態と同じ処理には同じ符号を付して説明を適宜省略する。
[Resampling method of depth map]
A depth map resampling method according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6 (refer to FIG. 7 as appropriate). The depth map resampling method according to the second embodiment includes steps S21 (edge determination processing) and step S22 (low-pass filter) before step S23 (depth value determination processing) in the internal processing of step S2. Is different from the first embodiment. The same processes as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.

ステップS1(第1の再標本化処理)にて作成された奥行マップ(第1奥行マップ)は、ステップS12にて蓄積・伝送され、第2の再標本化装置20Aに入力される。第2の再標本化装置20Aは、ステップS21に進む。   The depth map (first depth map) created in step S1 (first resampling process) is stored and transmitted in step S12, and is input to the second resampling device 20A. The second resampling apparatus 20A proceeds to step S21.

ステップS21(エッジ判定処理)にて、第2の再標本化装置20Aは、エッジ判定器25によって、間引かれた第2奥行マップにおいて、近隣画素の奥行値の差が閾値(第2閾値)以上か否かを判別する。近隣画素の奥行値の差が第2閾値より小さい場合、第2の再標本化装置20Aは、ステップS22に進み、他の場合、ステップS22をスキップしてステップS23に進む。   In step S21 (edge determination processing), the second resampling apparatus 20A determines that the difference in the depth value of neighboring pixels is a threshold value (second threshold value) in the second depth map thinned out by the edge determination unit 25. It is determined whether or not this is the case. When the difference between the depth values of the neighboring pixels is smaller than the second threshold value, the second resampling apparatus 20A proceeds to step S22, and in other cases, skips step S22 and proceeds to step S23.

ステップS22(低域通過フィルタ処理)にて、第2の再標本化装置20Aは、低域通過フィルタ26によって、第2奥行マップを低域通過フィルタに通して得られる値を、新たな奥行値とする。続いて、第2の再標本化装置20Aは、ステップS23に進む。   In step S22 (low-pass filter processing), the second re-sampling apparatus 20A uses the low-pass filter 26 to pass the second depth map through the low-pass filter to obtain a new depth value. And Subsequently, the second resampler 20A proceeds to step S23.

第2実施形態によれば、第1実施形態と同様な効果を奏すると共に、画素の間引かれた奥行マップの伝送および蓄積時に符号化歪みが付加されたとしても、符号化歪みの影響を除去して、奥行値が連続的に変化する奥行マップを復元することができる。また、その際に、元の奥行マップに元々備わっていた被写体の境界付近の奥行値については元の値を維持することができる。   According to the second embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and even if encoding distortion is added during transmission and accumulation of the depth map with pixels thinned out, the influence of the encoding distortion is removed. Thus, the depth map in which the depth value continuously changes can be restored. At that time, the original value of the depth value near the boundary of the subject originally provided in the original depth map can be maintained.

本発明に係る奥行マップの再標本化装置は、立体テレビ放送や、立体映像レコーダ、立体映画、立体映像を用いた教育機器や、展示機器、インターネットサービスなどに利用することができる。さらに、本発明に係る奥行マップの再標本化装置は、視聴者が自由に視点位置を変えられる自由視点テレビや自由視点映画などにも利用することができる。   The depth map resampling apparatus according to the present invention can be used for stereoscopic television broadcasting, stereoscopic video recorders, stereoscopic movies, educational equipment using stereoscopic video, exhibition equipment, Internet services, and the like. Furthermore, the depth map resampling device according to the present invention can be used for a free viewpoint television or a free viewpoint movie in which the viewer can freely change the viewpoint position.

1,1A 奥行マップの再標本化システム
2 立体映像の送受信システム
10 第1の再標本化装置(奥行マップの再標本化装置)
20,20A 第2の再標本化装置(奥行マップの再標本化装置)
21 奥行値判定器(奥行値判定手段)
22 奥行補間器(奥行補間手段)
23 奥行複写器(奥行複写手段)
24 メディアンフィルタ
25 エッジ判定器(エッジ判定手段)
26 低域通過フィルタ(低域通過フィルタ手段)
30,30A 蓄積・伝送路
31,33 符号化部
32,34 復号化部
40 多視点映像合成装置
1,1A Depth Map Re-sampling System 2 Stereo Image Transmission / Reception System 10 First Re-Sampling Device (Depth Map Re-sampling Device)
20, 20A Second resampling device (depth map resampling device)
21 Depth value determination device (depth value determination means)
22 Depth interpolator (depth interpolation means)
23 Depth copier (depth copying means)
24 median filter 25 edge determination device (edge determination means)
26 Low-pass filter (low-pass filter means)
30, 30A Accumulation / transmission path 31, 33 Encoding unit 32, 34 Decoding unit 40 Multi-viewpoint video synthesis device

Claims (6)

被写体を多視点から撮影して得られる多視点映像の奥行情報である第1奥行マップから画素間引きを行う処理により作成され所定の蓄積および伝送路を介して、画素の間引かれた奥行マップを入力し、前記間引かれた画素の奥行値を補間または複写により復元する奥行マップの再標本化装置であって、
入力された前記画素の間引かれた奥行マップである第2奥行マップにおいて隣接する2つの画素の奥行値の差が所定の第1閾値より小さいか否かを判定する奥行値判定手段と、
前記第2奥行マップにおいて隣接する2つの画素の奥行値の差が前記第1閾値より小さい場合、当該隣接する2つの画素の奥行値を所定の第1低域通過フィルタに通して得られる値を、前記隣接する2つの画素の間で間引かれた画素について補間した奥行値とする奥行補間手段と、
前記第2奥行マップにおいて隣接する2つの画素の奥行値の差が前記第1閾値以上の場合、当該隣接する2つの画素について他より大きい方の奥行値を複写して得られる値を、前記隣接する2つの画素の間で間引かれた画素の奥行値とする奥行複写手段と、
前記奥行補間手段によって補間された奥行値と、前記奥行複写手段によって複写された奥行値と、前記第2奥行マップの奥行値と、を合わせた第3奥行マップにおいて、処理対象の画素およびその周囲の画素群を特定する所定の大きさの窓を各画素に適用し、各画素の奥行値を前記窓内の全奥行値の中央の値で置換えるメディアンフィルタと、を備えることを特徴とする奥行マップの再標本化装置。
A depth map created by a process of performing pixel decimation from a first depth map, which is depth information of a multi-view video obtained by photographing a subject from multiple viewpoints, and thinned out through a predetermined accumulation and transmission path. A depth map resampling device that inputs and restores the depth values of the thinned pixels by interpolation or copying,
A depth value determination means for determining whether or not a difference between depth values of two adjacent pixels in the second depth map, which is a depth map thinned out by the input pixels, is smaller than a predetermined first threshold;
When the difference between the depth values of two adjacent pixels in the second depth map is smaller than the first threshold, a value obtained by passing the depth values of the two adjacent pixels through a predetermined first low-pass filter is obtained. A depth interpolation means for making a depth value interpolated for pixels thinned between the two adjacent pixels;
When the difference between the depth values of two adjacent pixels in the second depth map is equal to or greater than the first threshold value, a value obtained by copying the larger depth value for the two adjacent pixels is set to the adjacent value. Depth copying means for making the depth value of the pixels thinned between the two pixels
A depth value interpolated by the depth interpolation means, and the depth value is copied by the depth copying means, the depth value of the second depth map, the third depth map combined, pixel and its surroundings to be processed A median filter that applies a window of a predetermined size that identifies a pixel group of each pixel to each pixel, and replaces the depth value of each pixel with the center value of all the depth values in the window. Resampler for depth map.
前記奥行値判定手段による処理の前段に、被写体のエッジの有無を判定するエッジ判定手段と、前記エッジが無い場合に新たな奥行値を生成する低域通過フィルタ手段と、をさらに備え、
前記エッジ判定手段は、入力された前記第2奥行マップにおいて、予め定められた画素数だけ離間した近隣の2つの画素の奥行値の差が、所定の第2閾値以上か否かを判別し、前記第2閾値以上の場合、前記近隣の2つの画素の間に前記被写体のエッジが存在すると判定し、
前記低域通過フィルタ手段は、前記第2奥行マップにおいて、前記近隣の2つの画素の奥行値の差が前記第2閾値より小さい場合、前記近隣の予め定められた画素数の画素の奥行値を所定の第2の低域通過フィルタに通して得られる値を、前記近隣の予め定められた画素数の画素の中の中央の画素についての新たな奥行値とすることを特徴とする請求項1に記載の奥行マップの再標本化装置。
Before the processing by the depth value determination means, further comprises an edge determination means for determining the presence or absence of an edge of the subject, and a low-pass filter means for generating a new depth value when there is no edge,
The edge determination means determines whether or not the difference between the depth values of two neighboring pixels separated by a predetermined number of pixels in the input second depth map is equal to or greater than a predetermined second threshold; If it is equal to or greater than the second threshold, it is determined that an edge of the subject exists between the two neighboring pixels,
In the second depth map, when the difference between the depth values of the two neighboring pixels is smaller than the second threshold value, the low-pass filter means calculates the depth value of the pixel having the predetermined number of pixels in the neighborhood. 2. The value obtained by passing through a predetermined second low-pass filter is set as a new depth value for a central pixel among the neighboring pixels having a predetermined number of pixels. Desampling device for depth map as described in.
被写体を多視点から撮影して得られる多視点映像の奥行情報である第1奥行マップを入力して画素の間引かれた奥行マップを作成する第1の再標本化装置と、前記第1の再標本化装置から所定の蓄積および伝送路を介して入力された、画素の間引かれた第2奥行マップから、前記間引かれた画素の奥行値を補間または複写により復元する第2の再標本化装置とを備える奥行マップの再標本化システムであって、
前記第1の再標本化装置は、
前記第1奥行マップから低域通過フィルタに通すことなく画素間引きを行う処理により前記画素の間引かれた奥行マップを作成し、
前記第2の再標本化装置は、
入力された前記画素の間引かれた奥行マップである第2奥行マップにおいて隣接する2つの画素の奥行値の差が所定の第1閾値より小さいか否かを判定する奥行値判定手段と、
前記第2奥行マップにおいて隣接する2つの画素の奥行値の差が前記第1閾値より小さい場合、当該隣接する2つの画素の奥行値を所定の第1低域通過フィルタに通して得られる値を、前記隣接する2つの画素の間で間引かれた画素について補間した奥行値とする奥行補間手段と、
前記第2奥行マップにおいて隣接する2つの画素の奥行値の差が前記第1閾値以上の場合、当該隣接する2つの画素について他より大きい方の奥行値を複写して得られる値を、前記隣接する2つの画素の間で間引かれた画素の奥行値とする奥行複写手段と、
前記奥行補間手段によって補間された奥行値と、前記奥行複写手段によって複写された奥行値と、前記第2奥行マップの奥行値と、を合わせた第3奥行マップにおいて、処理対象の画素およびその周囲の画素群を特定する所定の大きさの窓を各画素に適用し、各画素の奥行値を前記窓内の全奥行値の中央の値で置換えるメディアンフィルタと、を備えることを特徴とする奥行マップの再標本化システム。
A first re-sampling device that inputs a first depth map, which is depth information of a multi-view video obtained by photographing a subject from multiple viewpoints, and creates a depth map with thinned pixels; and From the second depth map obtained by thinning out the pixels, which is input from the resampling device via a predetermined accumulation and transmission path, a second re-sampling process that restores the depth values of the thinned pixels by interpolation or copying. A depth map resampling system comprising a sampling device,
The first resampling device includes:
Creating a depth map thinned out of the pixels by a process of thinning out pixels without passing through a low-pass filter from the first depth map;
The second resampling device is:
A depth value determination means for determining whether or not a difference between depth values of two adjacent pixels in the second depth map, which is a depth map thinned out by the input pixels, is smaller than a predetermined first threshold;
When the difference between the depth values of two adjacent pixels in the second depth map is smaller than the first threshold, a value obtained by passing the depth values of the two adjacent pixels through a predetermined first low-pass filter is obtained. A depth interpolation means for making a depth value interpolated for pixels thinned between the two adjacent pixels;
When the difference between the depth values of two adjacent pixels in the second depth map is equal to or greater than the first threshold value, a value obtained by copying the larger depth value for the two adjacent pixels is set to the adjacent value. Depth copying means for making the depth value of the pixels thinned between the two pixels
A depth value interpolated by the depth interpolation means, and the depth value is copied by the depth copying means, the depth value of the second depth map, the third depth map combined, pixel and its surroundings to be processed A median filter that applies a window of a predetermined size that identifies a pixel group of each pixel to each pixel, and replaces the depth value of each pixel with the center value of all the depth values in the window. Depth map resampling system.
被写体を多視点から撮影して得られる多視点映像の奥行情報である第1奥行マップから画素間引きを行う処理により作成され所定の蓄積および伝送路を介して、画素の間引かれた奥行マップを入力し、前記間引かれた画素の奥行値を補間または複写により復元する奥行マップの再標本化装置による再標本化方法であって、
前記再標本化装置は、少なくとも所定の第1閾値と、所定の第1低域通過フィルタと、処理対象の画素およびその周囲の画素群を特定する所定の大きさの窓とを記憶する記憶手段と、処理手段とを備え、
前記処理手段は、
入力された前記画素の間引かれた第2奥行マップにおいて隣接する2つの画素の奥行値の差が前記第1閾値より小さいか否かを判定する奥行値判定処理ステップと、
前記第2奥行マップにおいて隣接する2つの画素の奥行値の差が前記第1閾値より小さい場合、当該隣接する2つの画素の奥行値を前記第1低域通過フィルタに通して得られる値を、前記隣接する2つの画素の間で間引かれた画素について補間した奥行値とする奥行補間処理ステップと、
前記第2奥行マップにおいて隣接する2つの画素の奥行値の差が前記第1閾値以上の場合、当該隣接する2つの画素について他より大きい方の奥行値を複写して得られる値を、前記隣接する2つの画素の間で間引かれた画素の奥行値とする奥行複写処理ステップと、
前記奥行補間処理ステップによって補間された奥行値と、前記奥行複写処理ステップによって複写された奥行値と、前記第2奥行マップの奥行値と、を合わせた第3奥行マップにおいて、前記所定の大きさの窓を各画素に適用し、各画素の奥行値を前記窓内の全奥行値の中央の値で置換えるメディアンフィルタ処理ステップと、を実行することを特徴とする奥行マップの再標本化方法。
A depth map created by a process of performing pixel decimation from a first depth map, which is depth information of a multi-view video obtained by photographing a subject from multiple viewpoints, and thinned out through a predetermined accumulation and transmission path. Re-sampling method by a re-sampling device of a depth map that inputs and restores the depth values of the thinned pixels by interpolation or copying,
The re-sampling device stores at least a predetermined first threshold, a predetermined first low-pass filter, and a window having a predetermined size for specifying a pixel to be processed and a surrounding pixel group. And processing means,
The processing means includes
A depth value determination processing step for determining whether or not a difference between depth values of two adjacent pixels in the second depth map thinned out by the input is smaller than the first threshold;
When the difference between the depth values of two adjacent pixels in the second depth map is smaller than the first threshold value, a value obtained by passing the depth values of the two adjacent pixels through the first low-pass filter, Depth interpolation processing step to be a depth value interpolated for pixels thinned between the two adjacent pixels;
When the difference between the depth values of two adjacent pixels in the second depth map is equal to or greater than the first threshold value, a value obtained by copying the larger depth value for the two adjacent pixels is set to the adjacent value. A depth copy processing step for setting a pixel depth value between two pixels to be
A depth value interpolated by the depth interpolation processing step, a depth value that is copied by the depth copying process step, the depth value of the second depth map, the third depth map combined, the predetermined size And a median filter processing step of applying a window of each pixel to each pixel and replacing the depth value of each pixel with the center value of all the depth values in the window. .
前記再標本化装置の記憶手段は、所定の第2閾値と、所定の第2低域通過フィルタとをさらに記憶し、
前記処理手段は、
前記奥行値判定処理ステップの前に、
入力された前記第2奥行マップにおいて、予め定められた画素数だけ離間した近隣の2つの画素の奥行値の差が、前記第2閾値以上か否かを判別し、前記第2閾値以上の場合、前記近隣の2つの画素の間に前記被写体のエッジが存在すると判定するエッジ判定処理ステップを実行し、
前記エッジ判定処理ステップにて、奥行値の差が前記第2閾値よりも小さいために前記被写体のエッジが存在しないと判定した場合、前記近隣の予め定められた画素数の画素の奥行値を所定の第2の低域通過フィルタに通して得られる値を、前記近隣の予め定められた画素数の画素の中の中央の画素についての新たな奥行値とする低域通過フィルタ処理ステップをさらに実行し、
前記エッジ判定処理ステップにて、前記被写体のエッジが存在すると判定した場合、前記低域通過フィルタ処理ステップをスキップして前記奥行値判定処理ステップを実行することを特徴とする請求項4に記載の奥行マップの再標本化方法。
The storage means of the resampler further stores a predetermined second threshold value and a predetermined second low-pass filter,
The processing means includes
Before the depth value determination processing step,
In the input second depth map, it is determined whether or not the difference between the depth values of two neighboring pixels separated by a predetermined number of pixels is equal to or greater than the second threshold, and is greater than or equal to the second threshold. , Performing an edge determination processing step for determining that an edge of the subject exists between the two neighboring pixels,
In the edge determination processing step, when it is determined that the edge of the subject does not exist because the difference in depth value is smaller than the second threshold value, a depth value of a predetermined number of pixels in the neighborhood is determined in advance. And further executing a low-pass filter processing step in which a value obtained by passing through the second low-pass filter is a new depth value for a central pixel of the neighboring pixels having the predetermined number of pixels. And
5. The depth value determination processing step is executed according to claim 4, wherein when the edge determination processing step determines that an edge of the subject exists, the depth value determination processing step is executed by skipping the low-pass filter processing step. How to resample the depth map.
被写体を多視点から撮影して得られる多視点映像の奥行情報である第1奥行マップから画素間引きを行う処理により作成され所定の蓄積および伝送路を介して、画素の間引かれた奥行マップを入力し、前記間引かれた画素の奥行値を補間または複写により復元するために、コンピュータを、
入力された前記画素の間引かれた第2奥行マップにおいて隣接する2つの画素の奥行値の差が所定の第1閾値より小さいか否かを判定する奥行値判定手段、
前記第2奥行マップにおいて隣接する2つの画素の奥行値の差が前記第1閾値より小さい場合、当該隣接する2つの画素の奥行値を所定の第1低域通過フィルタに通して得られる値を、前記隣接する2つの画素の間で間引かれた画素について補間した奥行値とする奥行補間手段、
前記第2奥行マップにおいて隣接する2つの画素の奥行値の差が前記第1閾値以上の場合、当該隣接する2つの画素について他より大きい方の奥行値を複写して得られる値を、前記隣接する2つの画素の間で間引かれた画素の奥行値とする奥行複写手段、
前記奥行補間手段によって補間された奥行値と、前記奥行複写手段によって複写された奥行値と、前記第2奥行マップの奥行値と、を合わせた第3奥行マップにおいて、処理対象の画素およびその周囲の画素群を特定する所定の大きさの窓を各画素に適用し、各画素の奥行値を前記窓内の全奥行値の中央の値で置換えるメディアンフィルタ、として機能させるための奥行マップの再標本化プログラム。
A depth map created by a process of performing pixel decimation from a first depth map, which is depth information of a multi-view video obtained by photographing a subject from multiple viewpoints, and thinned out through a predetermined accumulation and transmission path. In order to restore the depth value of the thinned pixel by interpolation or copying,
A depth value determining means for determining whether or not a difference between depth values of two adjacent pixels in the second depth map thinned out from the input pixels is smaller than a predetermined first threshold;
When the difference between the depth values of two adjacent pixels in the second depth map is smaller than the first threshold, a value obtained by passing the depth values of the two adjacent pixels through a predetermined first low-pass filter is obtained. , A depth interpolation means for making a depth value interpolated for the pixels thinned out between the two adjacent pixels,
When the difference between the depth values of two adjacent pixels in the second depth map is equal to or greater than the first threshold value, a value obtained by copying the larger depth value for the two adjacent pixels is set to the adjacent value. Depth copying means for making a depth value of a pixel thinned between two pixels
A depth value interpolated by the depth interpolation means, and the depth value is copied by the depth copying means, the depth value of the second depth map, the third depth map combined, pixel and its surroundings to be processed A depth map for functioning as a median filter that applies a window of a predetermined size that identifies a pixel group of each pixel to each pixel and replaces the depth value of each pixel with the center value of all the depth values in the window. Resampling program.
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