JP7358376B2 - 三次元データ符号化方法、三次元データ復号方法、三次元データ符号化装置、及び三次元データ復号装置 - Google Patents

三次元データ符号化方法、三次元データ復号方法、三次元データ符号化装置、及び三次元データ復号装置 Download PDF

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Description

本開示は、三次元データ符号化方法、三次元データ復号方法、三次元データ符号化装置、及び三次元データ復号装置に関する。
自動車或いはロボットが自律的に動作するためのコンピュータビジョン、マップ情報、監視、インフラ点検、又は、映像配信など、幅広い分野において、今後、三次元データを活用した装置又はサービスの普及が見込まれる。三次元データは、レンジファインダなどの距離センサ、ステレオカメラ、又は複数の単眼カメラの組み合わせなど様々な方法で取得される。
三次元データの表現方法の１つとして、三次元空間内の点群によって三次元構造の形状を表すポイントクラウドと呼ばれる表現方法がある。ポイントクラウドでは、点群の位置と色とが格納される。ポイントクラウドは三次元データの表現方法として主流になると予想されるが、点群はデータ量が非常に大きい。よって、三次元データの蓄積又は伝送においては二次元の動画像（一例として、ＭＰＥＧで規格化されたＭＰＥＧ－４ ＡＶＣ又はＨＥＶＣなどがある）と同様に、符号化によるデータ量の圧縮が必須となる。
また、ポイントクラウドの圧縮については、ポイントクラウド関連の処理を行う公開のライブラリ（Ｐｏｉｎｔ Ｃｌｏｕｄ Ｌｉｂｒａｒｙ）などによって一部サポートされている。
また、三次元の地図データを用いて、車両周辺に位置する施設を検索し、表示する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
国際公開第２０１４／０２０６６３号
三次元データの符号化処理では、符号化効率を向上できることが望まれている。
本開示は、符号化効率を向上できる三次元データ符号化方法、三次元データ復号方法、三次元データ符号化装置、又は三次元データ復号装置を提供することを目的とする。
本開示の一態様に係る三次元データ符号化方法は、第１点群データと第２点群データとが結合された第３点群データであって、前記第３点群データに含まれる複数の三次元点のそれぞれの位置情報と、前記複数の三次元点のそれぞれが前記第１点群データと前記第２点群データとのいずれに属するかを示す識別情報とを含む第３点群データを取得し、取得された前記第３点群データを符号化することで符号化データを生成し、前記生成では、前記複数の三次元点のそれぞれについて、当該三次元点の識別情報を当該三次元点の属性情報として符号化する。
本開示の一態様に係る三次元データ復号方法は、符号化データを取得し、前記符号化データを復号することで、第１点群データと第２点群データとが結合された第３点群データに含まれる複数の三次元点のそれぞれの位置情報および属性情報とを取得し、前記属性情報は、前記属性情報に対応する三次元点が前記第１点群データと前記第２点群データとのいずれに属するかを示す識別情報を含む。
本開示は、符号化効率を向上できる三次元データ符号化方法、三次元データ復号方法、三次元データ符号化装置、又は三次元データ復号装置を提供できる。
図１は、実施の形態１に係る三次元データ符号化復号システムの構成を示す図である。 図２は、実施の形態１に係る点群データの構成例を示す図である。 図３は、実施の形態１に係る点群データ情報が記述されたデータファイルの構成例を示す図である。 図４は、実施の形態１に係る点群データの種類を示す図である。 図５は、実施の形態１に係る第１の符号化部の構成を示す図である。 図６は、実施の形態１に係る第１の符号化部のブロック図である。 図７は、実施の形態１に係る第１の復号部の構成を示す図である。 図８は、実施の形態１に係る第１の復号部のブロック図である。 図９は、実施の形態１に係る第２の符号化部の構成を示す図である。 図１０は、実施の形態１に係る第２の符号化部のブロック図である。 図１１は、実施の形態１に係る第２の復号部の構成を示す図である。 図１２は、実施の形態１に係る第２の復号部のブロック図である。 図１３は、実施の形態１に係るＰＣＣ符号化データに関わるプロトコルスタックを示す図である。 図１４は、実施の形態２に係るＩＳＯＢＭＦＦの基本構造を示す図である。 図１５は、実施の形態２に係るプロトコルスタックを示す図である。 図１６は、実施の形態３に係る符号化部及び多重化部の構成を示す図である。 図１７は、実施の形態３に係る符号化データの構成例を示す図である。 図１８は、実施の形態３に係る符号化データ及びＮＡＬユニットの構成例を示す図である。 図１９は、実施の形態３に係るｐｃｃ＿ｎａｌ＿ｕｎｉｔ＿ｔｙｐｅのセマンティクス例を示す図である。 図２０は、実施の形態３に係るＮＡＬユニットの送出順序の例を示す図である。 図２１は、実施の形態４に係る第１の符号化部のブロック図である。 図２２は、実施の形態４に係る第１の復号部のブロック図である。 図２３は、実施の形態４に係る分割部のブロック図である。 図２４は、実施の形態４に係るスライス及びタイルの分割例を示す図である。 図２５は、実施の形態４に係るスライス及びタイルの分割パターンの例を示す図である。 図２６は、実施の形態４に係る依存関係の例を示す図である。 図２７は、実施の形態４に係るデータの復号順の例を示す図である。 図２８は、実施の形態４に係る符号化処理のフローチャートである。 図２９は、実施の形態４に係る結合部のブロック図である。 図３０は、実施の形態４に係る符号化データ及びＮＡＬユニットの構成例を示す図である。 図３１は、実施の形態４に係る符号化処理のフローチャートである。 図３２は、実施の形態４に係る復号処理のフローチャートである。 図３３は、実施の形態４に係る符号化処理のフローチャートである。 図３４は、実施の形態４に係る復号処理のフローチャートである。 図３５は、実施の形態５に係る複数フレームの点群データからツリー構造及びオキュパンシー符号を生成するイメージを示す図である。 図３６は、実施の形態５に係るフレーム結合の例を示す図である。 図３７は、実施の形態５に係る複数フレームの結合の例を示す図である。 図３８は、実施の形態５に係る三次元データ符号化処理のフローチャートである。 図３９は、実施の形態５に係る符号化処理のフローチャートである。 図４０は、実施の形態５に係る三次元データ復号処理のフローチャートである。 図４１は、実施の形態５に係る復号及び分割処理のフローチャートである。 図４２は、実施の形態５に係る符号化部のブロック図である。 図４３は、実施の形態５に係る分割部のブロック図である。 図４４は、実施の形態５に係る位置情報符号化部のブロック図である。 図４５は、実施の形態５に係る属性情報符号化部のブロック図である。 図４６は、実施の形態５に係る点群データの符号化処理のフローチャートである。 図４７は、実施の形態５に係る符号化処理のフローチャートである。 図４８は、実施の形態５に係る復号部のブロック図である。 図４９は、実施の形態５に係る位置情報復号部のブロック図である。 図５０は、実施の形態５に係る属性情報復号部のブロック図である。 図５１は、実施の形態５に係る結合部のブロック図である。 図５２は、実施の形態５に係る点群データの復号処理のフローチャートである。 図５３は、実施の形態５に係る復号処理のフローチャートである。 図５４は、実施の形態５に係るフレームの結合パターンの例を示す図である。 図５５は、実施の形態５に係るＰＣＣフレームの構成例を示す図である。 図５６は、実施の形態５に係る符号化位置情報の構成を示す図である。 図５７は、実施の形態５に係る符号化位置情報のヘッダのシンタックス例を示す図である。 図５８は、実施の形態５に係る符号化位置情報のペイロードのシンタックス例を示す図である。 図５９は、実施の形態５に係るリーフノード情報の例を示す図である。 図６０は、実施の形態５に係るリーフノード情報の例を示す図である。 図６１は、実施の形態５に係るビットマップ情報の例を示す図である。 図６２は、実施の形態５に係る符号化属性情報の構成を示す図である。 図６３は、実施の形態５に係る符号化属性情報のヘッダのシンタックス例を示す図である。 図６４は、実施の形態５に係る符号化属性情報のペイロードのシンタックス例を示す図である。 図６５は、実施の形態５に係る符号化データの構成を示す図である。 図６６は、実施の形態５に係るデータの送出順及びデータの参照関係を示す図である。 図６７は、実施の形態５に係るデータの送出順及びデータの参照関係を示す図である。 図６８は、実施の形態５に係るデータの送出順及びデータの参照関係を示す図である。 図６９は、実施の形態５に係る一部のフレームを復号する例を示す図である。 図７０は、実施の形態５に係るデータの送出順及びデータの参照関係を示す図である。 図７１は、実施の形態５に係るデータの送出順及びデータの参照関係を示す図である。 図７２は、実施の形態５に係るデータの送出順及びデータの参照関係を示す図である。 図７３は、実施の形態５に係るデータの送出順及びデータの参照関係を示す図である。 図７４は、実施の形態５に係る符号化処理のフローチャートである。 図７５は、実施の形態５に係る復号処理のフローチャートである。 図７６は、実施の形態６に係る三次元点の例を示す図である。 図７７は、実施の形態６に係るＬｏＤの設定例を示す図である。 図７８は、実施の形態６に係るＬｏＤの設定に用いる閾値の例を示す図である。 図７９は、実施の形態６に係る予測値に用いる属性情報の例を示す図である。 図８０は、実施の形態６に係る指数ゴロム符号の一例を示す図である。 図８１は、実施の形態６に係る指数ゴロム符号に対する処理を示す図である。 図８２は、実施の形態６に係る属性ヘッダのシンタックス例を示す図である。 図８３は、実施の形態６に係る属性データのシンタックス例を示す図である。 図８４は、実施の形態６に係る三次元データ符号化処理のフローチャートである。 図８５は、実施の形態６に係る属性情報符号化処理のフローチャートである。 図８６は、実施の形態６に係る指数ゴロム符号に対する処理を示す図である。 図８７は、実施の形態６に係る残り符号とその値との関係を示す逆引きテーブルの例を示す図である。 図８８は、実施の形態６に係る三次元データ復号処理のフローチャートである。 図８９は、実施の形態６に係る属性情報復号処理のフローチャートである。 図９０は、実施の形態６に係る三次元データ符号化装置のブロック図である。 図９１は、実施の形態６に係る三次元データ復号装置のブロック図である。 図９２は、実施の形態６に係る属性情報の構成を示す図である。 図９３は、実施の形態６に係る符号化データについて説明するための図である。 図９４は、実施の形態６に係る三次元データ符号化処理のフローチャートである。 図９５は、実施の形態６に係る三次元データ復号処理のフローチャートである。
本開示の一態様に係る三次元データ符号化方法は、第１点群データと第２点群データとが結合された第３点群データであって、前記第３点群データに含まれる複数の三次元点のそれぞれの位置情報と、前記複数の三次元点のそれぞれが前記第１点群データと前記第２点群データとのいずれに属するかを示す識別情報とを含む第３点群データを取得し、取得された前記第３点群データを符号化することで符号化データを生成し、前記生成では、前記複数の三次元点のそれぞれについて、当該三次元点の識別情報を当該三次元点の属性情報として符号化する。
これによれば、当該三次元データ符号化方法は、複数の点群データをまとめて符号化することにより符号化効率を向上することができる。
例えば、前記生成では、前記複数の三次元点のうちの第１三次元点の周囲の第２三次元点の属性情報を用いて、前記第１三次元点の属性情報を符号化してもよい。
例えば、前記第１三次元点の属性情報は、前記第１三次元点が前記第１点群データに属することを示す第１識別情報を含み、前記第２三次元点の属性情報は、前記第２三次元点が前記第２点群データに属することを示す第２識別情報を含んでもよい。
例えば、前記生成では、前記第１三次元点の属性情報の予測値を前記第２三次元点の属性情報を用いて算出し、前記第１三次元点の属性情報と、前記予測値との差分である予測残差を算出し、前記予測残差を含む符号化データを生成してもよい。
例えば、前記取得では、前記第１点群データと前記第２点群データとを結合することで前記第３点群データを生成することで、前記第３点群データを取得してもよい。
例えば、前記符号化データは、前記識別情報を、前記識別情報と異なる他の属性情報と同じデータ形式で含んでもよい。
本開示の一態様に係る三次元データ復号方法は、符号化データを取得し、前記符号化データを復号することで、第１点群データと第２点群データとが結合された第３点群データに含まれる複数の三次元点のそれぞれの位置情報および属性情報とを取得し、前記属性情報は、前記属性情報に対応する三次元点が前記第１点群データと前記第２点群データとのいずれに属するかを示す識別情報を含む。
これによれば、当該三次元データ復号方法は、複数の点群データをまとめて符号化することにより符号化効率を向上した符号化データを復号できる。
例えば、前記取得では、前記複数の三次元点のうちの第１三次元点の周囲の第２三次元点の属性情報を用いて、前記第１三次元点の属性情報を復号してもよい。
例えば、前記第１三次元点の属性情報は、前記第１三次元点が前記第１点群データに属することを示す第１識別情報を含み、前記第２三次元点の属性情報は、前記第２三次元点が前記第２点群データに属することを示す第２識別情報を含んでもよい。
例えば、前記符号化データは、予測残差を含み、前記符号化データの復号では、前記第１三次元点の属性情報の予測値を前記第２三次元点の属性情報を用いて算出し、前記予測値と前記予測残差とを加算することで、前記第１三次元点の属性情報を算出してもよい。
例えば、さらに、前記識別情報を用いて、前記第３点群データを、前記第１点群データと前記第２点群データとに分割してもよい。
例えば、前記符号化データは、前記識別情報を、前記識別情報と異なる他の属性情報と同じデータ形式で含んでもよい。
また、本開示の一態様に係る三次元データ符号化装置は、プロセッサと、メモリとを備え、前記プロセッサは、前記メモリを用いて、第１点群データと第２点群データとが結合された第３点群データであって、前記第３点群データに含まれる複数の三次元点のそれぞれの位置情報と、前記複数の三次元点のそれぞれが前記第１点群データと前記第２点群データとのいずれに属するかを示す識別情報とを含む第３点群データを取得し、取得された前記第３点群データを符号化することで符号化データを生成し、前記生成では、前記複数の三次元点のそれぞれについて、当該三次元点の識別情報を当該三次元点の属性情報として符号化する。
これによれば、当該三次元データ符号化装置は、複数の点群データをまとめて符号化することにより符号化効率を向上することができる。
本開示の一態様に係る三次元データ復号装置は、プロセッサと、メモリとを備え、前記プロセッサは、前記メモリを用いて、符号化データを取得し、前記符号化データを復号することで、第１点群データと第２点群データとが結合された第３点群データに含まれる複数の三次元点のそれぞれの位置情報および属性情報とを取得し、前記属性情報は、前記属性情報に対応する三次元点が前記第１点群データと前記第２点群データとのいずれに属するかを示す識別情報を含む。
これによれば、当該三次元データ復号装置は、複数の点群データをまとめて符号化することにより符号化効率を向上した符号化データを復号できる。
なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ－ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
（実施の形態１）
ポイントクラウドの符号化データを実際の装置又はサービスにおいて使用する際には、ネットワーク帯域を抑制するために用途に応じて必要な情報を送受信することが望ましい。しかしながら、これまで、三次元データの符号化構造にはそのような機能が存在せず、そのための符号化方法も存在しなかった。
本実施の形態では、三次元のポイントクラウドの符号化データにおいて用途に応じて必要な情報を送受信する機能を提供するための三次元データ符号化方法及び三次元データ符号化装置、並びに、当該符号化データを復号する三次元データ復号方法及び三次元データ復号装置、並びに、当該符号化データを多重化する三次元データ多重化方法、並びに、当該符号化データを伝送する三次元データ伝送方法について説明する。
特に、現在、点群データの符号化方法（符号化方式）として第１の符号化方法、及び第２の符号化方法が検討されているが、符号化データの構成、及び符号化データをシステムフォーマットへ格納する方法が定義されておらず、このままでは符号化部におけるＭＵＸ処理（多重化）、又は、伝送或いは蓄積ができないという課題がある。
また、ＰＣＣ（Ｐｏｉｎｔ Ｃｌｏｕｄ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）のように、第１の符号化方法と第２の符号化方法の２つのコーデックが混在するフォーマットをサポートする方法はこれまで存在しない。
本実施の形態では、第１の符号化方法と第２の符号化方法の２つのコーデックが混在するＰＣＣ符号化データの構成、及び符号化データをシステムフォーマットへ格納する方法について説明する。
まず、本実施の形態に係る三次元データ（点群データ）符号化復号システムの構成を説明する。図１は、本実施の形態に係る三次元データ符号化復号システムの構成例を示す図である。図１に示すように、三次元データ符号化復号システムは、三次元データ符号化システム４６０１と、三次元データ復号システム４６０２と、センサ端末４６０３と、外部接続部４６０４とを含む。
三次元データ符号化システム４６０１は、三次元データである点群データを符号化することで符号化データ又は多重化データを生成する。なお、三次元データ符号化システム４６０１は、単一の装置により実現される三次元データ符号化装置であってもよいし、複数の装置により実現されるシステムであってもよい。また、三次元データ符号化装置は、三次元データ符号化システム４６０１に含まれる複数の処理部のうち一部を含んでもよい。
三次元データ符号化システム４６０１は、点群データ生成システム４６１１と、提示部４６１２と、符号化部４６１３と、多重化部４６１４と、入出力部４６１５と、制御部４６１６とを含む。点群データ生成システム４６１１は、センサ情報取得部４６１７と、点群データ生成部４６１８とを含む。
センサ情報取得部４６１７は、センサ端末４６０３からセンサ情報を取得し、センサ情報を点群データ生成部４６１８に出力する。点群データ生成部４６１８は、センサ情報から点群データを生成し、点群データを符号化部４６１３へ出力する。
提示部４６１２は、センサ情報又は点群データをユーザに提示する。例えば、提示部４６１２は、センサ情報又は点群データに基づく情報又は画像を表示する。
符号化部４６１３は、点群データを符号化（圧縮）し、得られた符号化データと、符号化過程において得られた制御情報と、その他の付加情報とを多重化部４６１４へ出力する。付加情報は、例えば、センサ情報を含む。
多重化部４６１４は、符号化部４６１３から入力された符号化データと、制御情報と、付加情報とを多重することで多重化データを生成する。多重化データのフォーマットは、例えば蓄積のためのファイルフォーマット、又は伝送のためのパケットフォーマットである。
入出力部４６１５（例えば、通信部又はインタフェース）は、多重化データを外部へ出力する。または、多重化データは、内部メモリ等の蓄積部に蓄積される。制御部４６１６（またはアプリ実行部）は、各処理部を制御する。つまり、制御部４６１６は、符号化及び多重化等の制御を行う。
なお、センサ情報が符号化部４６１３又は多重化部４６１４へ入力されてもよい。また、入出力部４６１５は、点群データ又は符号化データをそのまま外部へ出力してもよい。
三次元データ符号化システム４６０１から出力された伝送信号（多重化データ）は、外部接続部４６０４を介して、三次元データ復号システム４６０２に入力される。
三次元データ復号システム４６０２は、符号化データ又は多重化データを復号することで三次元データである点群データを生成する。なお、三次元データ復号システム４６０２は、単一の装置により実現される三次元データ復号装置であってもよいし、複数の装置により実現されるシステムであってもよい。また、三次元データ復号装置は、三次元データ復号システム４６０２に含まれる複数の処理部のうち一部を含んでもよい。
三次元データ復号システム４６０２は、センサ情報取得部４６２１と、入出力部４６２２と、逆多重化部４６２３と、復号部４６２４と、提示部４６２５と、ユーザインタフェース４６２６と、制御部４６２７とを含む。
センサ情報取得部４６２１は、センサ端末４６０３からセンサ情報を取得する。
入出力部４６２２は、伝送信号を取得し、伝送信号から多重化データ（ファイルフォーマット又はパケット）を復号し、多重化データを逆多重化部４６２３へ出力する。
逆多重化部４６２３は、多重化データから符号化データ、制御情報及び付加情報を取得し、符号化データ、制御情報及び付加情報を復号部４６２４へ出力する。
復号部４６２４は、符号化データを復号することで点群データを再構成する。
提示部４６２５は、点群データをユーザに提示する。例えば、提示部４６２５は、点群データに基づく情報又は画像を表示する。ユーザインタフェース４６２６は、ユーザの操作に基づく指示を取得する。制御部４６２７（またはアプリ実行部）は、各処理部を制御する。つまり、制御部４６２７は、逆多重化、復号及び提示等の制御を行う。
なお、入出力部４６２２は、点群データ又は符号化データをそのまま外部から取得してもよい。また、提示部４６２５は、センサ情報などの付加情報を取得し、付加情報に基づいた情報を提示してもよい。また、提示部４６２５は、ユーザインタフェース４６２６で取得されたユーザの指示に基づき、提示を行ってもよい。
センサ端末４６０３は、センサで得られた情報であるセンサ情報を生成する。センサ端末４６０３は、センサ又はカメラを搭載した端末であり、例えば、自動車などの移動体、飛行機などの飛行物体、携帯端末、又はカメラなどがある。
センサ端末４６０３で取得可能なセンサ情報は、例えば、（１）ＬＩＤＡＲ、ミリ波レーダ、又は赤外線センサから得られる、センサ端末４６０３と対象物との距離、又は対象物の反射率、（２）複数の単眼カメラ画像又はステレオカメラ画像から得られるカメラと対象物との距離又は対象物の反射率等である。また、センサ情報は、センサの姿勢、向き、ジャイロ（角速度）、位置（ＧＰＳ情報又は高度）、速度、又は加速度等を含んでもよい。また、センサ情報は、気温、気圧、湿度、又は磁気等を含んでもよい。
外部接続部４６０４は、集積回路（ＬＳＩ又はＩＣ）、外部蓄積部、インターネットを介したクラウドサーバとの通信、又は、放送等により実現される。
次に、点群データについて説明する。図２は、点群データの構成を示す図である。図３は、点群データの情報が記述されたデータファイルの構成例を示す図である。
点群データは、複数の点のデータを含む。各点のデータは、位置情報（三次元座標）、及びその位置情報に対する属性情報とを含む。この点が複数集まったものを点群と呼ぶ。例えば、点群は対象物（オブジェクト）の三次元形状を示す。
三次元座標等の位置情報（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ）をジオメトリ（ｇｅｏｍｅｔｒｙ）と呼ぶこともある。また、各点のデータは、複数の属性種別の属性情報（ａｔｔｒｉｂｕｔｅ）を含んでもよい。属性種別は、例えば色又は反射率などである。
１つの位置情報に対して１つの属性情報が対応付けられてもよいし、１つの位置情報に対して複数の異なる属性種別を持つ属性情報が対応付けられてもよい。また、１つの位置情報に対して同じ属性種別の属性情報が複数対応付けられてもよい。
図３に示すデータファイルの構成例は、位置情報と属性情報とが１対１に対応する場合の例であり、点群データを構成するＮ個の点の位置情報と属性情報とを示している。
位置情報は、例えば、ｘ、ｙ、ｚの３軸の情報である。属性情報は、例えば、ＲＧＢの色情報である。代表的なデータファイルとしてｐｌｙファイルなどがある。
次に、点群データの種類について説明する。図４は、点群データの種類を示す図である。図４に示すように、点群データには、静的オブジェクトと、動的オブジェクトとがある。
静的オブジェクトは、任意の時間（ある時刻）の三次元点群データである。動的オブジェクトは、時間的に変化する三次元点群データである。以降、ある時刻の三次元点群データをＰＣＣフレーム、又はフレームと呼ぶ。
オブジェクトは、通常の映像データのように、ある程度領域が制限されている点群であってもよいし、地図情報のように領域が制限されていない大規模点群であってもよい。
また、様々な密度の点群データがあり、疎な点群データと、密な点群データとが存在してもよい。
以下、各処理部の詳細について説明する。センサ情報は、ＬＩＤＡＲ或いはレンジファインダなどの距離センサ、ステレオカメラ、又は、複数の単眼カメラの組合せなど様々な方法で取得される。点群データ生成部４６１８は、センサ情報取得部４６１７で得られたセンサ情報に基づき点群データを生成する。点群データ生成部４６１８は、点群データとして、位置情報を生成し、位置情報に、当該位置情報に対する属性情報を付加する。
点群データ生成部４６１８は、位置情報の生成又は属性情報の付加の際に、点群データを加工してもよい。例えば、点群データ生成部４６１８は、位置が重複する点群を削除することでデータ量を減らしてもよい。また、点群データ生成部４６１８は、位置情報を変換（位置シフト、回転又は正規化など）してもよいし、属性情報をレンダリングしてもよい。
なお、図１では、点群データ生成システム４６１１は、三次元データ符号化システム４６０１に含まれるが、三次元データ符号化システム４６０１の外部に独立して設けられてもよい。
符号化部４６１３は、点群データを予め規定された符号化方法に基づき符号化することで符号化データを生成する。符号化方法には大きく以下の２種類がある。一つ目は、位置情報を用いた符号化方法であり、この符号化方法を、以降、第１の符号化方法と記載する。二つ目は、ビデオコーデックを用いた符号化方法であり、この符号化方法を、以降、第２の符号化方法と記載する。
復号部４６２４は、符号化データを予め規定された符号化方法に基づき復号することで点群データを復号する。
多重化部４６１４は、符号化データを、既存の多重化方式を用いて多重化することで多重化データを生成する。生成された多重化データは、伝送又は蓄積される。多重化部４６１４は、ＰＣＣ符号化データの他に、映像、音声、字幕、アプリケーション、ファイルなどの他のメディア、又は基準時刻情報を多重化する。また、多重化部４６１４は、さらに、センサ情報又は点群データに関連する属性情報を多重してもよい。
多重化方式又はファイルフォーマットとしては、ＩＳＯＢＭＦＦ、ＩＳＯＢＭＦＦベースの伝送方式であるＭＰＥＧ－ＤＡＳＨ、ＭＭＴ、ＭＰＥＧ－２ ＴＳ Ｓｙｓｔｅｍｓ、ＲＭＰなどがある。
逆多重化部４６２３は、多重化データからＰＣＣ符号化データ、その他のメディア、及び時刻情報などを抽出する。
入出力部４６１５は、多重化データを、放送又は通信など、伝送する媒体又は蓄積する媒体にあわせた方法を用いて伝送する。入出力部４６１５は、インターネット経由で他のデバイスと通信してもよいし、クラウドサーバなどの蓄積部と通信してもよい。
通信プロトコルとしては、ｈｔｔｐ、ｆｔｐ、ＴＣＰ又はＵＤＰなどが用いられる。ＰＵＬＬ型の通信方式が用いられてもよいし、ＰＵＳＨ型の通信方式が用いられてもよい。
有線伝送及び無線伝送のいずれが用いられてもよい。有線伝送としては、Ｅｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）、ＵＳＢ、ＲＳ－２３２Ｃ、ＨＤＭＩ（登録商標）、又は同軸ケーブルなどが用いられる。無線伝送としては、無線ＬＡＮ、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）又はミリ波などが用いられる。
また、放送方式としては、例えばＤＶＢ－Ｔ２、ＤＶＢ－Ｓ２、ＤＶＢ－Ｃ２、ＡＴＳＣ３．０、又はＩＳＤＢ－Ｓ３などが用いられる。
図５は、第１の符号化方法の符号化を行う符号化部４６１３の例である第１の符号化部４６３０の構成を示す図である。図６は、第１の符号化部４６３０のブロック図である。第１の符号化部４６３０は、点群データを第１の符号化方法で符号化することで符号化データ（符号化ストリーム）を生成する。この第１の符号化部４６３０は、位置情報符号化部４６３１と、属性情報符号化部４６３２と、付加情報符号化部４６３３と、多重化部４６３４とを含む。
第１の符号化部４６３０は、三次元構造を意識して符号化を行うという特徴を有する。また、第１の符号化部４６３０は、属性情報符号化部４６３２が、位置情報符号化部４６３１から得られる情報を用いて符号を行うという特徴を有する。第１の符号化方法は、ＧＰＣＣ（Ｇｅｏｍｅｔｒｙ ｂａｓｅｄ ＰＣＣ）とも呼ばれる。
点群データは、ＰＬＹファイルのようなＰＣＣ点群データ、又は、センサ情報から生成されたＰＣＣ点群データであり、位置情報（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ）、属性情報（Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ）、及びその他の付加情報（ＭｅｔａＤａｔａ）を含む。位置情報は位置情報符号化部４６３１に入力され、属性情報は属性情報符号化部４６３２に入力され、付加情報は付加情報符号化部４６３３に入力される。
位置情報符号化部４６３１は、位置情報を符号化することで符号化データである符号化位置情報（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ｇｅｏｍｅｔｒｙ）を生成する。例えば、位置情報符号化部４６３１は、８分木等のＮ分木構造を用いて位置情報を符号化する。具体的には、８分木では、対象空間が８個のノード（サブ空間）に分割され、各ノードに点群が含まれるか否かを示す８ビットの情報（オキュパンシー符号）が生成される。また、点群が含まれるノードは、さらに、８個のノードに分割され、当該８個のノードの各々に点群が含まれるか否かを示す８ビットの情報が生成される。この処理が、予め定められた階層又はノードに含まれる点群の数の閾値以下になるまで繰り返される。
属性情報符号化部４６３２は、位置情報符号化部４６３１で生成された構成情報を用いて符号化することで符号化データである符号化属性情報（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ）を生成する。例えば、属性情報符号化部４６３２は、位置情報符号化部４６３１で生成された８分木構造に基づき、処理対象の対象点（対象ノード）の符号化において参照する参照点（参照ノード）を決定する。例えば、属性情報符号化部４６３２は、周辺ノード又は隣接ノードのうち、８分木における親ノードが対象ノードと同一のノードを参照する。なお、参照関係の決定方法はこれに限らない。
また、属性情報の符号化処理は、量子化処理、予測処理、及び算術符号化処理のうち少なくとも一つを含んでもよい。この場合、参照とは、属性情報の予測値の算出に参照ノードを用いること、又は、符号化のパラメータの決定に参照ノードの状態（例えば、参照ノードに点群が含まれる否かを示す占有情報）を用いること、である。例えば、符号化のパラメータとは、量子化処理における量子化パラメータ、又は算術符号化におけるコンテキスト等である。
付加情報符号化部４６３３は、付加情報のうち、圧縮可能なデータを符号化することで符号化データである符号化付加情報（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ ＭｅｔａＤａｔａ）を生成する。
多重化部４６３４は、符号化位置情報、符号化属性情報、符号化付加情報及びその他の付加情報を多重化することで符号化データである符号化ストリーム（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ｓｔｒｅａｍ）を生成する。生成された符号化ストリームは、図示しないシステムレイヤの処理部へ出力される。
次に、第１の符号化方法の復号を行う復号部４６２４の例である第１の復号部４６４０について説明する。図７は、第１の復号部４６４０の構成を示す図である。図８は、第１の復号部４６４０のブロック図である。第１の復号部４６４０は、第１の符号化方法で符号化された符号化データ（符号化ストリーム）を、第１の符号化方法で復号することで点群データを生成する。この第１の復号部４６４０は、逆多重化部４６４１と、位置情報復号部４６４２と、属性情報復号部４６４３と、付加情報復号部４６４４とを含む。
図示しないシステムレイヤの処理部から符号化データである符号化ストリーム（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ｓｔｒｅａｍ）が第１の復号部４６４０に入力される。
逆多重化部４６４１は、符号化データから、符号化位置情報（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ｇｅｏｍｅｔｒｙ）、符号化属性情報（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ）、符号化付加情報（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ ＭｅｔａＤａｔａ）、及び、その他の付加情報を分離する。
位置情報復号部４６４２は、符号化位置情報を復号することで位置情報を生成する。例えば、位置情報復号部４６４２は、８分木等のＮ分木構造で表される符号化位置情報から三次元座標で表される点群の位置情報を復元する。
属性情報復号部４６４３は、位置情報復号部４６４２で生成された構成情報に基づき、符号化属性情報を復号する。例えば、属性情報復号部４６４３は、位置情報復号部４６４２で得られた８分木構造に基づき、処理対象の対象点（対象ノード）の復号において参照する参照点（参照ノード）を決定する。例えば、属性情報復号部４６４３は、周辺ノード又は隣接ノードのうち、８分木における親ノードが対象ノードと同一のノードを参照する。なお、参照関係の決定方法はこれに限らない。
また、属性情報の復号処理は、逆量子化処理、予測処理、及び算術復号処理のうち少なくとも一つを含んでもよい。この場合、参照とは、属性情報の予測値の算出に参照ノードを用いること、又は、復号のパラメータの決定に参照ノードの状態（例えば、参照ノードに点群が含まれる否かを示す占有情報）を用いること、である。例えば、復号のパラメータとは、逆量子化処理における量子化パラメータ、又は算術復号におけるコンテキスト等である。
付加情報復号部４６４４は、符号化付加情報を復号することで付加情報を生成する。また、第１の復号部４６４０は、位置情報及び属性情報の復号処理に必要な付加情報を復号時に使用し、アプリケーションに必要な付加情報を外部に出力する。
次に、第２の符号化方法の符号化を行う符号化部４６１３の例である第２の符号化部４６５０について説明する。図９は、第２の符号化部４６５０の構成を示す図である。図１０は、第２の符号化部４６５０のブロック図である。
第２の符号化部４６５０は、点群データを第２の符号化方法で符号化することで符号化データ（符号化ストリーム）を生成する。この第２の符号化部４６５０は、付加情報生成部４６５１と、位置画像生成部４６５２と、属性画像生成部４６５３と、映像符号化部４６５４と、付加情報符号化部４６５５と、多重化部４６５６とを含む。
第２の符号化部４６５０は、三次元構造を二次元画像に投影することで位置画像及び属性画像を生成し、生成した位置画像及び属性画像を既存の映像符号化方式を用いて符号化するという特徴を有する。第２の符号化方法は、ＶＰＣＣ（Ｖｉｄｅｏ ｂａｓｅｄ ＰＣＣ）とも呼ばれる。
点群データは、ＰＬＹファイルのようなＰＣＣ点群データ、又は、センサ情報から生成されたＰＣＣ点群データであり、位置情報（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ）、属性情報（Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ）、及びその他の付加情報ＭｅｔａＤａｔａ）を含む。
付加情報生成部４６５１は、三次元構造を二次元画像に投影することで、複数の二次元画像のマップ情報を生成する。
位置画像生成部４６５２は、位置情報と、付加情報生成部４６５１で生成されたマップ情報とに基づき、位置画像（Ｇｅｏｍｅｔｒｙ Ｉｍａｇｅ）を生成する。この位置画像は、例えば、画素値として距離（Ｄｅｐｔｈ）が示される距離画像である。なお、この距離画像は、一つの視点から複数の点群を見た画像（一つの二次元平面に複数の点群を投影した画像）であってもよいし、複数の視点から複数の点群を見た複数の画像であってもよいし、これらの複数の画像を統合した一つの画像であってもよい。
属性画像生成部４６５３は、属性情報と、付加情報生成部４６５１で生成されたマップ情報とに基づき、属性画像を生成する。この属性画像は、例えば、画素値として属性情報（例えば色（ＲＧＢ））が示される画像である。なお、この画像は、一つの視点から複数の点群を見た画像（一つの二次元平面に複数の点群を投影した画像）であってもよいし、複数の視点から複数の点群を見た複数の画像であってもよいし、これらの複数の画像を統合した一つの画像であってもよい。
映像符号化部４６５４は、位置画像及び属性画像を、映像符号化方式を用いて符号化することで、符号化データである符号化位置画像（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ｇｅｏｍｅｔｒｙ Ｉｍａｇｅ）及び符号化属性画像（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ Ｉｍａｇｅ）を生成する。なお、映像符号化方式として、公知の任意の符号化方法が用いられてよい。例えば、映像符号化方式は、ＡＶＣ又はＨＥＶＣ等である。
付加情報符号化部４６５５は、点群データに含まれる付加情報、及びマップ情報等を符号化することで符号化付加情報（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ ＭｅｔａＤａｔａ）を生成する。
多重化部４６５６は、符号化位置画像、符号化属性画像、符号化付加情報、及び、その他の付加情報を多重化することで符号化データである符号化ストリーム（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ｓｔｒｅａｍ）を生成する。生成された符号化ストリームは、図示しないシステムレイヤの処理部へ出力される。
次に、第２の符号化方法の復号を行う復号部４６２４の例である第２の復号部４６６０について説明する。図１１は、第２の復号部４６６０の構成を示す図である。図１２は、第２の復号部４６６０のブロック図である。第２の復号部４６６０は、第２の符号化方法で符号化された符号化データ（符号化ストリーム）を、第２の符号化方法で復号することで点群データを生成する。この第２の復号部４６６０は、逆多重化部４６６１と、映像復号部４６６２と、付加情報復号部４６６３と、位置情報生成部４６６４と、属性情報生成部４６６５とを含む。
図示しないシステムレイヤの処理部から符号化データである符号化ストリーム（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ｓｔｒｅａｍ）が第２の復号部４６６０に入力される。
逆多重化部４６６１は、符号化データから、符号化位置画像（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ｇｅｏｍｅｔｒｙ Ｉｍａｇｅ）、符号化属性画像（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ Ｉｍａｇｅ）、符号化付加情報（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ ＭｅｔａＤａｔａ）、及び、その他の付加情報を分離する。
映像復号部４６６２は、符号化位置画像及び符号化属性画像を、映像符号化方式を用いて復号することで、位置画像及び属性画像を生成する。なお、映像符号化方式として、公知の任意の符号化方式が用いられてよい。例えば、映像符号化方式は、ＡＶＣ又はＨＥＶＣ等である。
付加情報復号部４６６３は、符号化付加情報を復号することで、マップ情報等を含む付加情報を生成する。
位置情報生成部４６６４は、位置画像とマップ情報とを用いて位置情報を生成する。属性情報生成部４６６５は、属性画像とマップ情報とを用いて属性情報を生成する。
第２の復号部４６６０は、復号に必要な付加情報を復号時に使用し、アプリケーションに必要な付加情報を外部に出力する。
以下、ＰＣＣ符号化方式における課題を説明する。図１３は、ＰＣＣ符号化データに関わるプロトコルスタックを示す図である。図１３には、ＰＣＣ符号化データに、映像（例えばＨＥＶＣ）又は音声などの他のメディアのデータを多重し、伝送又は蓄積する例を示す。
多重化方式及びファイルフォーマットは、様々な符号化データを多重し、伝送又は蓄積するための機能を有している。符号化データを伝送又は蓄積するためには、符号化データを多重化方式のフォーマットに変換しなければならない。例えば、ＨＥＶＣでは、ＮＡＬユニットと呼ばれるデータ構造に符号化データを格納し、ＮＡＬユニットをＩＳＯＢＭＦＦに格納する技術が規定されている。
一方、現在、点群データの符号化方法として第１の符号化方法（Ｃｏｄｅｃ１）、及び第２の符号化方法（Ｃｏｄｅｃ２）が検討されているが、符号化データの構成、及び符号化データをシステムフォーマットへ格納する方法が定義されておらず、このままでは符号化部におけるＭＵＸ処理（多重化）、伝送及び蓄積ができないという課題がある。
なお、以降において、特定の符号化方法の記載がなければ、第１の符号化方法、及び第２の符号化方法のいずれかを示すものとする。
（実施の形態２）
本実施の形態では、ＮＡＬユニットをＩＳＯＢＭＦＦのファイルに格納する方法について説明する。
ＩＳＯＢＭＦＦ（ＩＳＯ ｂａｓｅｄ ｍｅｄｉａ ｆｉｌｅ ｆｏｒｍａｔ）は、ＩＳＯ／ＩＥＣ１４４９６－１２に規定されるファイルフォーマット規格である。ＩＳＯＢＭＦＦは、ビデオ、オーディオ、及びテキストなど様々なメディアを多重して格納できるフォーマットを規定しており、メディアに依存しない規格である。
ＩＳＯＢＭＦＦの基本構造（ファイル）について説明する。ＩＳＯＢＭＦＦにおける基本単位はボックスである。ボックスはｔｙｐｅ、ｌｅｎｇｔｈ、ｄａｔａで構成され、様々なｔｙｐｅのボックスを組み合わせた集合がファイルである。
図１４は、ＩＳＯＢＭＦＦの基本構造（ファイル）を示す図である。ＩＳＯＢＭＦＦのファイルは、主に、ファイルのブランドを４ＣＣ（４文字コード）で示すｆｔｙｐ、制御情報などのメタデータを格納するｍｏｏｖ、及び、データを格納するｍｄａｔなどのボックスを含む。
ＩＳＯＢＭＦＦのファイルへのメディア毎の格納方法は別途規定されており、例えば、ＡＶＣビデオ及びＨＥＶＣビデオの格納方法は、ＩＳＯ／ＩＥＣ１４４９６－１５に規定される。ここで、ＰＣＣ符号化データを蓄積又は伝送するために、ＩＳＯＢＭＦＦの機能を拡張して使用することが考えられるが、ＰＣＣ符号化データをＩＳＯＢＭＦＦのファイルに格納する規定はまだない。そこで、本実施の形態では、ＰＣＣ符号化データをＩＳＯＢＭＦＦのファイルに格納する方法について説明する。
図１５は、ＰＣＣコーデック共通のＮＡＬユニットをＩＳＯＢＭＦＦのファイルに格納する場合のプロトコルスタックを示す図である。ここでは、ＰＣＣコーデック共通のＮＡＬユニットがＩＳＯＢＭＦＦのファイルに格納される。ＮＡＬユニットはＰＣＣコーデック共通であるが、ＮＡＬユニットには複数のＰＣＣコーデックが格納されるため、それぞれのコーデックに応じた格納方法（Ｃａｒｒｉａｇｅ ｏｆ Ｃｏｄｅｃ１、Ｃａｒｒｉａｇｅ ｏｆ Ｃｏｄｅｃ２）を規定することが望ましい。
（実施の形態３）
本実施の形態では、上述した第１の符号化部４６３０、又は第２の符号化部４６５０で生成される符号化データ（位置情報（Ｇｅｏｍｅｔｒｙ）、属性情報（Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ）、付加情報（Ｍｅｔａｄａｔａ））の種別、及び付加情報（メタデータ）の生成方法、及び多重化部における多重処理について説明する。なお、付加情報（メタデータ）は、パラメータセット、又は制御情報と表記することもある。
本実施の形態では、図４で説明した動的オブジェクト（時間的に変化する三次元点群データ）を例に説明するが、静的オブジェクト（任意の時刻の三次元点群データ）の場合でも同様の方法を用いてもよい。
図１６は、本実施の形態に係る三次元データ符号化装置に含まれる符号化部４８０１及び多重化部４８０２の構成を示す図である。符号化部４８０１は、例えば、上述した第１の符号化部４６３０又は第２の符号化部４６５０に対応する。多重化部４８０２は、上述した多重化部４６３４又は４６４５６に対応する。
符号化部４８０１は、複数のＰＣＣ（Ｐｏｉｎｔ Ｃｌｏｕｄ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）フレームの点群データを符号化し、複数の位置情報、属性情報及び付加情報の符号化データ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ｄａｔａ）を生成する。
多重化部４８０２は、複数のデータ種別（位置情報、属性情報及び付加情報）のデータをＮＡＬユニット化することで、データを復号装置におけるデータアクセスを考慮したデータ構成に変換する。
図１７は、符号化部４８０１で生成される符号化データの構成例を示す図である。図中の矢印は符号化データの復号に係る依存関係を示しており、矢印の元は矢印の先のデータに依存している。つまり、復号装置は、矢印の先のデータを復号し、その復号したデータを用いて矢印の元のデータを復号する。言い換えると、依存するとは、依存元のデータの処理（符号化又は復号等）において依存先のデータが参照（使用）されることを意味する。
まず、位置情報の符号化データの生成処理について説明する。符号化部４８０１は、各フレームの位置情報を符号化することで、フレーム毎の符号化位置データ（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ｇｅｏｍｅｔｒｙ Ｄａｔａ）を生成する。また、符号化位置データをＧ（ｉ）で表す。ｉはフレーム番号、又はフレームの時刻等を示す。
また、符号化部４８０１は、各フレームに対応する位置パラメータセット（ＧＰＳ（ｉ））を生成する。位置パラメータセットは、符号化位置データの復号に使用することが可能なパラメータを含む。また、フレーム毎の符号化位置データは、対応する位置パラメータセットに依存する。
また、複数フレームから成る符号化位置データを位置シーケンス（Ｇｅｏｍｅｔｒｙ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）と定義する。符号化部４８０１は、位置シーケンス内の複数のフレームに対する復号処理に共通に使用するパラメータを格納する位置シーケンスパラメータセット（Ｇｅｏｍｅｔｒｙ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ ＰＳ：位置ＳＰＳとも記す）を生成する。位置シーケンスは、位置ＳＰＳに依存する。
次に、属性情報の符号化データの生成処理について説明する。符号化部４８０１は、各フレームの属性情報を符号化することで、フレーム毎の符号化属性データ（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄ Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ Ｄａｔａ）を生成する。また、符号化属性データをＡ（ｉ）で表す。また、図１７では、属性Ｘと属性Ｙとが存在する例を示しており、属性Ｘの符号化属性データをＡＸ（ｉ）で表し、属性Ｙの符号化属性データをＡＹ（ｉ）で表す。
また、符号化部４８０１は、各フレームに対応する属性パラメータセット（ＡＰＳ（ｉ））を生成する。また、属性Ｘの属性パラメータセットをＡＸＰＳ（ｉ）で表し、属性Ｙの属性パラメータセットをＡＹＰＳ（ｉ）で表す。属性パラメータセットは、符号化属性情報の復号に使用することが可能なパラメータを含む。符号化属性データは、対応する属性パラメータセットに依存する。
また、複数フレームから成る符号化属性データを属性シーケンス（Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ）と定義する。符号化部４８０１は、属性シーケンス内の複数のフレームに対する復号処理に共通に使用するパラメータを格納する属性シーケンスパラメータセット（Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ ＰＳ：属性ＳＰＳとも記す）を生成する。属性シーケンスは、属性ＳＰＳに依存する。
また、第１の符号化方法では、符号化属性データは符号化位置データに依存する。
また、図１７では２種類の属性情報（属性Ｘと属性Ｙ）が存在する場合の例を示している。２種類の属性情報がある場合は、例えば、２つの符号化部により、それぞれのデータ及びメタデータが生成される。また、例えば、属性情報の種類毎に属性シーケンスが定義され、属性情報の種類毎に属性ＳＰＳが生成される。
なお、図１７では、位置情報が１種類、属性情報が２種類である例を示しているが、これに限らず、属性情報は１種類であってもよいし、３種類以上であってもよい。この場合も、同様の方法で符号化データを生成できる。また、属性情報を持たない点群データの場合は、属性情報はなくてもよい。その場合は、符号化部４８０１は、属性情報に関連するパラメータセットを生成しなくてもよい。
次に、付加情報（メタデータ）の生成処理について説明する。符号化部４８０１は、ＰＣＣストリーム全体のパラメータセットであるＰＣＣストリームＰＳ（ＰＣＣ Ｓｔｒｅａｍ ＰＳ：ストリームＰＳとも記す）を生成する。符号化部４８０１は、ストリームＰＳに、１又は複数の位置シーケンス及び１又は複数の属性シーケンスに対する復号処理に共通に使用することができるパラメータを格納する。例えば、ストリームＰＳには、点群データのコーデックを示す識別情報、及び符号化に使用されたアルゴリズムを示す情報等が含まれる。位置シーケンス及び属性シーケンスはストリームＰＳに依存する。
次に、アクセスユニット及びＧＯＦについて説明する。本実施の形態では、新たにアクセスユニット（Ａｃｃｅｓｓ Ｕｎｉｔ：ＡＵ）、及びＧＯＦ（Ｇｒｏｕｐ ｏｆ Ｆｒａｍｅ）の考え方を導入する。
アクセスユニットは、復号時にデータにアクセスするため基本単位であり、１つ以上のデータ及び１つ以上のメタデータで構成される。例えば、アクセスユニットは、同一時刻の位置情報と１又は複数の属性情報とで構成される。ＧＯＦは、ランダムアクセス単位であり、１つ以上のアクセスユニットで構成される。
符号化部４８０１は、アクセスユニットの先頭を示す識別情報として、アクセスユニットヘッダ（ＡＵ Ｈｅａｄｅｒ）を生成する。符号化部４８０１は、アクセスユニットヘッダに、アクセスユニットに係るパラメータを格納する。例えば、アクセスユニットヘッダは、アクセスユニットに含まれる符号化データの構成又は情報を含む。また、アクセスユニットヘッダは、アクセスユニットに含まれるデータに共通に用いられるパラメータ、例えば、符号化データの復号に係るパラメータなどを含む。
なお、符号化部４８０１は、アクセスユニットヘッダの代わりに、アクセスユニットに係るパラメータを含まないアクセスユニットデリミタを生成してもよい。このアクセスユニットデリミタは、アクセスユニットの先頭を示す識別情報として用いられる。復号装置は、アクセスユニットヘッダ又はアクセスユニットデリミタを検出することにより、アクセスユニットの先頭を識別する。
次に、ＧＯＦ先頭の識別情報の生成について説明する。符号化部４８０１は、ＧＯＦの先頭を示す識別情報として、ＧＯＦヘッダ（ＧＯＦ Ｈｅａｄｅｒ）を生成する。符号化部４８０１は、ＧＯＦヘッダに、ＧＯＦに係るパラメータを格納する。例えば、ＧＯＦヘッダは、ＧＯＦに含まれる符号化データの構成又は情報を含む。また、ＧＯＦヘッダは、ＧＯＦに含まれるデータに共通に用いられるパラメータ、例えば、符号化データの復号に係るパラメータなどを含む。
なお、符号化部４８０１は、ＧＯＦヘッダの代わりに、ＧＯＦに係るパラメータを含まないＧＯＦデリミタを生成してもよい。このＧＯＦデリミタは、ＧＯＦの先頭を示す識別情報として用いられる。復号装置は、ＧＯＦヘッダ又はＧＯＦデリミタを検出することにより、ＧＯＦの先頭を識別する。
ＰＣＣ符号化データにおいて、例えば、アクセスユニットはＰＣＣフレーム単位であると定義される。復号装置は、アクセスユニット先頭の識別情報に基づき、ＰＣＣフレームにアクセスする。
また、例えば、ＧＯＦは１つのランダムアクセス単位であると定義される。復号装置は、ＧＯＦ先頭の識別情報に基づき、ランダムアクセス単位にアクセスする。例えば、ＰＣＣフレームが互いに依存関係がなく、単独で復号可能であれば、ＰＣＣフレームをランダムアクセス単位と定義してもよい。
なお、１つのアクセスユニットに２つ以上のＰＣＣフレームが割り当てられてもよいし、１つのＧＯＦに複数のランダムアクセス単位が割り当てられてもよい。
また、符号化部４８０１は、上記以外のパラメータセット又はメタデータを定義し、生成してもよい。例えば、符号化部４８０１は、復号時に必ずしも用いない可能性のあるパラメータ（オプションのパラメータ）を格納するＳＥＩ（Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔａｌ Ｅｎｈａｎｃｅｍｅｎｔ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を生成してもよい。
次に、符号化データの構成、及び符号化データのＮＡＬユニットへの格納方法を説明する。
例えば、符号化データの種類毎にデータフォーマットが規定される。図１８は、符号化データ及びＮＡＬユニットの例を示す図である。
例えば、図１８に示すように符号化データは、ヘッダとペイロードとを含む。なお、符号化データは、符号化データ、ヘッダ又はペイロードの長さ（データ量）を示す長さ情報を含んでもよい。また、符号化データは、ヘッダを含まなくてもよい。
ヘッダは、例えば、データを特定するための識別情報を含む。この識別情報は、例えば、データ種別又はフレーム番号を示す。
ヘッダは、例えば、参照関係を示す識別情報を含む。この識別情報は、例えば、データ間に依存関係がある場合にヘッダに格納され、参照元から参照先を参照するための情報である。例えば、参照先のヘッダには、当該データを特定するための識別情報が含まれる。参照元のヘッダには、参照先を示す識別情報が含まれる。
なお、他の情報から参照先又は参照元を識別可能又は導出可能である場合は、データを特定するための識別情報、又は参照関係を示す識別情報を省略してもよい。
多重化部４８０２は、符号化データを、ＮＡＬユニットのペイロードに格納する。ＮＡＬユニットヘッダには、符号化データの識別情報であるｐｃｃ＿ｎａｌ＿ｕｎｉｔ＿ｔｙｐｅが含まれる。図１９は、ｐｃｃ＿ｎａｌ＿ｕｎｉｔ＿ｔｙｐｅのセマンティクスの例を示す図である。
図１９に示すように、ｐｃｃ＿ｃｏｄｅｃ＿ｔｙｐｅがコーデック１（Ｃｏｄｅｃ１：第１の符号化方法）である場合、ｐｃｃ＿ｎａｌ＿ｕｎｉｔ＿ｔｙｐｅの値０～１０は、コーデック１における、符号化位置データ（Ｇｅｏｍｅｔｒｙ）、符号化属性Ｘデータ（ＡｔｔｒｉｂｕｔｅＸ）、符号化属性Ｙデータ（ＡｔｔｒｉｂｕｔｅＹ）、位置ＰＳ（Ｇｅｏｍ．ＰＳ）、属性ＸＰＳ（ＡｔｔｒＸ．ＰＳ）、属性ＹＰＳ（ＡｔｔｒＸ．ＰＳ）、位置ＳＰＳ（Ｇｅｏｍｅｔｒｙ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ ＰＳ）、属性ＸＳＰＳ（ＡｔｔｒｉｂｕｔｅＸ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ ＰＳ）、属性ＹＳＰＳ（ＡｔｔｒｉｂｕｔｅＹ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ ＰＳ）、ＡＵヘッダ（ＡＵ Ｈｅａｄｅｒ）、ＧＯＦヘッダ（ＧＯＦ Ｈｅａｄｅｒ）に割り当てられる。また、値１１以降は、コーデック１の予備に割り当てられる。
ｐｃｃ＿ｃｏｄｅｃ＿ｔｙｐｅがコーデック２（Ｃｏｄｅｃ２：第２の符号化方法）である場合、ｐｃｃ＿ｎａｌ＿ｕｎｉｔ＿ｔｙｐｅの値０～２は、コーデックのデータＡ（ＤａｔａＡ）、メタデータＡ（ＭｅｔａＤａｔａＡ）、メタデータＢ（ＭｅｔａＤａｔａＢ）に割り当てられる。また、値３以降は、コーデック２の予備に割り当てられる。
次に、データの送出順序について説明する。以下、ＮＡＬユニットの送出順序の制約について説明する。
多重化部４８０２は、ＮＡＬユニットをＧＯＦ又はＡＵ単位でまとめて送出する。多重化部４８０２は、ＧＯＦの先頭にＧＯＦヘッダを配置し、ＡＵの先頭にＡＵヘッダを配置する。
パケットロスなどでデータが失われた場合でも、復号装置が次のＡＵから復号できるように、多重化部４８０２は、シーケンスパラメータセット（ＳＰＳ）を、ＡＵ毎に配置してもよい。
符号化データに復号に係る依存関係がある場合には、復号装置は、参照先のデータを復号した後に、参照元のデータを復号する。復号装置において、データを並び替ることなく、受信した順番に復号できるようにするために、多重化部４８０２は、参照先のデータを先に送出する。
図２０は、ＮＡＬユニットの送出順の例を示す図である。図２０は、位置情報優先と、パラメータ優先と、データ統合との３つの例を示す。
位置情報優先の送出順序は、位置情報に関する情報と、属性情報に関する情報との各々をまとめて送出する例である。この送出順序の場合、位置情報に関する情報の送出が属性情報に関する情報の送出よりも早く完了する。
例えば、この送出順序を用いることで、属性情報を復号しない復号装置は、属性情報の復号を無視することで、処理しない時間を設けることができる可能性がある。また、例えば、位置情報を早く復号したい復号装置の場合、位置情報の符号化データを早く得ることにより、より早く位置情報を復号することができる可能性がある。
なお、図２０では、属性ＸＳＰＳと属性ＹＳＰＳを統合し、属性ＳＰＳと記載しているが、属性ＸＳＰＳと属性ＹＳＰＳとを個別に配置してもよい。
パラメータセット優先の送出順序では、パラメータセットが先に送出され、データが後で送出される。
以上のようにＮＡＬユニット送出順序の制約に従えば、多重化部４８０２は、ＮＡＬユニットをどのような順序で送出してもよい。例えば、順序識別情報が定義され、多重化部４８０２は、複数パターンの順序でＮＡＬユニットを送出する機能を有してもよい。例えばストリームＰＳにＮＡＬユニットの順序識別情報が格納される。
三次元データ復号装置は、順序識別情報に基づき復号を行ってもよい。三次元データ復号装置から三次元データ符号化装置に所望の送出順序が指示され、三次元データ符号化装置（多重化部４８０２）は、指示された送出順序に従って送出順序を制御してもよい。
なお、多重化部４８０２は、データ統合の送出順序のように、送出順序の制約に従う範囲であれば、複数の機能をマージした符号化データを生成してもよい。例えば、図２０に示すように、ＧＯＦヘッダとＡＵヘッダとを統合してもよいし、ＡＸＰＳとＡＹＰＳとを統合してもよい。この場合、ｐｃｃ＿ｎａｌ＿ｕｎｉｔ＿ｔｙｐｅには、複数の機能を有するデータであることを示す識別子が定義される。
以下、本実施の形態の変形例について説明する。フレームレベルのＰＳ、シーケンスレベルのＰＳ、ＰＣＣシーケンスレベルのＰＳのように、ＰＳにはレベルがあり、ＰＣＣシーケンスレベルを上位のレベルとし、フレームレベルを下位のレベルとすると、パラメータの格納方法には下記の方法を用いてもよい。
デフォルトのＰＳの値をより上位のＰＳで示す。また、下位のＰＳの値が上位のＰＳの値と異なる場合には、下位のＰＳでＰＳの値が示される。または、上位ではＰＳの値を記載せず、下位のＰＳにＰＳの値を記載する。または、ＰＳの値を、下位のＰＳで示すか、上位のＰＳで示すか、両方で示すかの情報を、下位のＰＳと上位のＰＳのいずれか一方又は両方に示す。または、下位のＰＳを上位のＰＳにマージしてもよい。または、下位のＰＳと上位のＰＳとが重複する場合には、多重化部４８０２は、いずれか一方の送出を省略してもよい。
なお、符号化部４８０１又は多重化部４８０２は、データをスライス又はタイルなどに分割し、分割したデータを送出してもよい。分割したデータには、分割したデータを識別するための情報が含まれ、分割データの復号に使用するパラメータがパラメータセットに含まれる。この場合、ｐｃｃ＿ｎａｌ＿ｕｎｉｔ＿ｔｙｐｅには、タイル又はスライスに係るデータ又はパラメータを格納するデータであることを示す識別子が定義される。
（実施の形態４）
ＨＥＶＣ符号化では復号装置における並列処理を可能とするために、スライス又はタイルといったデータ分割のツールがあるが、ＰＣＣ（Ｐｏｉｎｔ Ｃｌｏｕｄ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）符号化ではまだない。
ＰＣＣでは、並列処理、圧縮効率、及び圧縮アルゴリズムによって、様々なデータ分割方法が考えられる。ここでは、スライス及びタイルの定義、データ構造及び送受信方法について説明する。
図２１は、本実施の形態に係る三次元データ符号化装置に含まれる第１の符号化部４９１０の構成を示すブロック図である。第１の符号化部４９１０は、点群データを第１の符号化方法（ＧＰＣＣ（Ｇｅｏｍｅｔｒｙ ｂａｓｅｄ ＰＣＣ））で符号化することで符号化データ（符号化ストリーム）を生成する。この第１の符号化部４９１０は、分割部４９１１と、複数の位置情報符号化部４９１２と、複数の属性情報符号化部４９１３と、付加情報符号化部４９１４と、多重化部４９１５とを含む。
分割部４９１１は、点群データを分割することで複数の分割データを生成する。具体的には、分割部４９１１は、点群データの空間を複数のサブ空間に分割することで複数の分割データを生成する。ここでサブ空間とは、タイル及びスライスの一方、又はタイル及びスライスの組み合わせである。より具体的には、点群データは、位置情報、属性情報、及び付加情報を含む。分割部４９１１は、位置情報を複数の分割位置情報に分割し、属性情報を複数の分割属性情報に分割する。また、分割部４９１１は、分割に関する付加情報を生成する。
複数の位置情報符号化部４９１２は、複数の分割位置情報を符号化することで複数の符号化位置情報を生成する。例えば、複数の位置情報符号化部４９１２は、複数の分割位置情報を並列処理する。
複数の属性情報符号化部４９１３は、複数の分割属性情報を符号化することで複数の符号化属性情報を生成する。例えば、複数の属性情報符号化部４９１３は、複数の分割属性情報を並列処理する。
付加情報符号化部４９１４は、点群データに含まれる付加情報と、分割部４９１１で分割時に生成された、データ分割に関する付加情報とを符号化することで符号化付加情報を生成する。
多重化部４９１５は、複数の符号化位置情報、複数の符号化属性情報及び符号化付加情報を多重化することで符号化データ（符号化ストリーム）を生成し、生成した符号化データを送出する。また、符号化付加情報は復号時に使用される。
なお、図２１では、位置情報符号化部４９１２及び属性情報符号化部４９１３の数がそれぞれ２つの例を示しているが、位置情報符号化部４９１２及び属性情報符号化部４９１３の数は、それぞれ１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。また、複数の分割データは、ＣＰＵ内の複数コアのように同一チップ内で並列処理されてもよいし、複数のチップのコアで並列処理されてもよいし、複数チップの複数コアで並列処理されてもよい。
図２２は、第１の復号部４９２０の構成を示すブロック図である。第１の復号部４９２０は、点群データが第１の符号化方法（ＧＰＣＣ）で符号化されることで生成された符号化データ（符号化ストリーム）を復号することで点群データを復元する。この第１の復号部４９２０は、逆多重化部４９２１と、複数の位置情報復号部４９２２と、複数の属性情報復号部４９２３と、付加情報復号部４９２４と、結合部４９２５とを含む。
逆多重化部４９２１は、符号化データ（符号化ストリーム）を逆多重化することで複数の符号化位置情報、複数の符号化属性情報及び符号化付加情報を生成する。
複数の位置情報復号部４９２２は、複数の符号化位置情報を復号することで複数の分割位置情報を生成する。例えば、複数の位置情報復号部４９２２は、複数の符号化位置情報を並列処理する。
複数の属性情報復号部４９２３は、複数の符号化属性情報を復号することで複数の分割属性情報を生成する。例えば、複数の属性情報復号部４９２３は、複数の符号化属性情報を並列処理する。
複数の付加情報復号部４９２４は、符号化付加情報を復号することで付加情報を生成する。
結合部４９２５は、付加情報を用いて複数の分割位置情報を結合することで位置情報を生成する。結合部４９２５は、付加情報を用いて複数の分割属性情報を結合することで属性情報を生成する。
なお、図２２では、位置情報復号部４９２２及び属性情報復号部４９２３の数がそれぞれ２つの例を示しているが、位置情報復号部４９２２及び属性情報復号部４９２３の数は、それぞれ１つであってもよし、３つ以上であってもよい。また、複数の分割データは、ＣＰＵ内の複数コアのように同一チップ内で並列処理されてもよいし、複数のチップのコアで並列処理されてもよい、複数チップの複数コアで並列処理されてもよい。
次に、分割部４９１１の構成を説明する。図２３は、分割部４９１１のブロック図である。分割部４９１１は、スライス分割部４９３１（Ｓｌｉｃｅ Ｄｉｖｉｄｅｒ）と、位置情報タイル分割部４９３２（Ｇｅｏｍｅｔｒｙ Ｔｉｌｅ Ｄｉｖｉｄｅｒ）と、属性情報タイル分割部４９３３（Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ Ｔｉｌｅ Ｄｉｖｉｄｅｒ）とを含む。
スライス分割部４９３１は、位置情報（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ（Ｇｅｏｍｅｔｒｙ））をスライスに分割することで複数のスライス位置情報を生成する。また、スライス分割部４９３１は、属性情報（Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ）をスライスに分割することで複数のスライス属性情報を生成する。また、スライス分割部４９３１は、スライス分割に係る情報、及びスライス分割において生成された情報を含むスライス付加情報（Ｓｌｉｃｅ ＭｅｔａＤａｔａ）を出力する。
位置情報タイル分割部４９３２は、複数のスライス位置情報をタイルに分割することで複数の分割位置情報（複数のタイル位置情報）を生成する。また、位置情報タイル分割部４９３２は、位置情報のタイル分割に係る情報、及び位置情報のタイル分割において生成された情報を含む位置タイル付加情報（Ｇｅｏｍｅｔｒｙ Ｔｉｌｅ ＭｅｔａＤａｔａ）を出力する。
属性情報タイル分割部４９３３は、複数のスライス属性情報をタイルに分割することで複数の分割属性情報（複数のタイル属性情報）を生成する。また、属性情報タイル分割部４９３３は、属性情報のタイル分割に係る情報、及び属性情報のタイル分割において生成された情報を含む属性タイル付加情報（Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ Ｔｉｌｅ ＭｅｔａＤａｔａ）を出力する。
なお、分割されるスライス又はタイルの数は１以上である。つまり、スライス又はタイルの分割を行わなくてもよい。
また、ここでは、スライス分割後にタイル分割が行われる例を示したが、タイル分割後にスライス分割が行われてもよい。また、スライス及びタイルに加え新たな分割種別を定義し、３つ以上の分割種別で分割が行われてもよい。
以下、点群データの分割方法について説明する。図２４は、スライス及びタイル分割の例を示す図である。
まず、スライス分割の方法について説明する。分割部４９１１は、三次元点群データを、スライス単位で、任意の点群に分割する。分割部４９１１は、スライス分割において、点を構成する位置情報と属性情報とを分割せず、位置情報と属性情報とを一括で分割する。すなわち、分割部４９１１は、任意の点における位置情報と属性情報とが同じスライスに属するようにスライス分割を行う。なお、これらに従えば、分割数、及び分割方法はどのような方法でもよい。また、分割の最小単位は点である。例えば、位置情報と属性情報との分割数は同一である。例えば、スライス分割後の位置情報に対応する三次元点と、属性情報に対応する三次元点とは同一のスライスに含まれる。
また、分割部４９１１は、スライス分割時に分割数及び分割方法に係る付加情報であるスライス付加情報を生成する。スライス付加情報は、位置情報と属性情報とで同一である。例えば、スライス付加情報は、分割後のバウンディングボックスの基準座標位置、大きさ、又は辺の長さを示す情報を含む。また、スライス付加情報は、分割数、及び分割タイプなどを示す情報を含む。
次に、タイル分割の方法について説明する。分割部４９１１は、スライス分割されたデータを、スライス位置情報（Ｇスライス）とスライス属性情報（Ａスライス）とに分割し、スライス位置情報とスライス属性情報をそれぞれタイル単位に分割する。
なお、図２４では８分木構造で分割する例を示しているが、分割数及び分割方法はどのような方法でもよい。
また、分割部４９１１は、位置情報と属性情報とを異なる分割方法で分割してもよいし、同一の分割方法で分割してもよい。また、分割部４９１１は、複数のスライスを異なる分割方法でタイルに分割してもよいし、同一の分割方法でタイルに分割してもよい。
また、分割部４９１１は、タイル分割時に分割数及び分割方法に係るタイル付加情報を生成する。タイル付加情報（位置タイル付加情報及び属性タイル付加情報）は、位置情報と属性情報とで独立している。例えば、タイル付加情報は、分割後のバウンディングボックスの基準座標位置、大きさ、又は辺の長さを示す情報を含む。また、タイル付加情報は、分割数、及び分割タイプなど示す情報を含む。
次に、点群データをスライス又はタイルに分割する方法の例を説明する。分割部４９１１は、スライス又はタイル分割の方法として、予め定められた方法を用いてもよいし、点群データに応じて使用する方法を適応的に切り替えてもよい。
スライス分割時には、分割部４９１１は、位置情報と属性情報とに対して一括で三次元空間を分割する。例えば、分割部４９１１は、オブジェクトの形状を判定し、オブジェクトの形状に応じて三次元空間をスライスに分割する。例えば、分割部４９１１は、木又は建物などのオブジェクトを抽出し、オブジェクト単位で分割を行う。例えば、分割部４９１１は、１又は複数のオブジェクトの全体が１つのスライスに含まれるようにスライス分割を行う。または、分割部４９１１は、一つのオブジェクトを複数のスライスに分割する。
この場合、符号化装置は、例えば、スライス毎に符号化方法を変えてもよい。例えば、符号化装置は、特定のオブジェクト、又はオブジェクトの特定の一部に対して、高品質な圧縮方法を用いてもよい。この場合、符号化装置は、スライス毎の符号化方法を示す情報を付加情報（メタデータ）に格納してもよい。
また、分割部４９１１は、地図情報又は位置情報に基づき、各スライスが予め定められた座標空間に対応するようにスライス分割を行ってもよい。
タイル分割時には、分割部４９１１は、位置情報と属性情報とを独立に分割する。例えば、分割部４９１１は、データ量又は処理量に応じてスライスをタイルに分割する。例えば、分割部４９１１は、スライスのデータ量（例えばスライスに含まれる三次元点の数）が予め定められた閾値より多いかを判定する。分割部４９１１は、スライスのデータ量が閾値より多い場合にはスライスをタイルに分割する。分割部４９１１は、スライスのデータ量が閾値より少ないときにはスライスをタイルに分割しない。
例えば、分割部４９１１は、復号装置での処理量又は処理時間が一定の範囲（予め定められた値以下）となるよう、スライスをタイルに分割する。これにより、復号装置におけるタイル当たりの処理量が一定となり、復号装置における分散処理が容易となる。
また、分割部４９１１は、位置情報と属性情報とで処理量が異なる場合、例えば、位置情報の処理量が属性情報の処理量より多い場合、位置情報の分割数を、属性情報の分割数より多くする。
また、例えば、コンテンツによって、復号装置で、位置情報を早く復号して表示し、属性情報を後でゆっくり復号して表示してもよい場合に、分割部４９１１は、位置情報の分割数を、属性情報の分割数より多くしてもよい。これにより、復号装置は、位置情報の並列数を多くできるので、位置情報の処理を属性情報の処理より高速化できる。
なお、復号装置は、スライス化又はタイル化されているデータを必ずしも並列処理する必要はなく、復号処理部の数又は能力に応じて、これらを並列処理するかどうかを判定してもよい。
以上のような方法で分割することにより、コンテンツ又はオブジェクトに応じた、適応的な符号化を実現できる。また、復号処理における並列処理を実現できる。これにより、点群符号化システム又は点群復号システムの柔軟性が向上する。
図２５は、スライス及びタイルの分割のパターンの例を示す図である。図中のＤＵはデータ単位（ＤａｔａＵｎｉｔ）であり、タイル又はスライスのデータを示す。また、各ＤＵは、スライスインデックス（ＳｌｉｃｅＩｎｄｅｘ）とタイルインデックス（ＴｉｌｅＩｎｄｅｘ）を含む。図中のＤＵの右上の数値がスライスインデックスを示し、ＤＵの左下の数値がタイルインデックスを示す。
パターン１では、スライス分割において、ＧスライスとＡスライスとで分割数及び分割方法は同じである。タイル分割において、Ｇスライスに対する分割数及び分割方法とＡスライスに対する分割数及び分割方法とは異なる。また、複数のＧスライス間では同一の分割数及び分割方法が用いられる。複数のＡスライス間では同一の分割数及び分割方法が用いられる。
パターン２では、スライス分割において、ＧスライスとＡスライスとで分割数及び分割方法は同じである。タイル分割において、Ｇスライスに対する分割数及び分割方法とＡスライスに対する分割数及び分割方法とは異なる。また、複数のＧスライス間で分割数及び分割方法が異なる。複数のＡスライス間で分割数及び分割方法が異なる。
次に、分割データの符号化方法について説明する。三次元データ符号化装置（第１の符号化部４９１０）は、分割されたデータを、それぞれ符号化する。三次元データ符号化装置は、属性情報を符号化する際に、どの構成情報（位置情報、付加情報又は他の属性情報）に基づき符号化を行ったかを示す依存関係情報を付加情報として生成する。つまり、依存関係情報は、例えば、参照先（依存先）の構成情報を示す。この場合、三次元データ符号化装置は、属性情報の分割形状に対応する構成情報に基づき依存関係情報を生成する。なお、三次元データ符号化装置は、複数の分割形状に対応する構成情報に基づき依存関係情報を生成してもよい。
依存関係情報は三次元データ符号化装置で生成され、生成された依存関係情報が三次元データ復号装置に送出されてもよい。または、三次元データ復号装置が依存関係情報を生成し、三次元データ符号化装置は依存関係情報を送出しなくてもよい。また、三次元データ符号化装置が使用する依存関係を、予め定めておき、三次元データ符号化装置は、依存関係情報を送出しなくてもよい。
図２６は、各データの依存関係の一例を示す図である。図中の矢印の先は依存先を示し、矢印の元は依存元を示している。三次元データ復号装置は、依存先から依存元の順でデータを復号する。また、図中に実線で示すデータは実際に送出されるデータであり、点線で示すデータは送出されないデータである。
また、同図において、Ｇは位置情報を示し、Ａは属性情報を示す。Ｇｓ１は、スライス番号１の位置情報を示し、Ｇｓ２は、スライス番号２の位置情報を示す。Ｇｓ１ｔ１は、スライス番号１かつタイル番号１の位置情報を示し、Ｇｓ１ｔ２は、スライス番号１かつタイル番号２の位置情報を示し、Ｇｓ２ｔ１は、スライス番号２かつタイル番号１の位置情報を示し、Ｇｓ２ｔ２は、スライス番号２かつタイル番号２の位置情報を示す。同様に、Ａｓ１は、スライス番号１の属性情報を示し、Ａｓ２は、スライス番号２の属性情報を示す。Ａｓ１ｔ１は、スライス番号１かつタイル番号１の属性情報を示し、Ａｓ１ｔ２は、スライス番号１かつタイル番号２の属性情報を示し、Ａｓ２ｔ１は、スライス番号２かつタイル番号１の属性情報を示し、Ａｓ２ｔ２は、スライス番号２かつタイル番号２の属性情報を示す。
Ｍｓｌｉｃｅは、スライス付加情報を示し、ＭＧｔｉｌｅは、位置タイル付加情報を示し、ＭＡｔｉｌｅは、属性タイル付加情報を示す。Ｄｓ１ｔ１は属性情報Ａｓ１ｔ１の依存関係情報を示し、Ｄｓ２ｔ１は属性情報Ａｓ２ｔ１の依存関係情報を示す。
また、三次元データ符号化装置は、三次元データ復号装置においてデータを並び替える必要がないように、データを復号順に並び替えてもよい。なお、三次元データ復号装置においてデータを並び替えてもよいし、三次元データ符号化装置と三次元データ復号装置との両方でデータを並び替えてもよい。
図２７は、データの復号順の例を示す図である。図２７の例では、左のデータから順に復号が行われる。三次元データ復号装置は、依存関係にあるデータ間では、依存先のデータから先に復号する。例えば、三次元データ符号化装置は、この順序となるようにデータを予め並び替えて送出する。なお、依存先のデータが先になる順序であれば、どのような順序でもよい。また、三次元データ符号化装置は、付加情報及び依存関係情報をデータより先に送出してもよい。
図２８は、三次元データ符号装置による処理の流れを示すフローチャートである。まず、三次元データ符号化装置は、上記のように複数のスライス又はタイルのデータを符号化する（Ｓ４９０１）。次に、三次元データ符号化装置は、図２７に示すように、依存先のデータが先になるようにデータを並び替える（Ｓ４９０２）。次に、三次元データ符号化装置は、並び替え後のデータを多重化（ＮＡＬユニット化）する（Ｓ４９０３）。
次に、第１の復号部４９２０に含まれる結合部４９２５の構成を説明する。図２９は、結合部４９２５の構成を示すブロック図である。結合部４９２５は、位置情報タイル結合部４９４１（Ｇｅｏｍｅｔｒｙ Ｔｉｌｅ Ｃｏｍｂｉｎｅｒ）と、属性情報タイル結合部４９４２（Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ Ｔｉｌｅ Ｃｏｍｂｉｎｅｒ）と、スライス結合部（Ｓｌｉｃｅ Ｃｏｍｂｉｎｅｒ）とを含む。
位置情報タイル結合部４９４１は、位置タイル付加情報を用いて複数の分割位置情報を結合することで複数のスライス位置情報を生成する。属性情報タイル結合部４９４２は、属性タイル付加情報を用いて複数の分割属性情報を結合することで複数のスライス属性情報を生成する。
スライス結合部４９４３は、スライス付加情報を用いて複数のスライス位置情報を結合することで位置情報を生成する。また、スライス結合部４９４３は、スライス付加情報を用いて複数のスライス属性情報を結合することで属性情報を生成する。
なお、分割されるスライス又はタイルの数は１以上である。つまり、スライス又はタイルの分割が行われていなくてもよい。
また、ここでは、スライス分割後にタイル分割が行われる例を示したが、タイル分割後にスライス分割が行われてもよい。また、スライス及びタイルに加え新たな分割種別を定義し、３つ以上の分割種別で分割が行われてもよい。
次に、スライス分割又はタイル分割された符号化データの構成、及び符号化データのＮＡＬユニットへの格納方法（多重化方法）を説明する。図３０は、符号化データの構成及び符号化データのＮＡＬユニットへの格納方法を示す図である。
符号化データ（分割位置情報及び分割属性情報）は、ＮＡＬユニットのペイロードに格納される。
符号化データは、ヘッダとペイロードとを含む。ヘッダは、ペイロードに含まれるデータを特定するための識別情報を含む。この識別情報は、例えば、スライス分割或いはタイル分割の種別（ｓｌｉｃｅ＿ｔｙｐｅ、ｔｉｌｅ＿ｔｙｐｅ）、スライス或いはタイルを特定するためのインデックス情報（ｓｌｉｃｅ＿ｉｄｘ、ｔｉｌｅ＿ｉｄｘ）、データ（スライス或いはタイル）の位置情報、又はデータのアドレス（ａｄｄｒｅｓｓ）などを含む。スライスを特定するためのインデックス情報は、スライスインデックス（ＳｌｉｃｅＩｎｄｅｘ）とも記す。タイルを特定するためのインデックス情報は、タイルインデックス（ＴｉｌｅＩｎｄｅｘ）とも記す。また、分割の種別とは、例えば、上述したようなオブジェクト形状に基づく手法、地図情報或いは位置情報に基づく手法、又は、データ量或いは処理量に基づく手法等である。
なお、上記の情報の全て又は一部は、分割位置情報のヘッダ及び分割属性情報のヘッダの一方に格納され、他方に格納されてなくてもよい。例えば、位置情報と属性情報とで同一の分割方法が用いられる場合には、位置情報と属性情報とで分割の種別（ｓｌｉｃｅ＿ｔｙｐｅ、ｔｉｌｅ＿ｔｙｐｅ）及びインデックス情報（ｓｌｉｃｅ＿ｉｄｘ、ｔｉｌｅ＿ｉｄｘ）は同一である。よって、位置情報と属性情報の一方のヘッダにこれらの情報が含まれてもよい。例えば、位置情報に属性情報が依存する場合には、位置情報が先に処理される。よって、位置情報のヘッダにこれらの情報が含まれ、属性情報のヘッダにはこれらの情報が含まれなくてもよい。この場合、三次元データ復号装置は、例えば、依存先の位置情報のスライス又はタイルと同一のスライス又はタイルに依存元の属性情報が属すると判断する。
また、スライス分割又はタイル分割に係る付加情報（スライス付加情報、位置タイル付加情報又は属性タイル付加情報）、及び依存関係を示す依存関係情報等は、既存のパラメータセット（ＧＰＳ、ＡＰＳ、位置ＳＰＳ又は属性ＳＰＳなど）に格納されて送出されてもよい。分割方法がフレーム毎に変化する場合は、フレーム毎のパラメータセット（ＧＰＳ又はＡＰＳ等）に分割方法を示す情報が格納されてもよい。シーケンス内で分割方法が変化しない場合は、シーケンス毎のパラメータセット（位置ＳＰＳ又は属性ＳＰＳ）に分割方法を示す情報が格納されてもよい。さらに、位置情報と属性情報とで同じ分割方法が用いられる場合は、ＰＣＣストリームのパラメータセット（ストリームＰＳ）に分割方法を示す情報が格納されてもよい。
また、上記の情報は、上記のいずれかのパラメータセットに格納されてもよいし、複数のパラメータセットに格納されてもよい。また、タイル分割又はスライス分割用のパラメータセットを定義し、当該パラメータセットに上記の情報を格納してもよい。また、これらの情報は、符号化データのヘッダに格納されてもよい。
また、符号化データのヘッダは、依存関係を示す識別情報を含む。つまり、当該ヘッダは、データ間に依存関係がある場合は、依存元から依存先を参照するための識別情報を含む。例えば、依存先のデータのヘッダには、当該データを特定するための識別情報が含まれる。依存元のデータのヘッダには、依存先を示す識別情報が含まれる。なお、データを特定するための識別情報、スライス分割又はタイル分割に係る付加情報、及び依存関係を示す識別情報を、他の情報から識別可能又は導出可能である場合は、これらの情報を省略してもよい。
次に、本実施の形態に係る点群データの符号化処理及び復号処理の流れについて説明する。図３１は、本実施の形態に係る点群データの符号化処理のフローチャートである。
まず、三次元データ符号化装置は、使用する分割方法を決定する（Ｓ４９１１）。この分割方法は、スライス分割を行うか否か、タイル分割を行うか否かを含む。また、分割方法は、スライス分割又はタイル分割を行う場合の分割数、及び、分割の種別等を含んでもよい。分割の種別とは、上述したようなオブジェクト形状に基づく手法、地図情報或いは位置情報に基づく手法、又は、データ量或いは処理量に基づく手法等である。なお、分割方法は、予め定められていてもよい。
スライス分割が行われる場合（Ｓ４９１２でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は、位置情報と属性情報とを一括で分割することで複数のスライス位置情報及び複数のスライス属性情報を生成する（Ｓ４９１３）。また、三次元データ符号化装置は、スライス分割に係るスライス付加情報を生成する。なお、三次元データ符号化装置は、位置情報と属性情報とを独立に分割してもよい。
タイル分割が行われる場合（Ｓ４９１４でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は、複数のスライス位置情報及び複数のスライス属性情報（又は位置情報及び属性情報）を独立に分割することで複数の分割位置情報及び複数の分割属性情報を生成する（Ｓ４９１５）。また、三次元データ符号化装置は、タイル分割に係る位置タイル付加情報及び属性タイル付加情報を生成する。なお、三次元データ符号化装置は、スライス位置情報とスライス属性情報とを一括で分割してもよい。
次に、三次元データ符号化装置は、複数の分割位置情報及び複数の分割属性情報の各々を符号化することで、複数の符号化位置情報及び複数の符号化属性情報を生成する（Ｓ４９１６）。また、三次元データ符号化装置は、依存関係情報を生成する。
次に、三次元データ符号化装置は、複数の符号化位置情報、複数の符号化属性情報及び付加情報をＮＡＬユニット化（多重化）することで符号化データ（符号化ストリーム）を生成する（Ｓ４９１７）。また、三次元データ符号化装置は、生成した符号化データを送出する。
図３２は、本実施の形態に係る点群データの復号処理のフローチャートである。まず、三次元データ復号装置は、符号化データ（符号化ストリーム）に含まれる、分割方法に係る付加情報（スライス付加情報、位置タイル付加情報及び属性タイル付加情報）を解析することで、分割方法を判定する（Ｓ４９２１）。この分割方法は、スライス分割を行うか否か、タイル分割を行うか否かを含む。また、分割方法は、スライス分割又はタイル分割を行う場合の分割数、及び、分割の種別等を含んでもよい。
次に、三次元データ復号装置は、符号化データに含まれる複数の符号化位置情報及び複数の符号化属性情報を、符号化データに含まれる依存関係情報を用いて復号することで分割位置情報及び分割属性情報を生成する（Ｓ４９２２）。
付加情報によりタイル分割が行われていることが示される場合（Ｓ４９２３でＹｅｓ）、三次元データ復号装置は、位置タイル付加情報及び属性タイル付加情報に基づき、複数の分割位置情報と、複数の分割属性情報とを、それぞれの方法で結合することで、複数のスライス位置情報及び複数のスライス属性情報を生成する（Ｓ４９２４）。なお、三次元データ復号装置は、複数の分割位置情報と、複数の分割属性情報とを同一の方法で結合してもよい。
付加情報によりスライス分割が行われていることが示される場合（Ｓ４９２５でＹｅｓ）、三次元データ復号装置は、スライス付加情報に基づき、複数のスライス位置情報及び複数のスライス属性情報（複数の分割位置情報及び複数の分割属性情報）を同一の方法で結合することで位置情報及び属性情報を生成する（Ｓ４９２６）。なお、三次元データ復号装置は、複数のスライス位置情報と複数のスライス属性情報とを、それぞれ異なる方法で結合してもよい。
以上のように、本実施の形態に係る三次元データ符号化装置は、図３３に示す処理を行う。まず、三次元データ符号化装置は、複数の三次元点が含まれる対象空間が分割された複数のサブ空間（例えばスライス）に含まれ、各々が１以上の三次元点を含む複数の分割データ（例えばタイル）に分割する。ここで、分割データは、サブ空間に含まれ、１以上の三次元点を含む１以上のデータ集合体である。また、分割データは空間でもあり、三次元点を含まない空間を含んでいてもよい。また、１つのサブ空間に複数の分割データが含まれてもよいし、１つのサブ空間に１つの分割データが含まれてもよい。なお、対象空間に複数のサブ空間が設定されてもよいし、対象空間に１つのサブ空間が設定されてもよい。
次に、三次元データ符号化装置は、複数の分割データの各々を符号化することで、複数の分割データの各々に対応する複数の符号化データを生成する（Ｓ４９３１）。三次元データ符号化装置は、複数の符号化データと、複数の符号化データの各々に対する複数の制御情報（例えば図３０に示すヘッダ）とを含むビットストリームを生成する（Ｓ４９３２）。複数の制御情報の各々には、当該制御情報に対応する符号化データに対応するサブ空間を示す第１識別子（例えばｓｌｉｃｅ＿ｉｄｘ）と、当該制御情報に対応する符号化データに対応する分割データを示す第２識別子（例えばｔｉｌｅ＿ｉｄｘ）とが格納される。
これによれば、三次元データ符号化装置で生成されたビットストリームを復号する三次元データ復号装置は、第１識別子及び第２識別子を用いて、複数の分割データのデータを結合して対象空間を容易に復元できる。よって、三次元データ復号装置における処理量を低減できる。
例えば、三次元データ符号化装置は、前記符号化では、複数の分割データの各々に含まれる三次元点の位置情報と属性情報とを符号化する。複数の符号化データの各々は、位置情報の符号化データと、属性情報の符号化データとを含む。複数の制御情報の各々は、位置情報の符号化データの制御情報と、属性情報の符号化データの制御情報とを含む。第１識別子及び第２識別子は、位置情報の符号化データの制御情報に格納される。
例えば、ビットストリームにおいて、複数の制御情報の各々は、当該制御情報に対応する符号化データの前に配置されている。
また、三次元データ符号化装置は、複数の三次元点が含まれる対象空間が１以上のサブ空間に設定され、前記サブ空間に１以上の三次元点を含む１以上の分割データが含まれ、前記分割データの各々を符号化することで、前記複数の分割データの各々に対応する複数の符号化データを生成し、前記複数の符号化データと、前記複数の符号化データの各々に対する複数の制御情報とを含むビットストリームを生成し、前記複数の制御情報の各々には、当該制御情報に対応する符号化データに対応するサブ空間を示す第１識別子と、当該制御情報に対応する符号化データに対応する分割データを示す第２識別子とが格納されてもよい。
例えば、三次元データ符号化装置は、プロセッサと、メモリとを備え、プロセッサは、メモリを用いて、上記の処理を行う。
また、本実施の形態に係る三次元データ復号装置は、図３４に示す処理を行う。まず、三次元データ復号装置は、複数の三次元点が含まれる対象空間が分割された複数のサブ空間（例えばスライス）に含まれ、各々が１以上の三次元点を含む複数の分割データ（例えばタイル）の各々が符号化されることで生成された複数の符号化データと、複数の符号化データの各々に対する複数の制御情報（例えば図３０に示すヘッダ）とを含むビットストリームから、前記複数の制御情報に格納されている、当該制御情報に対応する符号化データに対応するサブ空間を示す第１識別子（例えばｓｌｉｃｅ＿ｉｄｘ）と、当該制御情報に対応する符号化データに対応する分割データを示す第２識別子（例えばｔｉｌｅ＿ｉｄｘ）とを取得する（Ｓ４９４１）。次に、三次元データ復号装置は、複数の符号化データを復号することで複数の分割データを復元する（Ｓ４９４２）。次に、三次元データ復号装置は、第１識別子及び第２識別子を用いて、複数の分割データを結合することで対象空間を復元する（Ｓ４９４３）。例えば、三次元データ符号化装置は、第２識別子を用いて複数の分割データを結合することで複数のサブ空間を復元し、第１識別子を用いて複数のサブ空間を結合することで対象空間（複数の三次元点）を復元する。なお、三次元データ復号装置は、第１識別子及び第２識別子の少なくとも一方を用いて、所望のサブ空間又は分割データの符号化データをビットストリームから取得し、取得した符号化データを選択的に復号、又は優先的に復号してもよい。
これによれば、三次元データ復号装置は、第１識別子及び第２識別子を用いて、複数の分割データのデータを結合して対象空間を容易に復元できる。よって、三次元データ復号装置における処理量を低減できる。
例えば、複数の符号化データの各々は、対応する分割データに含まれる三次元点の位置情報と属性情報とが符号化されることで生成され、位置情報の符号化データと、属性情報の符号化データとを含む。複数の制御情報の各々は、位置情報の符号化データの制御情報と、属性情報の符号化データの制御情報とを含む。第１識別子及び第２識別子は、位置情報の符号化データの制御情報に格納されている。
例えば、ビットストリームにおいて、制御情報は、対応する符号化データの前に配置されている。
例えば、三次元データ復号装置は、プロセッサと、メモリとを備え、プロセッサは、メモリを用いて、上記の処理を行う。
（実施の形態５）
隣接依存を用いた位置情報符号化では、点群の密度が高いほど符号化効率が向上する可能性がある。本実施の形態では、三次元データ符号化装置は、連続するフレームの点群データを結合することで、連続するフレームの点群データをまとめて符号化する。このとき、三次元データ符号化装置は、結合後の点群データに含まれるリーフノードの各々が属するフレームを識別するための情報を加えた符号化データを生成する。
ここで、連続するフレームの点群データは類似する可能性が高い。よって、連続するフレームで、オキュパンシー符号の上位レベルが同一になる可能性が高い。つまり、連続するフレームをまとめて符号化することで、オキュパンシー符号の上位レベルを共用できる。
また、点群がどのフレームに属するかの区別は、フレームのインデックスを符号化することにより、リーフノードで行われる。
図３５は、Ｎ個のＰＣＣ（Ｐｏｉｎｔ Ｃｌｏｕｄ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）フレームの点群データからツリー構造及びオキュパンシー符号（Ｏｃｃｕｐａｎｃｙ Ｃｏｄｅ）を生成するイメージを示す図である。同図において、矢印中の点は、それぞれのＰＣＣフレームに属する点を示している。初めに、それぞれのＰＣＣフレームに属する点には、フレームを特定するためのフレームインデックスが付与される。
次に、Ｎ個のフレームに属する点をツリー構造に変換し、オキュパンシー符号が生成される。具体的には、点ごとに、点がツリー構造におけるどのリーフノードに属するかが判定される。同図では、木構造（Ｔｒｅｅ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）はノードの集合を示している。上位のノードから順番に、点がどのノードに属するかが判定される。ノードごとの判定結果がオキュパンシー符号として符号化される。オキュパンシー符号はＮ個のフレームで共通である。
ノードには、異なるフレームインデックスが付与された、異なるフレームの点が混在する場合がある。なお、８分木（Ｏｃｔｒｅｅ）の分解能が小さい場合は、同一のフレームインデックスが付与された同一フレームの点が混在することもある。
最下層のノード（リーフノード）には、複数のフレームに属する点が混在（重複）することがある。
ツリー構造及びオキュパンシー符号において、上位のレベルのツリー構造及びオキュパンシー符号は、全てのフレームにおいて共通成分である可能性があり、下位のレベルのツリー構造及びオキュパンシー符号はフレーム毎の個別成分、又は共通成分と個別成分とが混在する可能性がある。
例えば、リーフノードなどの最下層のノードには、フレームインデックスを持つ０以上の点が生成され、点の数を示す情報、及び各点に対するフレームインデックスの情報が生成される。これらの情報は、フレームにおいて個別の情報であるともいえる。
図３６は、フレーム結合の例を示す図である。図３６の（ａ）に示すように、複数フレームをまとめてツリー構造を生成することにより、同一のノードに含まれるフレームの点の密度が増える。また、ツリー構造を共有することによりオキュパンシー符号のデータ量を削減できる。これらにより、符号化率を向上できる可能性がある。
また、図３６の（ｂ）に示すように、ツリー構造におけるオキュパンシー符号の個別成分がより密になることにより、算術符号化の効果が高まるので、符号化率を向上できる可能性がある。
以降、時間的に異なる複数のＰＣＣフレームの結合を例に説明するが、複数フレームでない場合、つまりフレームを結合しない場合（Ｎ＝１）にも適用可能である。また、結合する複数の点群データは、複数フレーム、つまり、同一対象物の時刻の異なる点群データに限らない。つまり、以下の手法は、空間的、又は時空間的に異なる複数の点群データの結合にも適用可能である。また、以下の手法は、コンテンツの異なる点群データ又は点群ファイルの結合にも適用可能である。
図３７は、時間的に異なる複数のＰＣＣフレームの結合の例を示す図である。図３７は、自動車が移動しながら、ＬｉＤＡＲなどのセンサで点群データを取得する例を示す。点線は、フレーム毎のセンサの取得範囲、すなわち点群データの領域を示している。センサの取得範囲が大きい場合は、点群データの範囲も大きくなる。
点群データを結合して符号化する手法は、以下のような点群データに対して有効である。例えば、図３７に示す例では、自動車は移動しており、フレームは自動車の周辺の３６０°のスキャンにより識別される。つまり、次のフレームであるフレーム２は、車両がＸ方向への移動した後の別の３６０°のスキャンに対応する。
この場合、フレーム１とフレーム２とには、重複する領域が存在するため同一の点群データが含まれる可能性がある。よって、フレーム１とフレーム２とを結合して符号化することで符号化効率を向上できる可能性がある。なお、より多くのフレームを結合することも考えられる。ただし、結合するフレーム数を増やすと、リーフノードに付加されるフレームインデックスの符号化に必要なビット数が増加する。
また、異なる位置のセンサによって点群データが取得されてもよい。それにより、それぞれの位置から取得されたそれぞれの点群データがそれぞれフレームとして用いらてもよい。つまり、複数のフレームは、単一のセンサで取得された点群データであってもよいし、複数のセンサで取得された点群データであってもよい。また、複数のフレーム間において、一部又は全ての対象物が同一であってもよいし、異なってもよい。
次に、本実施の形態に係る三次元データ符号化処理の流れを説明する。図３８は、三次元データ符号化処理のフローチャートである。三次元データ符号化装置は、結合を行うフレームの数である結合フレーム数Ｎに基づき、Ｎ個全てのフレームの点群データを読み込む。
まず、三次元データ符号化装置は、結合フレーム数Ｎを決定する（Ｓ５４０１）。例えば、この結合フレーム数Ｎはユーザにより指定される。
次に、三次元データ符号化装置は、点群データを取得する（Ｓ５４０２）。次に、三次元データ符号化装置は、取得した点群データのフレームインデックスを記録する（Ｓ５４０３）。
Ｎ個のフレームを処理済みでない場合（Ｓ５４０４でＮｏ）、三次元データ符号化装置は、次の点群データを指定し（Ｓ５４０５）、指定された点群データに対してステップＳ５４０２以降の処理を行う。
一方、Ｎ個のフレームを処理済みである場合（Ｓ５４０４でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は、Ｎ個のフレームを結合し、結合後のフレームを符号化する（Ｓ５４０６）。
図３９は、符号化処理（Ｓ５４０６）のフローチャートである。まず、三次元データ符号化装置は、Ｎ個のフレームに共通の共通情報を生成する（Ｓ５４１１）。例えば、共通情報は、オキュパンシー符号、及び結合フレーム数Ｎを示す情報を含む。
次に、三次元データ符号化装置は、フレーム毎に個別の情報である個別情報を生成する（Ｓ５４１２）。例えば、個別情報は、リーフノードに含まれる点の数、及びリーフノードに含まれる点のフレームインデックスを含む。
次に、三次元データ符号化装置は、共通情報と個別情報とを結合し、結合後の情報を符号化することで符号化データを生成する（Ｓ５４１３）。次に、三次元データ符号化装置は、フレーム結合に係る付加情報（メタデータ）を生成し、生成した付加情報を符号化する（Ｓ５４１４）。
次に、本実施の形態に係る三次元データ復号処理の流れを説明する。図４０は、三次元データ復号処理のフローチャートである。
まず、三次元データ復号装置は、ビットストリームから結合フレーム数Ｎを取得する（Ｓ５４２１）。次に、三次元データ符号化装置は、ビットストリームから符号化データを取得する（Ｓ５４２２）。次に、三次元データ復号装置は、符号化データを復号することで点群データとフレームインデックスと取得する（Ｓ５４２３）。最後に、三次元データ復号装置は、復号された点群データをフレームインデックスを用いて分割する（Ｓ５４２４）。
図４１は、復号及び分割処理（Ｓ５４２３及びＳ５４２４）のフローチャートである。まず、三次元データ復号装置は、符号化データ（ビットストリーム）から共通情報及び個別情報を復号（取得）する（Ｓ５４３１）。
次に、三次元データ復号装置は、単一のフレームを復号するか複数のフレームを復号するかを決定する（Ｓ５４３２）。例えば、単一のフレームを復号するか複数のフレームを復号するかは外部から指定されてもよい。ここで、複数のフレームとは、結合されたフレームの全てのフレームであってもよいし、一部のフレームであってもよい。例えば、三次元データ復号装置は、アプリケーションが必要とする特定のフレームを復号すると決定し、必要としないフレームを復号しないと決定してもよい。または、リアルタイムな復号が要求される場合には、三次元データ復号装置は、結合された複数フレームのうち単一のフレームを復号すると決定してもよい。
単一のフレームを復号する場合（Ｓ５４３２でＹｅｓ）、三次元データ復号装置は、復号した個別情報から指定された単一のフレームインデックスに対応する個別情報を抽出し、抽出した個別情報を復号することで、指定されたフレームインデックスに対応するフレームの点群データを復元する（Ｓ５４３３）。
一方、複数フレームを復号する場合（Ｓ５４３２でＮｏ）、三次元データ復号装置は、指定された複数のフレーム（又は全てのフレーム）のフレームインデックスに対応する個別情報を抽出し、抽出した個別情報を復号することで、指定された複数フレームの点群データを復元する（Ｓ５４３４）。次に、三次元データ復号装置は、フレームインデックスに基づき、復号した点群データ（個別情報）を分割する（Ｓ５４３５）。つまり、三次元データ復号装置は、復号した点群データを複数フレームに分割する。
なお、三次元データ復号装置は、結合された全てのフレームのデータを一括で復号し、復号したデータを各フレームに分割してもよいし、結合された全てのフレームのうち、任意の一部のフレームを一括で復号し、復号したデータを各フレームに分割してもよい。また、三次元データ復号装置は、複数フレームからなる予め定められた単位フレームを単独で復号してもよい。
以下、本実施の形態に係る三次元データ符号化装置の構成を説明する。図４２は、本実施の形態に係る三次元データ符号化装置に含まれる符号化部５４１０の構成を示すブロック図である。符号化部５４１０は、点群データ（ポイントクラウド）を符号化することで符号化データ（符号化ストリーム）を生成する。この符号化部５４１０は、分割部５４１１と、複数の位置情報符号化部５４１２と、複数の属性情報符号化部５４１３と、付加情報符号化部５４１４と、多重化部５４１５とを含む。
分割部５４１１は、複数フレームの点群データを分割することで複数フレームの複数の分割データを生成する。具体的には、分割部５４１１は、各フレームの点群データの空間を複数のサブ空間に分割することで複数の分割データを生成する。ここでサブ空間とは、タイル及びスライスの一方、又はタイル及びスライスの組み合わせである。より具体的には、点群データは、位置情報、属性情報（色又は反射率等）、及び付加情報を含む。また、分割部５４１１には、フレーム番号が入力される。分割部５４１１は、各フレームの位置情報を複数の分割位置情報に分割し、各フレームの属性情報を複数の分割属性情報に分割する。また、分割部５４１１は、分割に関する付加情報を生成する。
例えば、分割部５４１１は、まず、点群をタイルに分割する。次に、分割部５４１１は、得られたタイルを、さらにスライスに分割する。
複数の位置情報符号化部５４１２は、複数の分割位置情報を符号化することで複数の符号化位置情報を生成する。例えば、位置情報符号化部５４１２は、８分木等のＮ分木構造を用いて分割位置情報を符号化する。具体的には、８分木では、対象空間が８個のノード（サブ空間）に分割され、各ノードに点群が含まれるか否かを示す８ビットの情報（オキュパンシー符号）が生成される。また、点群が含まれるノードは、さらに、８個のノードに分割され、当該８個のノードの各々に点群が含まれるか否かを示す８ビットの情報が生成される。この処理が、予め定められた階層又はノードに含まれる点群の数の閾値以下になるまで繰り返される。例えば、複数の位置情報符号化部５４１２は、複数の分割位置情報を並列処理する。
属性情報符号化部４６３２は、位置情報符号化部４６３１で生成された構成情報を用いて符号化することで符号化データである符号化属性情報を生成する。例えば、属性情報符号化部４６３２は、位置情報符号化部４６３１で生成された８分木構造に基づき、処理対象の対象点（対象ノード）の符号化において参照する参照点（参照ノード）を決定する。例えば、属性情報符号化部４６３２は、周辺ノード又は隣接ノードのうち、８分木における親ノードが対象ノードと同一のノードを参照する。なお、参照関係の決定方法はこれに限らない。
また、位置情報又は属性情報の符号化処理は、量子化処理、予測処理、及び算術符号化処理のうち少なくとも一つを含んでもよい。この場合、参照とは、属性情報の予測値の算出に参照ノードを用いること、又は、符号化のパラメータの決定に参照ノードの状態（例えば、参照ノードに点群が含まれる否かを示す占有情報）を用いること、である。例えば、符号化のパラメータとは、量子化処理における量子化パラメータ、又は算術符号化におけるコンテキスト等である。
複数の属性情報符号化部５４１３は、複数の分割属性情報を符号化することで複数の符号化属性情報を生成する。例えば、複数の属性情報符号化部５４１３は、複数の分割属性情報を並列処理する。
付加情報符号化部５４１４は、点群データに含まれる付加情報と、分割部５４１１で分割時に生成された、データ分割に関する付加情報とを符号化することで符号化付加情報を生成する。
多重化部５４１５は、複数フレームの、複数の符号化位置情報、複数の符号化属性情報及び符号化付加情報を多重化することで符号化データ（符号化ストリーム）を生成し、生成した符号化データを送出する。また、符号化付加情報は復号時に使用される。
図４３は、分割部５４１１のブロック図である。分割部５４１１は、タイル分割部５４２１と、スライス分割部５４２２とを含む。
タイル分割部５４２１は、複数フレームの位置情報（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ（Ｇｅｏｍｅｔｒｙ））の各々をタイルに分割することで複数のタイル位置情報を生成する。また、タイル分割部５４２１は、複数フレームの属性情報（Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ）の各々をタイルに分割することで複数のタイル属性情報を生成する。また、タイル分割部５４２１は、タイル分割に係る情報、及びタイル分割において生成された情報を含むタイル付加情報（Ｔｉｌｅ ＭｅｔａＤａｔａ）を出力する。
スライス分割部５４２２は、複数のタイル位置情報をスライスに分割することで複数の分割位置情報（複数のスライス位置情報）を生成する。また、スライス分割部５４２２は、複数のタイル属性情報をスライスに分割することで複数の分割属性情報（複数のスライス属性情報）を生成する。また、スライス分割部５４２２は、スライス分割に係る情報、及びスライス分割において生成された情報を含むスライス付加情報（Ｓｌｉｃｅ ＭｅｔａＤａｔａ）を出力する。
また、分割部５４１１は、分割処理において、原点座標及び属性情報等を示すために、フレーム番号（フレームインデックス）を用いる。
図４４は、位置情報符号化部５４１２のブロック図である。位置情報符号化部５４１２は、フレームインデックス生成部５４３１と、エントロピー符号化部５４３２とを含む。
フレームインデックス生成部５４３１は、フレーム番号に基づきフレームインデックスの値を決定し、決定したフレームインデックスを位置情報に付加する。エントロピー符号化部５４３２は、フレームインデックスが付加された分割位置情報をエントロピー符号化することで符号化位置情報を生成する。
図４５は、属性情報符号化部５４１３のブロック図である。属性情報符号化部５４１３は、フレームインデックス生成部５４４１と、エントロピー符号化部５４４２とを含む。
フレームインデックス生成部５４４１は、フレーム番号に基づきフレームインデックスの値を決定し、決定したフレームインデックスを属性情報に付加する。エントロピー符号化部５４４２は、フレームインデックスが付加された分割属性情報をエントロピー符号化することで符号化属性情報を生成する。
次に、本実施の形態に係る点群データの符号化処理及び復号処理の流れについて説明する。図４６は、本実施の形態に係る点群データの符号化処理のフローチャートである。
まず、三次元データ符号化装置は、使用する分割方法を決定する（Ｓ５４４１）。この分割方法は、スライス分割を行うか否か、タイル分割を行うか否かを含む。また、分割方法は、スライス分割又はタイル分割を行う場合の分割数、及び、分割の種別等を含んでもよい。
タイル分割が行われる場合（Ｓ５４４２でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は、位置情報と属性情報とを分割することで複数のタイル位置情報及び複数のタイル属性情報を生成する（Ｓ５４４３）。また、三次元データ符号化装置は、タイル分割に係るタイル付加情報を生成する。
スライス分割が行われる場合（Ｓ５４４４でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は、複数のタイル位置情報及び複数のタイル属性情報（又は位置情報及び属性情報）を分割することで複数の分割位置情報及び複数の分割属性情報を生成する（Ｓ５４４５）。また、三次元データ符号化装置は、スライス分割に係るスライス付加情報を生成する。
次に、三次元データ符号化装置は、複数の分割位置情報及び複数の分割属性情報の各々をフレームインデックスと符号化することで、複数の符号化位置情報及び複数の符号化属性情報を生成する（Ｓ５４４６）。また、三次元データ符号化装置は、依存関係情報を生成する。
次に、三次元データ符号化装置は、複数の符号化位置情報、複数の符号化属性情報及び付加情報をＮＡＬユニット化（多重化）することで符号化データ（符号化ストリーム）を生成する（Ｓ５４４７）。また、三次元データ符号化装置は、生成した符号化データを送出する。
図４７は、符号化処理（Ｓ５４４６）のフローチャートである。まず、三次元データ符号化装置は、分割位置情報を符号化する（Ｓ５４５１）。次に、三次元データ符号化装置は、分割位置情報用のフレームインデックスを符号化する（Ｓ５４５２）。
分割属性情報が存在する場合（Ｓ５４５３でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は、分割属性情報を符号化し（Ｓ５４５４）、分割属性情報用のフレームインデックスを符号化する（Ｓ５４５５）。一方、分割属性情報が存在しない場合（Ｓ５４５３でＮｏ）、三次元データ符号化装置は、分割属性情報の符号化、及び分割属性情報用のフレームインデックスの符号化を行わない。なお、フレームインデックスは分割位置情報と分割属性情報のいずれか一方または両方に格納されてもよい。
なお、三次元データ符号化装置は、属性情報を、フレームインデックスを用いて符号化してもよいし、フレームインデックスを用いずに符号化してもよい。つまり、三次元データ符号化装置は、フレームインデックスを用いて、それぞれの点が属するフレームを識別し、フレーム毎に符号化してもよいし、フレームを識別せずに、全てのフレームに属する点を符号化してもよい。
以下、本実施の形態に係る三次元データ復号装置の構成を説明する。図４８は、復号部５４５０の構成を示すブロック図である。復号部５４５０は、点群データが符号化されることで生成された符号化データ（符号化ストリーム）を復号することで点群データを復元する。この復号部５４５０は、逆多重化部５４５１と、複数の位置情報復号部５４５２と、複数の属性情報復号部５４５３と、付加情報復号部５４５４と、結合部５４５５とを含む。
逆多重化部５４５１は、符号化データ（符号化ストリーム）を逆多重化することで複数の符号化位置情報、複数の符号化属性情報及び符号化付加情報を生成する。
複数の位置情報復号部５４５２は、複数の符号化位置情報を復号することで複数の分割位置情報を生成する。例えば、複数の位置情報復号部５４５２は、複数の符号化位置情報を並列処理する。
複数の属性情報復号部５４５３は、複数の符号化属性情報を復号することで複数の分割属性情報を生成する。例えば、複数の属性情報復号部５４５３は、複数の符号化属性情報を並列処理する。
複数の付加情報復号部５４５４は、符号化付加情報を復号することで付加情報を生成する。
結合部５４５５は、付加情報を用いて複数の分割位置情報を結合することで位置情報を生成する。結合部５４５５は、付加情報を用いて複数の分割属性情報を結合することで属性情報を生成する。また、結合部５４５５は、フレームインデックスを用いて位置情報及び属性情報を複数フレームの位置情報及び複数フレームの属性情報に分割する。
図４９は、位置情報復号部５４５２のブロック図である。位置情報復号部５４５２は、エントロピー復号部５４６１と、フレームインデックス取得部５４６２とを含む。エントロピー復号部５４６１は、符号化位置情報をエントロピー復号することで分割位置情報を生成する。フレームインデックス取得部５４６２は、分割位置情報からフレームインデックを取得する。
図５０は、属性情報復号部５４５３のブロック図である。属性情報復号部５４５３は、エントロピー復号部５４７１と、フレームインデックス取得部５４７２とを含む。エントロピー復号部５４７１は、符号化属性情報をエントロピー復号することで分割属性情報を生成する。フレームインデックス取得部５４７２は、分割属性情報からフレームインデックを取得する。
図５１は、結合部５４５５の構成を示す図である。結合部５４５５は、複数の分割位置情報を結合することで位置情報を生成する。結合部５４５５は、複数の分割属性情報を結合することで属性情報を生成する。また、結合部５４５５は、フレームインデックスを用いて位置情報及び属性情報を複数フレームの位置情報及び複数フレームの属性情報に分割する。
図５２は、本実施の形態に係る点群データの復号処理のフローチャートである。まず、三次元データ復号装置は、符号化データ（符号化ストリーム）に含まれる、分割方法に係る付加情報（スライス付加情報、及びタイル付加情報）を解析することで、分割方法を判定する（Ｓ５４６１）。この分割方法は、スライス分割を行うか否か、タイル分割を行うか否かを含む。また、分割方法は、スライス分割又はタイル分割を行う場合の分割数、及び、分割の種別等を含んでもよい。
次に、三次元データ復号装置は、符号化データに含まれる複数の符号化位置情報及び複数の符号化属性情報を、符号化データに含まれる依存関係情報を用いて復号することで分割位置情報及び分割属性情報を生成する（Ｓ５４６２）。
付加情報によりスライス分割が行われていることが示される場合（Ｓ５４６３でＹｅｓ）、三次元データ復号装置は、スライス付加情報に基づき、複数の分割位置情報を結合することで複数のタイル位置情報を生成し、複数の分割属性情報を結合することで複数のタイル属性情報を生成する（Ｓ５４６４）。ここで、複数の分割位置情報、複数の分割属性情報、複数のタイル位置情報、及び複数のタイル属性情報は、フレームインデックスを含む。
付加情報によりタイル分割が行われていることが示される場合（Ｓ５４６５でＹｅｓ）、三次元データ復号装置は、タイル付加情報に基づき、複数のタイル位置情報（複数の分割位置情報）を結合することで位置情報を生成し、複数のタイル属性情報（複数の分割属性情報）を結合することで属性情報を生成する（Ｓ５４６６）。ここで、複数のタイル位置情報、複数のタイル属性情報、位置情報及び属性情報は、フレームインデックスを含む。
図５３は、復号処理（Ｓ５４６４又はＳ５４６６）のフローチャートである。まず、三次元データ復号装置は、分割位置情報（スライス位置情報）を復号する（Ｓ５４７１）。次に、三次元データ復号装置は、分割位置情報用のフレームインデックスを復号する（Ｓ５４７２）。
分割属性情報が存在する場合（Ｓ５４７３でＹｅｓ）、三次元データ復号装置は、分割属性情報を復号し（Ｓ５４７４）、分割属性情報用のフレームインデックスを復号する（Ｓ５４７５）。一方、分割属性情報が存在しない場合（Ｓ５４７３でＮｏ）、三次元データ復号装置は、分割属性情報の復号、及び分割属性情報用のフレームインデックスの復号を行わない。
なお、三次元データ復号装置は、属性情報を、フレームインデックスを用いて復号してもよいし、フレームインデックスを用いずに復号してもよい。
以下、フレーム結合における符号化単位について説明する。図５４は、フレームの結合パターンの例を示す図である。同図の例は、例えば、ＰＣＣフレームが時系列であり、リアルタイムにデータの生成及び符号化が行われる場合の例である。
図５４の（ａ）は、固定的に４フレームを結合する場合を示している。三次元データ符号化装置は、４フレーム分のデータの生成を待ってから符号化データを生成する。
図５４の（ｂ）は、適応的にフレーム数が変化する場合を示している。例えば、三次元データ符号化装置は、レート制御において符号化データの符号量を調整するために結合フレーム数を変化させる。
なお、三次元データ符号化装置は、フレーム結合による効果がない可能性がある場合は、フレームを結合しなくてもよい。また、三次元データ符号化装置は、フレーム結合する場合とフレーム結合しない場合とを切り替えてもよい。
図５４の（ｃ）は、結合する複数のフレームの一部が次に結合する複数のフレームの一部と重複する場合の例である。この例は、符号化できたものから順次送出するなど、リアルタイム性、又は低遅延が要求される場合に有用である。
図５５は、ＰＣＣフレームの構成例を示す図である。三次元データ符号化装置は、結合するフレームを、少なくとも単独で復号できるデータ単位を含むように構成してもよい。例えば、図５５の（ａ）に示すように、ＰＣＣフレームが全てイントラ符号化されており、ＰＣＣフレームを単独で復号可能な場合には、上記のいずれのパターンも適用可能である。
また、図５５の（ｂ）に示すように、インター予測が適用されている場合などにおいてＧＯＦ（グループオブフレーム）などのランダムアクセス単位が設定される場合は、三次元データ符号化装置は、そのＧＯＦ単位を最小単位として、データを結合してもよい。
なお、三次元データ符号化装置は、共通情報と個別情報とを一括で符号化してもよいし、それぞれを別に符号化してもよい。また、三次元データ符号化装置は、共通情報と個別情報とに共通のデータ構造を用いてもよいし別のデータ構造を用いてもよい。
また、三次元データ符号化装置は、フレーム毎にオキュパンシー符号を生成した後に、複数フレームのオキュパンシー符号を比較し、例えば、所定の基準で複数フレームのオキュパンシー符号間で共通部分が多いか否かを判定し、共通部分が多い場合に共通情報を生成してもよい。あるいは、三次元データ符号化装置は、共通部分が多いか否に基づき、フレーム結合するかどうか、どのフレームを結合するか、又は結合フレーム数を決定してもよい。
次に、符号化位置情報の構成を説明する。図５６は、符号化位置情報の構成を示す図である。符号化位置情報は、ヘッダとペイロードとを含む。
図５７は、符号化位置情報のヘッダ（Ｇｅｏｍｅｔｒｙ＿ｈｅａｄｅｒ）のシンタックス例を示す図である。符号化位置情報のヘッダは、ＧＰＳインデックス（ｇｐｓ＿ｉｄｘ）と、オフセット情報（ｏｆｆｓｅｔ）と、その他の情報（ｏｔｈｅｒ＿ｇｅｏｍｅｔｒｙ＿ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）と、フレーム結合フラグ（ｃｏｍｂｉｎｅ＿ｆｒａｍｅ＿ｆｌａｇ）と、結合フレーム数（ｎｕｍｂｅｒ＿ｏｆ＿ｃｏｍｂｉｎｅ＿ｆｒａｍｅ）とを含む。
ＧＰＳインデックスは、符号化位置情報に対応するパラメータセット（ＧＰＳ）の識別子（ＩＤ）を示す。ＧＰＳは、１フレーム又は複数のフレームの符号化位置情報のパラメータセットである。なお、１フレーム毎にパラメータセットが存在する場合は、複数のパラメータセットの識別子がヘッダに示されてもよい。
オフセット情報は、結合データを取得するためのオフセット位置を示す。その他の情報は、位置情報に関するその他の情報（例えば、量子化パラメータの差分値（ＱＰｄｅｌｔａ）など）を示す。フレーム結合フラグは、符号化データがフレーム結合されているか否かを示すフラグである。結合フレーム数は、結合されているフレームの数を示す。
なお、上記の情報の一部又は全てがＳＰＳ又はＧＰＳに記載されてもよい。なお、ＳＰＳとは、シーケンス（複数フレーム）単位のパラメータセットであり、符号化位置情報と符号化属性情報とに共通に用いられるパラメータセットである。
図５８は、符号化位置情報のペイロード（Ｇｅｏｍｅｔｒｙ＿ｄａｔａ）のシンタックス例を示す図である。符号化位置情報のペイロードは、共通情報と、リーフノード情報とを含む。
共通情報は、１以上のフレーム結合したデータであり、オキュパンシー符号（ｏｃｃｕｐａｎｃｙ＿Ｃｏｄｅ）等を含む。
リーフノード情報（ｃｏｍｂｉｎｅ＿ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）は、各リーフノードの情報である。フレーム数のループとして、フレーム毎にリーフノード情報が示されてもよい。
リーフノードに含まれる点のフレームインデックスを示す方法としては、方法１と方法２とのいずれかを用いることができる。図５９は、方法１の場合のリーフノード情報の例を示す図である。図５９に示すリーフノード情報は、ノードに含まれる点の数を示す三次元点数（ＮｕｍｂｅｒＯｆＰｏｉｎｔｓ）と、点ごとのフレームインデックス（ＦｒａｍｅＩｎｄｅｘ）とを含む。
図６０は、方法２の場合のリーフノード情報の例を示す図である。図６０に示す例では、リーフノード情報は、ビットマップにより複数の点のフレームインデックを示すビットマップ情報（ｂｉｔｍａｐＩｓＦｒａｍｅＰｏｉｎｔｓＦｌａｇ）を含む。図６１は、ビットマップ情報の例を示す図である。この例では、ビットマップにより、リーフノードがフレームインデックス１と３と５の三次元点を含むことが示される。
なお、量子化の分解能が低い場合は、同一フレームに重複点が存在する場合がある。この場合、三次元点数（ＮｕｍｂｅｒＯｆＰｏｉｎｔｓ）を共有化し、各フレームの三次元点の数と複数フレームの合計の三次元点の数とが示されてもよい。
また、不可逆圧縮が用いられる場合、三次元データ符号化装置は、重複点を削除し、情報量を削減してもよい。三次元データ符号化装置は、フレーム結合前に重複点を削除してもよいし、フレーム結合後に重複点を削除してもよい。
次に、符号化属性情報の構成を説明する。図６２は、符号化属性情報の構成を示す図である。符号化属性情報は、ヘッダとペイロードとを含む。
図６３は、符号化属性情報のヘッダ（Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ＿ｈｅａｄｅｒ）のシンタックス例を示す図である。符号化属性情報のヘッダは、ＡＰＳインデックス（ａｐｓ＿ｉｄｘ）と、オフセット情報（ｏｆｆｓｅｔ）と、その他の情報（ｏｔｈｅｒ＿ａｔｔｒｉｂｕｔｅ＿ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）と、フレーム結合フラグ（ｃｏｍｂｉｎｅ＿ｆｒａｍｅ＿ｆｌａｇ）と、結合フレーム数（ｎｕｍｂｅｒ＿ｏｆ＿ｃｏｍｂｉｎｅ＿ｆｒａｍｅ）とを含む。
ＡＰＳインデックスは、符号化属性情報に対応するパラメータセット（ＡＰＳ）の識別子（ＩＤ）を示す。ＡＰＳは、１フレーム又は複数のフレームの符号化属性情報のパラメータセットである。なお、１フレーム毎にパラメータセットが存在する場合は、複数のパラメータセットの識別子がヘッダに示されてもよい。
オフセット情報は、結合データを取得するためのオフセット位置を示す。その他の情報は、属性情報に関するその他の情報（例えば、量子化パラメータの差分値（ＱＰｄｅｌｔａ）など）を示す。フレーム結合フラグは、符号化データがフレーム結合されているか否かを示すフラグである。結合フレーム数は、結合されているフレームの数を示す。
なお、上記の情報の一部又は全てがＳＰＳ又はＡＰＳに記載されてもよい。
図６４は、符号化属性情報のペイロード（Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ＿ｄａｔａ）のシンタックス例を示す図である。符号化属性情報のペイロードは、リーフノード情報（ｃｏｍｂｉｎｅ＿ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を含む。例えば、このリーフノード情報の構成は、符号化位置情報のペイロードに含まれるリーフノード情報と同様である。つまり、リーフノード情報（フレームインデックス）は、属性情報に含まれてもよい。
また、リーフノード情報（フレームインデックス）は、符号化位置情報と符号化属性情報との一方に格納され、他方に格納されてなくてもよい。この場合、符号化位置情報と符号化属性情報との一方に格納されているリーフノード情報（フレームインデックス）が他方の情報の復号時に参照される。また、参照先を示す情報が符号化位置情報又は符号化属性情報に含まれてもよい。
次に、符号化データの送出順及び復号順の例を説明する。図６５は、符号化データの構成を示す図である。符号化データはヘッダとペイロードとを含む。
図６６～図６８は、データの送出順と、データの参照関係を示す図である。同図において、Ｇ（１）等は、符号化位置情報を示し、ＧＰＳ（１）等は、符号化位置情報のパラメータセットを示し、ＳＰＳは、シーケンス（複数フレーム）のパラメータセットを示す。また、（）内の数字はフレームインデックスの値を示す。なお、三次元データ符号化装置は、データを復号順で送出してもよい。
図６６はフレームを結合しない場合の送出順の例を示す図である。図６７はフレームを結合する場合であって、ＰＣＣフレーム毎にメタデータ（パラメータセット）が付加される場合の例を示す図である。図６８はフレームを結合する場合であって、結合する単位でメタデータ（パラメータセット）が付加される場合の例を示す図である。
フレーム結合されたデータのヘッダには、当該フレームのメタデータを得るために、参照先のメタデータの識別子が格納される。図６８のように、複数フレーム毎のメタデータをまとめてもよい。フレーム結合された複数のフレームに共通のパラメータは一つにまとめてもよい。フレームに共通でないパラメータは各フレームに対する値を示す。
フレーム毎の情報（フレームで共通でないパラメータ）とは、例えば、フレームデータの生成時刻、符号化時刻、又は復号時刻などを示すタイムスタンプである。また、フレーム毎の情報は、フレームデータを取得したセンサの情報（センサのスピード、加速度、位置情報、センサの向き、その他のセンサ情報など）を含んでもよい。
図６９は、図６７に示す例において、一部のフレームを復号する例を示す図である。図６９に示すように、フレーム結合データ内で、フレーム間に依存関係がなければ、三次元データ復号装置は、各データを独立に復号できる。
点群データが属性情報を有する場合、三次元データ符号化装置は、属性情報をフレーム結合してもよい。属性情報は、位置情報を参照して符号化及び復号される。参照される位置情報は、フレーム結合する前の位置情報であってもよいし、フレーム結合した後の位置情報であってもよい。位置情報の結合フレーム数と属性情報の結合フレーム数とは共通（同じ）であってもよいし、独立していて（異なって）もよい。
図７０～図７３は、データの送出順と、データの参照関係を示す図である。図７０及び図７１は、位置情報と属性情報とを共に４フレームで結合する例を示す。図７０では、ＰＣＣフレーム毎にメタデータ（パラメータセット）が付加される。図７１では、結合する単位でメタデータ（パラメータセット）が付加される。同図において、Ａ（１）等は、符号化属性情報を示し、ＡＰＳ（１）等は、符号化属性情報のパラメータセットを示す。また、（）内の数字はフレームインデックスの値を示す。
図７２は、位置情報を４フレームで結合し、属性情報を結合しない例を示す。図７２に示すように位置情報をフレーム結合し、属性情報をフレーム結合しなくてもよい。
図７３は、フレーム結合とタイル分割とを組み合わせた例を示す。図７３に示すようにタイル分割を行う場合には、各タイル位置情報のヘッダは、ＧＰＳインデックス（ｇｐｓ＿ｉｄｘ）、及び結合フレーム数（ｎｕｍｂｅｒ＿ｏｆ＿ｃｏｍｂｉｎｅ＿ｆｒａｍｅ）等の情報を含む。また、各タイル位置情報のヘッダは、タイルを識別するためのタイルインデックス（ｔｉｌｅ＿ｉｄｘ）を含む。
以上のように、本実施の形態に係る三次元データ符号化装置は、図７４に示す処理を行う。まず、三次元データ符号化装置は、第１点群データと第２点群データとを結合することで第３点群データを生成する（Ｓ５４８１）。次に、三次元データ符号化装置は、第３点群データを符号化することで符号化データを生成する（Ｓ５４８２）。また、符号化データは、第３点群データに含まれる複数の三次元点の各々が第１点群データと第２点群データとのいずれに属するかを示す識別情報（例えばフレームインデックス）を含む。
これによれば、三次元データ符号化装置は、複数の点群データをまとめて符号化することにより符号化効率を向上できる。
例えば、第１点群データと第２点群データとは、異なる時刻の点群データ（例えばＰＣＣフレーム）である。例えば、第１点群データと第２点群データとは、同一の対象物の異なる時刻の点群データ（例えばＰＣＣフレーム）である。
符号化データは、第３点群データに含まれる複数の三次元点の各々の位置情報と属性情報とを含み、識別情報は、属性情報に含まれる。
例えば、符号化データは、第３点群データに含まれる複数の三次元点の各々の位置をＮ（Ｎは２以上の整数）分木を用いて表した位置情報（例えばオキュパンシー符号）を含む。
例えば、三次元データ符号化装置は、プロセッサと、メモリとを備え、プロセッサは、メモリを用いて、上記の処理を行う。
また、本実施の形態に係る三次元データ復号装置は、図７５に示す処理を行う。まず、三次元データ復号装置は、符号化データを復号することで、第１点群データと第２点群データとが結合されることで生成された第３点群データと、第３点群データに含まれる複数の三次元点の各々が第１点群データと第２点群データとのいずれに属するかを示す識別情報とを取得する（Ｓ５４９１）。次に、三次元データ復号装置は、識別情報を用いて、第３点群データから第１点群データと第２点群データとを分離する（Ｓ５４９２）。
これによれば、三次元データ復号装置は、複数の点群データをまとめて符号化することにより符号化効率を向上した符号化データを復号できる。
例えば、第１点群データと第２点群データとは、異なる時刻の点群データ（例えばＰＣＣフレーム）である。例えば、第１点群データと第２点群データとは、同一の対象物の異なる時刻の点群データ（例えばＰＣＣフレーム）である。
符号化データは、第３点群データに含まれる複数の三次元点の各々の位置情報と属性情報とを含み、識別情報は、属性情報に含まれる。
例えば、符号化データは、第３点群データに含まれる複数の三次元点の各々の位置をＮ（Ｎは２以上の整数）分木を用いて表した位置情報（例えばオキュパンシー符号）を含む。
例えば、三次元データ復号装置は、プロセッサと、メモリとを備え、プロセッサは、メモリを用いて、上記の処理を行う。
（実施の形態６）
三次元点群の情報は、位置情報（ｇｅｏｍｅｔｒｙ）と属性情報（ａｔｔｒｉｂｕｔｅ）とを含む。位置情報は、ある点を基準とした座標（ｘ座標、ｙ座標、ｚ座標）を含む。位置情報を符号化する場合は、各三次元点の座標を直接符号化する代わりに、各三次元点の位置を８分木表現で表現し、８分木の情報を符号化することで符号量を削減する方法が用いられる。
一方、属性情報は、各三次元点の色情報（ＲＧＢ、ＹＵＶなど）、反射率、及び法線ベクトルなどを示す情報を含む。例えば、三次元データ符号化装置は、属性情報を、位置情報とは別の符号化方法を用いて符号化することができる。
本実施の形態では位置情報を複数のフレームの複数の点群データを結合して符号化する際の属性情報の符号化方法について説明する。なお、本実施の形態では属性情報の値として整数値を用いて説明する。例えば色情報ＲＧＢ又はＹＵＶの各色成分が８ｂｉｔ精度である場合、各色成分は０～２５５の整数値をとる。反射率の値が１０ｂｉｔ精度である場合、反射率の値は０～１０２３の整数値をとる。なお、三次元データ符号化装置は、属性情報のビット精度が小数精度である場合、属性情報の値が整数値になるように、当該値にスケール値を乗じてから整数値に丸めてもよい。なお、三次元データ符号化装置は、このスケール値をビットストリームのヘッダ等に付加してもよい。
三次元点群の各位置情報を複数のフレームの点群データを結合して符号化した際の属性情報の符号化方法として、例えば、結合後の位置情報を用いて各位置情報に対応する属性情報を符号化することが考えられる。ここで、結合後の位置情報は、三次元点群の位置情報とその三次元点群が属するｆｒａｍｅ＿ｉｎｄｅｘ（フレームインデックス）を含んでもよい。また、三次元点群のうちの第１三次元点の属性情報を符号化する際に、第１三次元点が属するフレーム内に含まれる三次元点群の位置情報または属性情報だけでなく、第１三次元点の属するフレームとは異なるフレーム内に含まれる三次元点群の位置情報または属性情報を用いるようにしてもよい。
複数のフレームのそれぞれは、点群データを含む。複数のフレームのうちの第１フレームに属する第１点群データと、第２フレームに属する第２点群データとは、異なる時刻の点群データである。また、第１点群データと第２点群データとは、例えば、同一の対象物の異なる時刻の点群データである。第１点群データは、第１点群データに含まれる三次元点群が第１点群データに属することを示すフレームインデックスを含む。第２点群データは、第２点群データに含まれる三次元点群が第２点群データに属することを示すフレームインデックスを含む。フレームインデックスは、異なるフレームに属する複数の点群データが結合された結合点群データに含まれる三次元点群がいずれの点群データに属するかを示す識別情報である。なお、三次元点群は、複数の三次元点ともいう。
三次元点の属性情報の符号化方法として、三次元点の属性情報の予測値を算出し、元の属性情報の値と予測値との差分（予測残差）を符号化することが考えられる。例えば、三次元点ｐの属性情報の値がＡｐであり、予測値がＰｐである場合、三次元データ符号化装置は、その差分絶対値Ｄｉｆｆｐ＝｜Ａｐ－Ｐｐ｜を符号化する。この場合、予測値Ｐｐを高精度に生成することができれば、差分絶対値Ｄｉｆｆｐの値が小さくなる。よって、例えば、値が小さい程発生ビット数が小さくなる符号化テーブルを用いて差分絶対値Ｄｉｆｆｐをエントロピー符号化することで符号量を削減することができる。
属性情報の予測値を生成する方法として、符号化対象の対象三次元点の周囲にある別の三次元点である参照三次元点の属性情報を用いることが考えられる。このように、三次元データ符号化装置は、周囲の三次元点の属性情報を用いて第１三次元点の属性情報を符号化してもよい。ここで、符号化対象の三次元点の周囲にある別の周囲三次元点は、符号化対象の対象三次元点が属するフレーム内に存在してもよいし、また、符号化対象の対象三次元点が属するフレームとは異なるフレーム内に存在してもよい。つまり、対象三次元点の属性情報は、当該対象三次元点が第１点群データに属することを示す第１フレームインデックスを含み、周囲三次元点の属性情報は、当該周囲三次元点が第２点群データに属することを示す第２フレームインデックスを含んでいてもよい。これにより、符号化対象の三次元点が属するフレーム以外の三次元点の属性情報も参照することで高精度な予測値Ｐｐを生成することができ、符号化効率を向上できる。
ここで参照三次元点とは、対象三次元点から予め定められた距離範囲内にある三次元点である。例えば、対象三次元点ｐ＝（ｘ１，ｙ１，ｚ１）と三次元点ｑ＝（ｘ２，ｙ２，ｚ２）とが存在する場合、三次元データ符号化装置は、（式Ｈ１）に示す三次元点ｐと三次元点ｑとのユークリッド距離ｄ（ｐ、ｑ）を算出する。
Figure 0007358376000001
三次元データ符号化装置は、ユークリッド距離ｄ（ｐ、ｑ）が予め定められた閾値ＴＨｄより小さい場合、三次元点ｑの位置が対象三次元点ｐの位置に近いと判定し、対象三次元点ｐの属性情報の予測値の生成に三次元点ｑの属性情報の値を利用すると判定する。なお、距離算出方法は別の方法でもよく、例えばマハラノビス距離等が用いられてもよい。また、三次元データ符号化装置は、対象三次元点から予め定められた距離範囲外の三次元点を予測処理に用いないと判定してもよい。例えば、三次元点ｒが存在し、対象三次元ｐと三次元点ｒとの距離ｄ（ｐ、ｒ）が閾値ＴＨｄ以上である場合、三次元データ符号化装置は、三次元点ｒを予測に用いないと判定してもよい。なお、三次元データ符号化装置は、閾値ＴＨｄを示す情報を、ビットストリームのヘッダ等に付加してもよい。なお、三次元データ符号化装置は、三次元点群の各位置情報を複数のフレームの点群データを結合して符号化した場合、結合後の三次元点群から各三次元点間の距離を算出してもよい。つまり、三次元データ符号化装置は、異なるフレームに属する２つの三次元点間の距離を算出してもよいし、同じフレームに属する２つの三次元点間の距離を算出してもよい。
図７６は、三次元点の例を示す図である。この例では、対象三次元点ｐと三次元点ｑとの距離ｄ（ｐ、ｑ）が閾値ＴＨｄより小さい。よって、三次元データ符号化装置は、三次元点ｑを対象三次元点ｐの参照三次元点と判定し、対象三次元ｐの属性情報Ａｐの予測値Ｐｐの生成に三次元点ｑの属性情報Ａｑの値を利用すると判定する。
一方、対象三次元点ｐと三次元点ｒとの距離ｄ（ｐ、ｒ）は、閾値ＴＨｄ以上である。よって、三次元データ符号化装置は、三次元点ｒを対象三次元点ｐの参照三次元点でないと判定し、対象三次元点ｐの属性情報Ａｐの予測値Ｐｐの生成に三次元点ｒの属性情報Ａｒの値を利用しないと判定する。
ここで、三次元点ｐは、フレームインデックス（ｆｒａｍｅ＿ｉｄｘ＝０）で示されるフレームに属し、三次元点ｑは、フレームインデックス（ｆｒａｍｅ＿ｉｄｘ＝１）で示されるフレームに属する、三次元点ｒは、フレームインデックス（ｆｒａｍｅ＿ｉｄｘ＝０）で示されるフレームに属する。三次元符号化装置は、同じフレームに属することがフレームインデックスにより示されている三次元点ｐおよび三次元点ｒの間の距離を算出してもよいし、異なるフレームに属することがフレームインデックスにより示されている三次元点ｐおよび三次元点ｑの間の距離を算出してもよい。
また、三次元データ符号化装置は、対象三次元点の属性情報を予測値を用いて符号化する場合、既に属性情報を符号化及び復号済みの三次元点を参照三次元点として利用する。同様に、三次元データ復号装置は、復号対象の対象三次元点の属性情報を予測値を用いて復号する場合、既に属性情報を復号済みの三次元点を参照三次元点として利用する。これにより、符号化時と復号時とで同一の予測値を生成することができるので、符号化で生成した三次元点のビットストリームを復号側で正しく復号することができる。
なお、符号化対象の対象三次元点の周囲にある別の周囲三次元点は、符号化対象の対象三次元点が属するフレーム内に存在してもよいし、また、符号化対象の対象三次元点が属するフレームとは異なるフレーム内に存在してもよいとしたが、必ずしもこれに限らず、例えば、符号化対象の対象三次元点が属するフレームとは異なるフレーム内に存在する三次元点は、符号化対象の対象三次元点の周囲にないと判定し、予測値として用いないようにしても構わない。これにより、三次元データ符号化装置は、例えば、結合対象の複数のフレームの各三次元点の属性情報が大きく異なる場合は、位置情報をフレーム結合して符号化し、属性情報を同一フレーム内の他の周囲三次元点の属性情報を用いて予測符号化することで符号化効率を向上できる。なお、三次元データ符号化装置は、フレーム結合による符号化時に、同一フレームの周囲三次元点の属性情報を用いて対象三次元点の属性情報を符号化するか、または、同一フレームおよび同一フレーム以外の周囲三次元点の属性情報を用いて対象三次元点の属性情報を符号化するかを示す情報を符号化データのヘッダに付加し、切替えるようにしても構わない。これにより、三次元データ復号装置は、ヘッダを復号することで、フレーム結合による符号化データの復号時に、同一フレームまたは、同一フレームおよび同一フレーム以外の周囲三次元点の属性情報を用いて対象三次元点の属性情報を復号するか否かを判定し、いずれの復号にするかを切り替えることができるためビットストリームを適切に復号できる。
また、複数のフレームを結合した後の三次元点の属性情報を符号化する場合に、同一フレームもしくは異なるフレームに属する三次元点の位置情報を用いて各三次元点を複数階層に分類してから符号化することが考えられる。ここで、分類した各階層をＬｏＤ（Ｌｅｖｅｌ ｏｆ Ｄｅｔａｉｌ）と呼ぶ。ＬｏＤの生成方法について図７７を用いて説明する。
まず、三次元データ符号化装置は、結合後の三次元点群から初期点ａ０を選択し、ＬｏＤ０に割当てる。次に、三次元データ符号化装置は、点ａ０からの距離がＬｏＤ０の閾値Ｔｈｒｅｓ＿ＬｏＤ［０］より大きい点ａ１を抽出しＬｏＤ０に割当てる。次に、三次元データ符号化装置は、点ａ１からの距離がＬｏＤ０の閾値Ｔｈｒｅｓ＿ＬｏＤ［０］より大きい点ａ２を抽出しＬｏＤ０に割当てる。このように、三次元データ符号化装置は、ＬｏＤ０内の各点の間の距離が閾値Ｔｈｒｅｓ＿ＬｏＤ［０］より大きくなるようにＬｏＤ０を構成する。なお、三次元データ符号化装置は、２点の三次元点の距離を、それぞれが同一フレームもしくは異なるフレームに属するか否かに関わらず、同一の処理で算出してもよい。例えば、点ａ０と点ａ１とは、同じフレームに属していてもよいし、互いに異なるフレームに属していてもよい。このため、点ａ０と点ａ１との距離は、同じフレームに属していても、互いに異なるフレームに属していても同一の処理で算出される。
次に、三次元データ符号化装置は、まだＬｏＤが未割当ての点ｂ０を選択し、ＬｏＤ１に割当てる。次に、三次元データ符号化装置は、点ｂ０からの距離がＬｏＤ１の閾値Ｔｈｒｅｓ＿ＬｏＤ［１］より大きく、ＬｏＤが未割当ての点ｂ１を抽出しＬｏＤ１に割当てる。次に、三次元データ符号化装置は、点ｂ１からの距離がＬｏＤ１の閾値Ｔｈｒｅｓ＿ＬｏＤ［１］より大きく、ＬｏＤが未割当ての点ｂ２を抽出しＬｏＤ１に割当てる。このように、三次元データ符号化装置は、ＬｏＤ１内の各点の間の距離が閾値Ｔｈｒｅｓ＿ＬｏＤ［１］より大きくなるようにＬｏＤ１を構成する。
次に、三次元データ符号化装置は、まだＬｏＤが未割当ての点ｃ０を選択し、ＬｏＤ２に割当てる。次に、三次元データ符号化装置は、点ｃ０からの距離がＬｏＤ２の閾値Ｔｈｒｅｓ＿ＬｏＤ［２］より大きく、ＬｏＤが未割当ての点ｃ１を抽出しＬｏＤ２に割当てる。次に、三次元データ符号化装置は、点ｃ１からの距離がＬｏＤ２の閾値Ｔｈｒｅｓ＿ＬｏＤ［２］より大きく、ＬｏＤが未割当ての点ｃ２を抽出しＬｏＤ２に割当てる。このように、三次元データ符号化装置は、ＬｏＤ２内の各点の間の距離が閾値Ｔｈｒｅｓ＿ＬｏＤ［２］より大きくなるようにＬｏＤ２を構成する。例えば、図７８に示すように、各ＬｏＤの閾値Ｔｈｒｅｓ＿ＬｏＤ［０］、Ｔｈｒｅｓ＿ＬｏＤ［１］、及びＴｈｒｅｓ＿ＬｏＤ［２］が設定される。
また、三次元データ符号化装置は、各ＬｏＤの閾値を示す情報を、ビットストリームのヘッダ等に付加してもよい。例えば、図７８に示す例の場合、三次元データ符号化装置は、閾値Ｔｈｒｅｓ＿ＬｏＤ［０］、Ｔｈｒｅｓ＿ＬｏＤ［１］、及びＴｈｒｅｓ＿ＬｏＤ［２］をヘッダに付加してもよい。
また、三次元データ符号化装置は、ＬｏＤの最下層にＬｏＤが未割当ての三次元点全てを割当ててもよい。この場合、三次元データ符号化装置は、ＬｏＤの最下層の閾値をヘッダに付加しないことでヘッダの符号量を削減できる。例えば、図７８に示す例の場合、三次元データ符号化装置は、閾値Ｔｈｒｅｓ＿ＬｏＤ［０］とＴｈｒｅｓ＿ＬｏＤ［１］をヘッダに付加し、Ｔｈｒｅｓ＿ＬｏＤ［２］をヘッダに付加しない。この場合、三次元データ復号装置は、Ｔｈｒｅｓ＿ＬｏＤ［２］の値０と推定してもよい。また、三次元データ符号化装置は、ＬｏＤの階層数をヘッダに付加してもよい。これにより、三次元データ復号装置は、ＬｏＤの階層数を用いて最下層のＬｏＤを判定できる。
また、ＬｏＤの各層の閾値の値を図７８に示すように上位層ほど大きく設定することで、上位層（ＬｏＤ０に近い層）ほど三次元点間の距離が離れた疎点群（ｓｐａｒｓｅ）となり、下位層ほど三次元点間の距離が近い密点群（ｄｅｎｓｅ）となる。なお、図７８に示す例では、ＬｏＤ０が最上位層である。
また、各ＬｏＤを設定する際の初期三次元点の選択方法は、位置情報符号化時の符号化順に依存してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、ＬｏＤ０の初期点ａ０として、位置情報符号化時に最初に符号化された三次元点を選択し、初期点ａ０を基点に、点ａ１、点ａ２を選択してＬｏＤ０を構成する。そして、三次元データ符号化装置は、ＬｏＤ１の初期点ｂ０として、ＬｏＤ０に属していない三次元点の中で、最も早く位置情報が符号化された三次元点を選択してもよい。つまり、三次元データ符号化装置は、ＬｏＤｎの初期点ｎ０として、ＬｏＤｎの上層（ＬｏＤ０～ＬｏＤｎ－１）に属していない三次元点の中で、最も早く位置情報が符号化された三次元点を選択してもよい。これにより、三次元データ復号装置は、復号時に同様の初期点選択方法を用いることで、符号化時と同一のＬｏＤを構成できるので、ビットストリームを適切に復号できる。具体的には、三次元データ復号装置は、ＬｏＤｎの初期点ｎ０として、ＬｏＤｎの上層に属していない三次元点の中で、最も早く位置情報が復号された三次元点を選択する。
以下、三次元点の属性情報の予測値を、ＬｏＤの情報を用いて生成する手法について説明する。例えば、三次元データ符号化装置は、ＬｏＤ０に含まれる三次元点から順に符号化する場合、ＬｏＤ１に含まれる対象三次元点を、ＬｏＤ０及びＬｏＤ１に含まれる符号化かつ復号済み（以下、単に「符号化済み」とも記す）の属性情報を用いて生成する。このように、三次元データ符号化装置は、ＬｏＤｎに含まれる三次元点の属性情報の予測値を、ＬｏＤｎ’（ｎ’＜＝ｎ）に含まれる符号化済みの属性情報を用いて生成する。つまり、三次元データ符号化装置は、ＬｏＤｎに含まれる三次元点の属性情報の予測値の算出に、ＬｏＤｎの下層に含まれる三次元点の属性情報を用いない。
例えば、三次元データ符号化装置は、三次元点の属性情報の予測値を、符号化対象の対象三次元点の周辺の符号化済みの三次元点のうち、Ｎ個以下の三次元点の属性値の平均を算出することで生成する。また、三次元データ符号化装置は、Ｎの値を、ビットストリームのヘッダ等に付加してもよい。なお、三次元データ符号化装置は、Ｎの値を三次元点毎に変更し、三次元点毎にＮの値を付加してもよい。これにより、三次元点毎に適切なＮを選択することができるので、予測値の精度を向上できる。よって、予測残差を小さくできる。また、三次元データ符号化装置は、Ｎの値をビットストリームのヘッダに付加し、ビットストリーム内でＮの値を固定してもよい。これにより、三次元点毎にＮの値を符号化、又は復号する必要がなくなるので、処理量を削減できる。また、三次元データ符号化装置は、ＬｏＤ毎にＮの値を別々に符号化してもよい。これによりＬｏＤ毎に適切なＮを選択することで符号化効率を向上できる。
または、三次元データ符号化装置は、三次元点の属性情報の予測値を、周囲の符号化済みのＮ個の三次元点の属性情報の重み付け平均値により算出してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、対象三次元点と周囲のＮ個の三次元点とのそれぞれの距離情報を用いて重みを算出する。
三次元データ符号化装置は、ＬｏＤ毎にＮの値を別々に符号化する場合、例えばＬｏＤの上位層ほどＮの値を大きく設定し、下位層ほどＮの値を小さく設定する。ＬｏＤの上位層では属する三次元点間の距離が離れるため、Ｎの値を大きく設定して複数の周囲の三次元点を選択して平均化することで予測精度を向上できる可能性がある。また、ＬｏＤの下位層では属する三次元点間の距離が近いため、Ｎの値を小さく設定して平均化の処理量を抑えつつ、効率的な予測を行うことが可能となる。
図７９は、予測値に用いる属性情報の例を示す図である。上述したように、ＬｏＤＮに含まれる点Ｐの予測値は、ＬｏＤＮ’（Ｎ’＜＝Ｎ）に含まれる符号化済みの周囲点Ｐ’を用いて生成される。ここで、周囲点Ｐ’は、点Ｐとの距離に基づき選択される。例えば、図７９に示す点ｂ２の属性情報の予測値は、点ａ０、ａ１、ａ２、ｂ０、ｂ１の属性情報を用いて生成される。
上述したＮの値に応じて、選択される周囲点は変化する。例えばＮ＝５の場合は点ｂ２の周囲点としてａ０、ａ１、ａ２、ｂ０、ｂ１が選択される。Ｎ＝４の場合は距離情報を元に点ａ０、ａ１、ａ２、ｂ１を選択される。
予測値は、距離依存の重み付け平均により算出される。例えば、図７９に示す例では、点ａ２の予測値ａ２ｐは、（式Ｈ２）及び（式Ｈ３）に示すように、点ａ０及び点ａ１の属性情報の重み付け平均により算出される。なお、Ａｉは点ａｉの属性情報の値である。
Figure 0007358376000002
また、点ｂ２の予測値ｂ２ｐは、（式Ｈ４）～（式Ｈ６）に示すように、点ａ０、ａ１、ａ２、ｂ０、ｂ１の属性情報の重み付け平均により算出される。なお、Ｂｉは点ｂｉの属性情報の値である。
Figure 0007358376000003
また、三次元データ符号化装置は、三次元点の属性情報の値と、周囲点から生成した予測値との差分値（予測残差）を算出し、算出した予測残差を量子化してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、予測残差を量子化スケール（量子化ステップとも呼ぶ）で除算することで量子化を行う。この場合、量子化スケールが小さいほど量子化によって発生しうる誤差（量子化誤差）が小さくなる。逆に量子化スケールが大きいほど量子化誤差は大きくなる。
なお、三次元データ符号化装置は、使用する量子化スケールをＬｏＤ毎に変えてもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、上位層ほど量子化スケールを小さくし、下位層ほど量子化スケールを大きくする。上位層に属する三次元点の属性情報の値は、下位層に属する三次元点の属性情報の予測値として使用される可能性があるため、上位層の量子化スケールを小さくして上位層で発生しうる量子化誤差を抑え、予測値の精度を高めることで符号化効率を向上できる。なお、三次元データ符号化装置は、ＬｏＤ毎に使用する量子化スケールをヘッダ等に付加してもよい。これにより、三次元データ復号装置は、正しく量子化スケールを復号できるので、ビットストリームを適切に復号できる。
また、三次元データ符号化装置は、量子化後の予測残差である符号付整数値（符号付量子化値）を符号なし整数値（符号なし量子化値）に変換してもよい。これにより予測残差をエントロピー符号化する場合に、負の整数の発生を考慮する必要がなくなる。なお、三次元データ符号化装置は、必ずしも符号付整数値を符号なし整数値に変換する必要はなく、例えば符号ビットを別途エントロピー符号化してもよい。
予測残差は、元の値から予測値を減算することにより算出される。例えば、点ａ２の予測残差ａ２ｒは、（式Ｈ７）に示すように、点ａ２の属性情報の値Ａ２から、点ａ２の予測値ａ２ｐを減算することで算出される。点ｂ２の予測残差ｂ２ｒは、（式Ｈ８）に示すように、点ｂ２の属性情報の値Ｂ２から、点ｂ２の予測値ｂ２ｐを減算することで算出される。
ａ２ｒ＝Ａ２－ａ２ｐ ・・・（式Ｈ７）
ｂ２ｒ＝Ｂ２－ｂ２ｐ ・・・（式Ｈ８）
また、予測残差は、ＱＳ（量子化ステップ（Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ Ｓｔｅｐ））で除算されることで量子化される。例えば、点ａ２の量子化値ａ２ｑは、（式Ｈ９）により算出される。点ｂ２の量子化値ｂ２ｑは、（式Ｈ１０）により算出される。ここで、ＱＳ＿ＬｏＤ０は、ＬｏＤ０用のＱＳであり、ＱＳ＿ＬｏＤ１は、ＬｏＤ１用のＱＳである。つまり、ＬｏＤに応じてＱＳが変更されてもよい。
ａ２ｑ＝ａ２ｒ／ＱＳ＿ＬｏＤ０ ・・・（式Ｈ９）
ｂ２ｑ＝ｂ２ｒ／ＱＳ＿ＬｏＤ１ ・・・（式Ｈ１０）
また、三次元データ符号化装置は、以下のように、上記量子化値である符号付整数値を符号なし整数値に変換する。三次元データ符号化装置は、符号付整数値ａ２ｑが０より小さい場合、符号なし整数値ａ２ｕを－１－（２×ａ２ｑ）に設定する。三次元データ符号化装置は、符号付整数値ａ２ｑが０以上の場合、符号なし整数値ａ２ｕを２×ａ２ｑに設定する。
同様に、三次元データ符号化装置は、符号付整数値ｂ２ｑが０より小さい場合、符号なし整数値ｂ２ｕを－１－（２×ｂ２ｑ）に設定する。三次元データ符号化装置は、符号付整数値ｂ２ｑが０以上の場合、符号なし整数値ｂ２ｕを２×ｂ２ｑに設定する。
また、三次元データ符号化装置は、量子化後の予測残差（符号なし整数値）を、エントロピー符号化によって符号化してもよい。例えば符号なし整数値を二値化したうえで、二値の算術符号化を適用してもよい。
なお、この場合、三次元データ符号化装置は、予測残差の値に応じて二値化方法を切替えてもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、予測残差ｐｕが閾値Ｒ＿ＴＨより小さい場合は、閾値Ｒ＿ＴＨを表現するために必要な固定ビット数で予測残差ｐｕを二値化する。また、三次元データ符号化装置は、予測残差ｐｕが閾値Ｒ＿ＴＨ以上の場合は、閾値Ｒ＿ＴＨの二値化データと（ｐｕ－Ｒ＿ＴＨ）の値を指数ゴロム（Ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ－Ｇｏｌｏｍｂ）等を用いて二値化する。
例えば、三次元データ符号化装置は、閾値Ｒ＿ＴＨが６３であり、予測残差ｐｕが６３より小さい場合は、予測残差ｐｕを６ｂｉｔで二値化する。また、三次元データ符号化装置は、予測残差ｐｕが６３以上である場合は、閾値Ｒ＿ＴＨの二値データ（１１１１１１）と（ｐｕ－６３）とを指数ゴロムを用いて二値化することで算術符号化を行う。
より具体的な例では、三次元データ符号化装置は、予測残差ｐｕが３２である場合、６ｂｉｔの二値データ（１０００００）を生成し、このビット列を算術符号化する。また、三次元データ符号化装置は、予測残差ｐｕが６６の場合、閾値Ｒ＿ＴＨの二値データ（１１１１１１）と値３（６６－６３）を指数ゴロムで表したビット列（００１００）とを生成し、このビット列（１１１１１１＋００１００）を算術符号化する。
このように、三次元データ符号化装置は、予測残差の大きさに応じて二値化の方法を切替えることで、予測残差が大きくなった場合の二値化ビット数の急激な増加を抑えながら符号化することが可能となる。なお、三次元データ符号化装置は、閾値Ｒ＿ＴＨをビットストリームのヘッダ等に付加してもよい。
例えば、高ビットレートで符号化が行われる場合、つまり、量子化スケールが小さい場合、量子化誤差が小さく予測精度が高くなり、結果として予測残差が大きくならない可能性がある。よって、この場合には、三次元データ符号化装置は、閾値Ｒ＿ＴＨを大きく設定する。これにより、閾値Ｒ＿ＴＨの二値化データを符号化する可能性が低くなり、符号化効率が向上する。逆に、低ビットレートで符号化が行われる場合、つまり、量子化スケールが大きい場合、量子化誤差が大きく予測精度が悪くなり、結果として予測残差が大きくなる可能性がある。よって、この場合には、三次元データ符号化装置は、閾値Ｒ＿ＴＨを小さく設定する。これにより、二値化データの急激なビット長増加を防ぐことができる。
また、三次元データ符号化装置は、ＬｏＤ毎に閾値Ｒ＿ＴＨを切り替え、ＬｏＤ毎の閾値Ｒ＿ＴＨをヘッダ等に付加してもよい。つまり、三次元データ符号化装置は、ＬｏＤ毎に二値化の方法を切替えてもよい。例えば、上位層では三次元点間の距離が遠いため、予測精度が悪く結果として予測残差が大きくなる可能性がある。よって、三次元データ符号化装置は、上位層に対しては閾値Ｒ＿ＴＨを小さく設定することで二値化データの急激なビット長増加を防ぐ。また、下位層では三次元点間の距離が近いため、予測精度が高く結果として予測残差が小さくなる可能性がある。よって、三次元データ符号化装置は、階層に対しては閾値Ｒ＿ＴＨを大きく設定することで符号化効率を向上する。
図８０は、指数ゴロム符号の一例を示す図であって、二値化前の値（多値）と、二値化後のビット（符号）との関係を示す図である。なお、図８０に示す０と１とを反転させてもよい。
また、三次元データ符号化装置は、予測残差の二値化データに算術符号化を適用する。これにより、符号化効率を向上できる。なお、算術符号化の適用時に、二値化データのうち、ｎビットで二値化した部分であるｎビット符号（ｎ－ｂｉｔ ｃｏｄｅ）と、指数ゴロムを用いて二値化した部分である残り符号（ｒｅｍａｉｎｉｎｇ ｃｏｄｅ）とで、各ビットの０と１の出現確率の傾向は異なる可能性がある。よって、三次元データ符号化装置は、ｎビット符号と残り符号とで、算術符号化の適用方法を切替えてもよい。
例えば、三次元データ符号化装置は、ｎビット符号に対しては、ビット毎に異なる符号化テーブル（確率テーブル）を用いて算術符号化を行う。この際、三次元データ符号化装置は、ビット毎に使用する符号化テーブルの数を変えてもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、ｎビット符号の先頭ビットｂ０には１個の符号化テーブルを用いて算術符号化を行う。また、三次元データ符号化装置は、次のビットｂ１に対しては２個の符号化テーブルを用いる。また、三次元データ符号化装置は、ｂ０の値（０又は１）に応じてビットｂ１の算術符号化に用いる符号化テーブルを切替える。同様に、三次元データ符号化装置は、更に次のビットｂ２に対しては４個の符号化テーブルを用いる。また、三次元データ符号化装置は、ｂ０及びｂ１の値（０～３）に応じて、ビットｂ２の算術符号化に用いる符号化テーブルを切替える。
このように、三次元データ符号化装置は、ｎビット符号の各ビットｂｎ－１を算術符号化する際に、２ｎ－１個の符号化テーブルを用いる。また、三次元データ符号化装置は、ｂｎ－１より前のビットの値（発生パターン）に応じて、使用する符号化テーブルを切替える。これにより、三次元データ符号化装置は、ビット毎に適切な符号化テーブルを使用できるので、符号化効率を向上できる。
なお、三次元データ符号化装置は、各ビットで使用する符号化テーブルの数を削減してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、各ビットｂｎ－１を算術符号化する際に、ｂｎ－１より前のｍビット（ｍ＜ｎ－１）の値（発生パターン）に応じて２ｍ個の符号化テーブルを切替えてもよい。これにより各ビットで使用する符号化テーブルの数を抑えつつ、符号化効率を向上できる。なお、三次元データ符号化装置は、各符号化テーブルにおける０と１の発生確率を、実際に発生した二値化データの値に応じて更新してもよい。また、三次元データ符号化装置は、一部のビットの符号化テーブルにおける０と１の発生確率を固定化してもよい。これにより、発生確率の更新回数を抑制できるので処理量を削減できる。
例えば、ｎビット符号がｂ０ｂ１ｂ２…ｂｎ－１である場合、ｂ０用の符号化テーブルは１個（ＣＴｂ０）である。ｂ１用の符号化テーブルは２個（ＣＴｂ１０、ＣＴｂ１１）である。また、ｂ０の値（０～１）に応じて使用する符号化テーブルが切替えられる。ｂ２用の符号化テーブルは、４個（ＣＴｂ２０、ＣＴｂ２１、ＣＴｂ２２、ＣＴｂ２３）である。また、ｂ０及びｂ１の値（０～３）に応じて使用する符号化テーブルが切替えられる。ｂｎ－１用の符号化テーブルは２ｎ－１個（ＣＴｂｎ０、ＣＴｂｎ１、…、ＣＴｂｎ（２ｎ－１－１））である。また、ｂ０ｂ１…ｂｎ－２の値（０～２ｎ－１－１）に応じて使用する符号化テーブルを切替えられる。
なお、三次元データ符号化装置は、ｎビット符号に対しては、二値化せずに０～２ｎ－１の値を設定するｍ－ａｒｙによる算術符号化（ｍ＝２ｎ）を適用してもよい。また、三次元データ符号化装置が、ｎビット符号をｍ－ａｒｙで算術符号化する場合は、三次元データ復号装置もｍ－ａｒｙの算術復号によりｎビット符号を復元してもよい。
図８１は、例えば、残り符号が指数ゴロム符号の場合の処理を説明するための図である。指数ゴロムを用いて二値化した部分である残り符号は、図８１に示すようにｐｒｅｆｉｘ部とｓｕｆｆｉｘ部とを含む。例えば、三次元データ符号化装置は、ｐｒｅｆｉｘ部とｓｕｆｆｉｘ部とで符号化テーブルを切替える。つまり、三次元データ符号化装置は、ｐｒｅｆｉｘ部に含まれる各ビットを、ｐｒｅｆｉｘ用の符号化テーブルを用いて算術符号化し、ｓｕｆｆｉｘ部に含まれる各ビットを、ｓｕｆｆｉｘ用の符号化テーブルを用いて算術符号化する。
なお、三次元データ符号化装置は、各符号化テーブルにおける０と１の発生確率を、実際に発生した二値化データの値に応じて更新してもよい。または、三次元データ符号化装置は、どちらかの符号化テーブルにおける０と１の発生確率を固定化してもよい。これにより、発生確率の更新回数を抑制できるので処理量を削減できる。例えば、三次元データ符号化装置は、ｐｒｅｆｉｘ部に対して発生確率を更新し、ｓｕｆｆｉｘ部に対して発生確率を固定化してもよい。
また、三次元データ符号化装置は、量子化後の予測残差を、逆量子化及び再構成することで復号し、復号した予測残差である復号値を符号化対象の三次元点以降の予測に利用する。具体的には、三次元データ符号化装置は、量子化後の予測残差（量子化値）に量子化スケールを乗算することで逆量子化値を算出し、逆量子化値と予測値とを加算して復号値（再構成値）を得る。
例えば、点ａ２の逆量子化値ａ２ｉｑは、点ａ２の量子化値ａ２ｑを用いて（式Ｈ１１）により算出される。点ｂ２の逆量子化値ｂ２ｉｑは、点ｂ２の量子化値ｂ２ｑを用いて（式Ｈ１２）により算出される。ここで、ＱＳ＿ＬｏＤ０は、ＬｏＤ０用のＱＳであり、ＱＳ＿ＬｏＤ１は、ＬｏＤ１用のＱＳである。つまり、ＬｏＤに応じてＱＳが変更されてもよい。
ａ２ｉｑ＝ａ２ｑ×ＱＳ＿ＬｏＤ０ ・・・（式Ｈ１１）
ｂ２ｉｑ＝ｂ２ｑ×ＱＳ＿ＬｏＤ１ ・・・（式Ｈ１２）
例えば、点ａ２の復号値ａ２ｒｅｃは、（式Ｈ１３）に示すように、点ａ２の逆量子化値ａ２ｉｑに、点ａ２の予測値ａ２ｐを加算することで算出される。点ｂ２の復号値ｂ２ｒｅｃは、（式Ｈ１４）に示すように、点ｂ２の逆量子化値ｂ２ｉｑに、点ｂ２の予測値ｂ２ｐを加算することで算出される。
ａ２ｒｅｃ＝ａ２ｉｑ＋ａ２ｐ ・・・（式Ｈ１３）
ｂ２ｒｅｃ＝ｂ２ｉｑ＋ｂ２ｐ ・・・（式Ｈ１４）
以下、本実施の形態に係るビットストリームのシンタックス例を説明する。図８２は、本実施の形態に係る属性ヘッダ（ａｔｔｒｉｂｕｔｅ＿ｈｅａｄｅｒ）のシンタックス例を示す図である。属性ヘッダは、属性情報のヘッダ情報である。図８２に示すように、属性ヘッダは、階層数情報（ＮｕｍＬｏＤ）と、三次元点数情報（ＮｕｍＯｆＰｏｉｎｔ［ｉ］）と、階層閾値（Ｔｈｒｅｓ＿Ｌｏｄ［ｉ］）と、周囲点数情報（ＮｕｍＮｅｉｇｈｂｏｒＰｏｉｎｔ［ｉ］）と、予測閾値（ＴＨｄ［ｉ］）と、量子化スケール（ＱＳ［ｉ］）と、二値化閾値（Ｒ＿ＴＨ［ｉ］）とを含む。
階層数情報（ＮｕｍＬｏＤ）は、用いられるＬｏＤの階層数を示す。
三次元点数情報（ＮｕｍＯｆＰｏｉｎｔ［ｉ］）は、階層ｉに属する三次元点の数を示す。なお、三次元データ符号化装置は、三次元点の総数を示す三次元点総数情報（ＡｌｌＮｕｍＯｆＰｏｉｎｔ）を別のヘッダに付加してもよい。この場合、三次元データ符号化装置は、最下層に属する三次元点の数を示すＮｕｍＯｆＰｏｉｎｔ［ＮｕｍＬｏＤ－１］をヘッダに付加しなくてもよい。この場合、三次元データ復号装置は、（式Ｈ１５）によりＮｕｍＯｆＰｏｉｎｔ［ＮｕｍＬｏＤ－１］を算出できる。これにより、ヘッダの符号量を削減できる。
Figure 0007358376000004
階層閾値（Ｔｈｒｅｓ＿Ｌｏｄ［ｉ］）は、階層ｉの設定に用いられる閾値である。三次元データ符号化装置及び三次元データ復号装置は、ＬｏＤｉ内の各点の間の距離が閾値Ｔｈｒｅｓ＿ＬｏＤ［ｉ］より大きくなるようにＬｏＤｉを構成する。また、三次元データ符号化装置は、Ｔｈｒｅｓ＿Ｌｏｄ［ＮｕｍＬｏＤ－１］（最下層）の値をヘッダに付加しなくてもよい。この場合、三次元データ復号装置は、Ｔｈｒｅｓ＿Ｌｏｄ［ＮｕｍＬｏＤ－１］の値を０と推定する。これによりヘッダの符号量を削減できる。
周囲点数情報（ＮｕｍＮｅｉｇｈｏｒＰｏｉｎｔ［ｉ］）は、階層ｉに属する三次元点の予測値の生成に用いる周囲の点数の上限値を示す。三次元データ符号化装置は、周囲の点数ＭがＮｕｍＮｅｉｇｈｏｒＰｏｉｎｔ［ｉ］に満たない場合（Ｍ＜ＮｕｍＮｅｉｇｈｏｒＰｏｉｎｔ［ｉ］）は、Ｍ個の周囲の点数を用いて予測値を算出してもよい。また、三次元データ符号化装置は、各ＬｏＤでＮｕｍＮｅｉｇｈｏｒＰｏｉｎｔ［ｉ］の値を分ける必要がない場合は、全てのＬｏＤで使用される１個の周囲点数情報（ＮｕｍＮｅｉｇｈｏｒＰｏｉｎｔ）をヘッダに付加してもよい。
予測閾値（ＴＨｄ［ｉ］）は、階層ｉにて符号化又は復号対象の対象三次元点の予測に用いる周囲の三次元点と対象三次元点との距離の上限値を示す。三次元データ符号化装置及び三次元データ復号装置は、対象三次元点からの距離がＴＨｄ［ｉ］より離れている三次元点を予測に用いない。なお、三次元データ符号化装置は、各ＬｏＤでＴＨｄ［ｉ］の値を分ける必要がない場合は、全てのＬｏＤで使用される１個の予測閾値（ＴＨｄ）をヘッダに付加してもよい。
量子化スケール（ＱＳ［ｉ］）は、階層ｉの量子化及び逆量子化で用いられる量子化スケールを示す。
二値化閾値（Ｒ＿ＴＨ［ｉ］）は、階層ｉに属する三次元点の予測残差の二値化方法を切替えるための閾値である。例えば、三次元データ符号化装置は、予測残差が閾値Ｒ＿ＴＨより小さい場合は、固定ビット数で予測残差ｐｕを二値化し、予測残差が閾値Ｒ＿ＴＨ以上の場合は、閾値Ｒ＿ＴＨの二値化データと（ｐｕ－Ｒ＿ＴＨ）の値を、指数ゴロムを用いて二値化する。なお、各ＬｏＤでＲ＿ＴＨ［ｉ］の値を切替える必要がない場合は、三次元データ符号化装置は、全てのＬｏＤで使用される１個の二値化閾値（Ｒ＿ＴＨ）をヘッダに付加してもよい。
なお、Ｒ＿ＴＨ［ｉ］はｎｂｉｔで表せる最大値であってもよい。例えば６ｂｉｔではＲ＿ＴＨは６３であり、８ｂｉｔではＲ＿ＴＨは２５５である。また、三次元データ符号化装置は、二値化閾値としてｎｂｉｔで表せる最大値を符号化する代わりに、ビット数を符号化してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、Ｒ＿ＴＨ［ｉ］＝６３の場合は値６を、Ｒ＿ＴＨ［ｉ］＝２５５の場合は値８をヘッダに付加してもよい。また、三次元データ符号化装置は、Ｒ＿ＴＨ［ｉ］を表すビット数の最小値（最小ビット数）を定義し、最小値からの相対ビット数をヘッダに付加してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、Ｒ＿ＴＨ［ｉ］＝６３で最小ビット数が６の場合は値０をヘッダに付加し、Ｒ＿ＴＨ［ｉ］＝２５５で最小ビット数が６の場合は値２をヘッダに付加してもよい。
また、三次元データ符号化装置は、ＮｕｍＬｏＤ、Ｔｈｒｅｓ＿Ｌｏｄ［ｉ］、ＮｕｍＮｅｉｇｈｂｏｒＰｏｉｎｔ［ｉ］、ＴＨｄ［ｉ］、ＱＳ［ｉ］及びＲ＿ＴＨ［ｉ］の少なくとも一つをエントロピー符号化してヘッダに付加してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、各値を二値化して算術符号化してもよい。また、三次元データ符号化装置は、処理量を抑えるために各値を固定長で符号化してもよい。
また、三次元データ符号化装置は、ＮｕｍＬｏＤ、Ｔｈｒｅｓ＿Ｌｏｄ［ｉ］、ＮｕｍＮｅｉｇｈｂｏｒＰｏｉｎｔ［ｉ］、ＴＨｄ［ｉ］、ＱＳ［ｉ］、及びＲ＿ＴＨ［ｉ］の少なくとも一つをヘッダに付加しなくてもよい。例えば、これらのうちの少なくとも一つの値が、規格等のｐｒｏｆｉｌｅ又はｌｅｖｅｌ等で規定されてもよい。これによりヘッダのビット量を削減することができる。
図８３は、本実施の形態に係る属性データ（ａｔｔｒｉｂｕｔｅ＿ｄａｔａ）のシンタックス例を示す図である。この属性データは、複数の三次元点の属性情報の符号化データを含む。図８３に示すように属性データは、ｎビット符号（ｎ－ｂｉｔ ｃｏｄｅ）と、残り符号（ｒｅｍａｉｎｉｎｇ ｃｏｄｅ）とを含む。
ｎビット符号は（ｎ－ｂｉｔ ｃｏｄｅ）は、属性情報の値の予測残差の符号化データ又はその一部である。ｎビット符号のビット長はＲ＿ＴＨ［ｉ］の値に依存する。例えばＲ＿ＴＨ［ｉ］の示す値が６３の場合、ｎビット符号は６ｂｉｔであり、Ｒ＿ＴＨ［ｉ］の示す値が２５５の場合、ｎビット符号は８ｂｉｔである。
残り符号（ｒｅｍａｉｎｉｎｇ ｃｏｄｅ）は、属性情報の値の予測残差の符号化データのうち、指数ゴロムで符号化された符号化データである。この残り符号は、ｎビット符号がＲ＿ＴＨ［ｉ］と同じ場合に符号化又は復号される。また、三次元データ復号装置は、ｎビット符号の値と残り符号の値を加算して予測残差を復号する。なお、ｎビット符号がＲ＿ＴＨ［ｉ］と同じ値でない場合は、残り符号は符号化又は復号されなくてもよい。
以下、三次元データ符号化装置における処理の流れを説明する。図８４は、三次元データ符号化装置による三次元データ符号化処理のフローチャートである。
まず、三次元データ符号化装置は、複数のフレームを結合する（Ｓ５６０１）。例えば、三次元データ符号化装置は、入力された複数のフレームに属する複数の三次元点群を１つの三次元点群に結合する。なお、三次元データ符号化装置は、結合時に、各三次元点群に、各三次元点群が属するフレームを示すフレームインデックスを付加する。
次に、三次元データ符号化装置は、フレーム結合後の位置情報（ｇｅｏｍｅｔｒｙ）を符号化する（Ｓ５６０２）。例えば、三次元データ符号化は、８分木表現を用いて符号化を行う。
三次元データ符号化装置は、位置情報の符号化後に、量子化等によって三次元点の位置が変化した場合に、変化後の三次元点に元の三次元点の属性情報を再割り当てする（Ｓ５６０３）。例えば、三次元データ符号化装置は、位置の変化量に応じて属性情報の値を補間することで再割り当てを行う。例えば、三次元データ符号化装置は、変化後の三次元位置に近い変化前の三次元点をＮ個検出し、Ｎ個の三次元点の属性情報の値を重み付け平均する。例えば、三次元データ符号化装置は、重み付け平均において、変化後の三次元位置から各Ｎ個の三次元までの距離に基づいて重みを決定する。そして、三次元データ符号化装置は、重み付け平均により得られた値を変化後の三次元点の属性情報の値に決定する。また、三次元データ符号化装置は、量子化等によって２個以上の三次元点が同一の三次元位置に変化した場合は、その変化後の三次元点の属性情報の値として、変化前の２個以上の三次元点の属性情報の平均値を割当ててもよい。
次に、三次元データ符号化装置は、再割り当て後の属性情報（Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ）を符号化する（Ｓ５６０４）。ここで、三次元データ符号化装置は、複数の三次元点のそれぞれについて、当該三次元点のフレームインデックスを当該三次元点の属性情報として符号化する。また、例えば、三次元データ符号化装置は、複数種類の属性情報を符号化する場合は、複数種類の属性情報を順に符号化してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、属性情報として、色と反射率とフレームインデックスとを符号化する場合は、色の符号化結果の後に反射率の符号化結果を付加し、かつ、反射率の符号化結果の後にフレームインデックスの符号化結果を付加したビットストリームを生成してもよい。なお、ビットストリームに付加される属性情報の複数の符号化結果の順番は、この順に限らず、どのような順番でもよい。また、三次元データ符号化装置は、フレームインデックスを、色または反射率のような、フレームインデックスと異なる他の属性情報と同じデータ形式で、属性情報として符号化する。このため、符号化データは、フレームインデックスを、フレームインデックスと異なる他の属性情報と同じデータ形式で含む。
また、三次元データ符号化装置は、ビットストリーム内の各属性情報の符号化データ開始場所を示す情報をヘッダ等に付加してもよい。これにより、三次元データ復号装置は、復号が必要な属性情報を選択的に復号できるので、復号が不必要な属性情報の復号処理を省略できる。よって、三次元データ復号装置の処理量を削減できる。また、三次元データ符号化装置は、複数種類の属性情報を並列に符号化し、符号化結果を１つのビットストリームに統合してもよい。これにより、三次元データ符号化装置は、高速に複数種類の属性情報を符号化できる。
図８５は、属性情報符号化処理（Ｓ５６０４）のフローチャートである。まず、三次元データ符号化装置は、ＬｏＤを設定する（Ｓ５６１１）。つまり、三次元データ符号化装置は、各三次元点を複数のＬｏＤのいずれかに割り当てる。
次に、三次元データ符号化装置は、ＬｏＤ単位のループを開始する（Ｓ５６１２）。つまり、三次元データ符号化装置は、ＬｏＤ毎にステップＳ５６１３～Ｓ５６２１の処理を繰り返し行う。
次に、三次元データ符号化装置は、三次元点単位のループを開始する（Ｓ５６１３）。つまり、三次元データ符号化装置は、三次元点毎にステップＳ５６１４～Ｓ５６２０の処理を繰り返し行う。
まず、三次元データ符号化装置は、処理対象の対象三次元点の予測値の算出に用いる、対象三次元点の周囲に存在する三次元点である複数の周囲点を探索する（Ｓ５６１４）。次に、三次元データ符号化装置は、複数の周囲点の属性情報の値の重み付け平均を算出し、得られた値を予測値Ｐに設定する（Ｓ５６１５）。次に、三次元データ符号化装置は、対象三次元点の属性情報と予測値との差分である予測残差を算出する（Ｓ５６１６）。次に、三次元データ符号化装置は、予測残差を量子化することで量子化値を算出する（Ｓ５６１７）。次に、三次元データ符号化装置は、量子化値を算術符号化する（Ｓ５６１８）。
また、三次元データ符号化装置は、量子化値を逆量子化することで逆量子化値を算出する（Ｓ５６１９）。次に、三次元データ符号化装置は、逆量子化値に予測値を加算することで復号値を生成する（Ｓ５６２０）。次に、三次元データ符号化装置は、三次元点単位のループを終了する（Ｓ５６２１）。また、三次元データ符号化装置は、ＬｏＤ単位のループを終了する（Ｓ５６２２）。
以下、上記の三次元データ符号化装置により生成されたビットストリームを復号する三次元データ復号装置における三次元データ復号処理について説明する。
三次元データ復号装置は、三次元データ符号化装置によって生成されたビットストリーム内の属性情報の二値化データを、三次元データ符号化装置と同様の方法で算術復号することで、復号された二値化データを生成する。なお、三次元データ符号化装置において、ｎビットで二値化した部分（ｎビット符号）と、指数ゴロムを用いて二値化した部分（残り符号）とで算術符号化の適用方法を切替えた場合は、三次元データ復号装置は、算術復号適用時に、それに合わせて復号を行う。
例えば、三次元データ復号装置は、ｎビット符号の算術復号方法において、ビット毎に異なる符号化テーブル（復号テーブル）を用いて算術復号を行う。この際、三次元データ復号装置は、ビット毎に使用する符号化テーブルの数を変えてもよい。例えば、ｎビット符号の先頭ビットｂ０には１個の符号化テーブルを用いて算術復号を行う。また、三次元データ復号装置は、次のビットｂ１に対しては２個の符号化テーブルを用いる。また、三次元データ復号装置は、ｂ０の値（０又は１）に応じてビットｂ１の算術復号に用いる符号化テーブルを切替える。同様に、三次元データ復号装置は、更に次のビットｂ２に対しては４個の符号化テーブルを用いる。また、三次元データ復号装置は、ｂ０及びｂ１の値（０～３）に応じて、ビットｂ２の算術復号に用いる符号化テーブルを切替える。
このように、三次元データ復号装置は、ｎビット符号の各ビットｂｎ－１を算術復号する際に、２ｎ－１個の符号化テーブルを用いる。また、三次元データ復号装置は、ｂｎ－１より前のビットの値（発生パターン）に応じて、使用する符号化テーブルを切替える。これにより、三次元データ復号装置は、ビット毎に適切な符号化テーブルを使用して符号化効率を向上したビットストリームを適切に復号できる。
なお、三次元データ復号装置は、各ビットで使用する符号化テーブルの数を削減してもよい。例えば、三次元データ復号装置は、各ビットｂｎ－１を算術復号する際に、ｂｎ－１より前のｍビット（ｍ＜ｎ－１）の値（発生パターン）に応じて２ｍ個の符号化テーブルを切替えてもよい。これにより、三次元データ復号装置は、各ビットで使用する符号化テーブルの数を抑えつつ、符号化効率を向上したビットストリームを適切に復号できる。なお、三次元データ復号装置は、各符号化テーブルにおける０と１の発生確率を、実際に発生した二値化データの値に応じて更新してもよい。また、三次元データ復号装置は、一部のビットの符号化テーブルにおける０と１の発生確率を固定化してもよい。これにより、発生確率の更新回数を抑制できるので処理量を削減できる。
例えば、ｎビット符号がｂ０ｂ１ｂ２…ｂｎ－１である場合、ｂ０用の符号化テーブルは１個（ＣＴｂ０）である。ｂ１用の符号化テーブルは２個（ＣＴｂ１０、ＣＴｂ１１）である。また、ｂ０の値（０～１）に応じて符号化テーブルが切替えられる。ｂ２用の符号化テーブルは４個（ＣＴｂ２０、ＣＴｂ２１、ＣＴｂ２２、ＣＴｂ２３）である。また、ｂ０及びｂ１の値（０～３）に応じて符号化テーブルが切替えられる。ｂｎ－１用の符号化テーブルは、２ｎ－１個（ＣＴｂｎ０、ＣＴｂｎ１、…、ＣＴｂｎ（２ｎ－１－１））である。また、ｂ０ｂ１…ｂｎ－２の値（０～２ｎ－１－１）に応じて符号化テーブルが切替えられる。
図８６は、例えば、残り符号が指数ゴロム符号である場合の処理を説明するための図である。三次元データ符号化装置が指数ゴロムを用いて二値化して符号化した部分（残り符号）は、図８６に示すようにｐｒｅｆｉｘ部とｓｕｆｆｉｘ部とを含む。例えば、三次元データ復号装置は、ｐｒｅｆｉｘ部とｓｕｆｆｉｘ部とで符号化テーブルを切替える。つまり、三次元データ復号装置は、ｐｒｅｆｉｘ部に含まれる各ビットを、ｐｒｅｆｉｘ用の符号化テーブルを用いて算術復号し、ｓｕｆｆｉｘ部に含まれる各ビットを、ｓｕｆｆｉｘ用の符号化テーブルを用いて算術復号する。
なお、三次元データ復号装置は、各符号化テーブルにおける０と１の発生確率を、復号時に発生した二値化データの値に応じて更新してもよい。または、三次元データ復号装置は、どちらかの符号化テーブルにおける０と１の発生確率を固定化してもよい。これにより、発生確率の更新回数を抑制できるので処理量を削減できる。例えば、三次元データ復号装置は、ｐｒｅｆｉｘ部に対して発生確率を更新し、ｓｕｆｆｉｘ部に対して発生確率を固定化してもよい。
また、三次元データ復号装置は、算術復号した予測残差の二値化データを、三次元データ符号化装置で用いられた符号化方法に合わせて多値化することで量子化後の予測残差（符号なし整数値）を復号する。三次元データ復号装置は、まずｎビット符号の二値化データを算術復号することで復号したｎビット符号の値を算出する。次に、三次元データ復号装置は、ｎビット符号の値とＲ＿ＴＨの値とを比較する。
三次元データ復号装置は、ｎビット符号の値とＲ＿ＴＨの値とが一致した場合、指数ゴロムで符号化されたビットが次に存在すると判定し、指数ゴロムで符号化された二値化データである残り符号を算術復号する。そして、三次元データ復号装置は、復号した残り符号から、残り符号とその値との関係を示す逆引きテーブルを用いて残り符号の値を算出する。図８７は、残り符号とその値との関係を示す逆引きテーブルの例を示す図である。次に、三次元データ復号装置は、得られた残り符号の値をＲ＿ＴＨに加算することで多値化された量子化後の予測残差を得る。
一方、三次元データ復号装置は、ｎビット符号の値とＲ＿ＴＨの値とが一致しない（Ｒ＿ＴＨより値が小さい）場合、ｎビット符号の値をそのまま、多値化された量子化後の予測残差に決定する。これにより、三次元データ復号装置は、三次元データ符号化装置で予測残差の値に応じて二値化方法を切替えて生成したビットストリームを適切に復号できる。
なお、三次元データ復号装置は、閾値Ｒ＿ＴＨがビットストリームのヘッダ等に付加されている場合は、閾値Ｒ＿ＴＨの値をヘッダから復号し、復号した閾値Ｒ＿ＴＨの値を用いて復号方法を切替えてもよい。また、三次元データ復号装置は、ＬｏＤ毎に閾値Ｒ＿ＴＨがヘッダ等に付加されている場合、ＬｏＤ毎に復号した閾値Ｒ＿ＴＨを用いて復号方法を切替える。
例えば、閾値Ｒ＿ＴＨが６３であり、復号したｎビット符号の値が６３である場合、三次元データ復号装置は、残り符号を指数ゴロムにより復号することで残り符号の値を得る。例えば、図８７に示す例では、残り符号が００１００であり、残り符号の値として３が得られる。次に、三次元データ復号装置は、閾値Ｒ＿ＴＨの値６３と、残り符号の値３とを加算することで予測残差の値６６を得る。
また、復号したｎビット符号の値が３２である場合、三次元データ復号装置は、ｎビット符号の値３２を予測残差の値に設定する。
また、三次元データ復号装置は、復号した量子化後の予測残差を、例えば、三次元データ符号化装置における処理と逆の処理により、符号なし整数値から符号付整数値に変換する。これにより、三次元データ復号装置は、予測残差をエントロピー符号化する場合に、負の整数の発生を考慮せずに生成したビットストリームを適切に復号できる。なお、三次元データ復号装置は、必ずしも符号なし整数値を符号付整数値に変換する必要はなく、例えば符号ビットを別途エントロピー符号化して生成されたビットストリームを復号する場合は、符号ビットを復号してもよい。
三次元データ復号装置は、符号付整数値に変換した量子化後の予測残差を、逆量子化及び再構成によって復号することで復号値を生成する。また、三次元データ復号装置は、生成した復号値を、復号対象の三次元点以降の予測に利用する。具体的には、三次元データ復号装置は、量子化後の予測残差に、復号した量子化スケールを乗算することで逆量子化値を算出し、逆量子化値と予測値とを加算して復号値を得る。
復号された符号なし整数値（符号なし量子化値）は、以下の処理により符号付整数値に変換される。三次元データ復号装置は、復号された符号なし整数値ａ２ｕのＬＳＢ（ｌｅａｓｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｂｉｔ）が１である場合、符号付整数値ａ２ｑを－（（ａ２ｕ＋１）＞＞１）に設定する。三次元データ復号装置は、符号なし整数値ａ２ｕのＬＳＢが１でない場合、符号付整数値ａ２ｑを（ａ２ｕ＞＞１）に設定する。
同様に、三次元データ復号装置は、復号された符号なし整数値ｂ２ｕのＬＳＢが１である場合、符号付整数値ｂ２ｑを－（（ｂ２ｕ＋１）＞＞１）に設定する。三次元データ復号装置は、符号なし整数値ｎ２ｕのＬＳＢが１でない場合、符号付整数値ｂ２ｑを（ｂ２ｕ＞＞１）に設定する。
また、三次元データ復号装置による逆量子化及び再構成処理の詳細は、三次元データ符号化装置における逆量子化及び再構成処理と同様である。
以下、三次元データ復号装置における処理の流れを説明する。図８８は、三次元データ復号装置による三次元データ復号処理のフローチャートである。まず、三次元データ復号装置は、ビットストリームから位置情報（ｇｅｏｍｅｔｒｙ）を復号する（Ｓ５６３１）。例えば、三次元データ復号装置は、８分木表現を用いて復号を行う。
次に、三次元データ復号装置は、ビットストリームから属性情報（Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ）を復号する（Ｓ５６３２）。例えば、三次元データ復号装置は、複数種類の属性情報を復号する場合は、複数種類の属性情報を順に復号してもよい。例えば、三次元データ復号装置は、属性情報として色と反射率とフレームインデックスとを復号する場合は、ビットストリームに付加されている順に従い、色の符号化結果と反射率の符号化結果とフレームインデックスの符号化結果とを復号する。例えば、ビットストリームにおいて、色の符号化結果の後に反射率の符号化結果が付加されている場合、三次元データ復号装置は、色の符号化結果を復号し、その後に反射率の符号化結果を復号する。また、ビットストリームにおいて、反射率の符号化結果の後にフレームインデックスの符号化結果が付加されている場合、三次元データ復号装置は、反射率の符号化結果の復号の後のフレームインデックスの符号化結果を復号する。なお、三次元データ復号装置は、ビットストリームに付加される属性情報の符号化結果をどのような順番で復号してもよい。
また、三次元データ復号装置は、ビットストリーム内の各属性情報の符号化データ開始場所を示す情報を、ヘッダ等を復号することで取得してもよい。これにより、三次元データ復号装置は、復号が必要な属性情報を選択的に復号できるので、復号が不必要な属性情報の復号処理を省略できる。よって、三次元データ復号装置の処理量を削減できる。また、三次元データ復号装置は、複数種類の属性情報を並列に復号し、復号結果を１つの三次元点群に統合してもよい。これにより、三次元データ復号装置は、高速に複数種類の属性情報を復号できる。
次に、三次元データ復号装置は、復号した三次元点群を各三次元点の位置情報と共に復号されたフレームインデックスの値を元に複数のフレームに分割する（Ｓ５６３３）。三次元データ復号装置は、例えば復号した三次元点ａのフレームインデックスが０の場合は、フレーム０に三次元点ａの位置情報および属性情報を加え、復号した三次元点ｂのフレームインデックスが１の場合は、フレーム１に三次元点ｂの位置情報および属性情報を加えることで、復号により得られた三次元点群を異なる複数のフレームにそれぞれ属する複数の三次元点群に分割する。
図８９は、属性情報復号処理（Ｓ５６３２）のフローチャートである。まず、三次元データ復号装置は、ＬｏＤを設定する（Ｓ５６４１）。つまり、三次元データ復号装置は、復号された位置情報を有する複数の三次元点の各々を複数のＬｏＤのいずれかに割り当てる。例えば、この割り当て方法は、三次元データ符号化装置で用いられた割り当て方法と同じ方法である。
次に、三次元データ復号装置は、ＬｏＤ単位のループを開始する（Ｓ５６４２）。つまり、三次元データ復号装置は、ＬｏＤ毎にステップＳ５６４３～Ｓ５６４９の処理を繰り返し行う。
次に、三次元データ復号装置は、三次元点単位のループを開始する（Ｓ５６４３）。つまり、三次元データ復号装置は、三次元点毎にステップＳ５６４４～Ｓ５６４８の処理を繰り返し行う。
まず、三次元データ復号装置は、処理対象の対象三次元点の予測値の算出に用いる、対象三次元点の周囲に存在する三次元点である複数の周囲点を探索する（Ｓ５６４４）。次に、三次元データ復号装置は、複数の周囲点の属性情報の値の重み付け平均を算出し、得られた値を予測値Ｐに設定する（Ｓ５６４５）。なお、これらの処理は三次元データ符号化装置における処理と同様である。
次に、三次元データ復号装置は、ビットストリームから量子化値を算術復号する（Ｓ５６４６）。また、三次元データ復号装置は、復号した量子化値を逆量子化することで逆量子化値を算出する（Ｓ５６４７）。次に、三次元データ復号装置は、逆量子化値に予測値を加算することで復号値を生成する（Ｓ５６４８）。次に、三次元データ復号装置は、三次元点単位のループを終了する（Ｓ５６４９）。また、三次元データ復号装置は、ＬｏＤ単位のループを終了する（Ｓ５６５０）。
次に、本実施の形態に係る三次元データ符号化装置及び三次元データ復号装置の構成を説明する。図９０は、本実施の形態に係る三次元データ符号化装置５６００の構成を示すブロック図である。この三次元データ符号化装置５６００は、フレーム結合部５６０１と、位置情報符号化部５６０２と、属性情報再割り当て部５６０３と、属性情報符号化部５６０４とを備える。
フレーム結合部５６０１は、複数のフレームを結合する。位置情報符号化部５６０２は、入力点群に含まれる複数の三次元点の位置情報（ｇｅｏｍｅｔｒｙ）を符号化する。属性情報再割り当て部５６０３は、入力点群に含まれる複数の三次元点の属性情報の値を、位置情報の符号化及び復号結果を用いて再割り当てする。属性情報符号化部５６０４は、再割り当てされた属性情報（ａｔｔｒｉｂｕｔｅ）を符号化する。また、三次元データ符号化装置５６００は、符号化された位置情報及び符号化された属性情報を含むビットストリームを生成する。
図９１は、本実施の形態に係る三次元データ復号装置５６１０の構成を示すブロック図である。この三次元データ復号装置５６１０は、位置情報復号部５６１１と、属性情報復号部５６１２と、フレーム分割部５６１３とを含む。
位置情報復号部５６１１は、ビットストリームから複数の三次元点の位置情報（ｇｅｏｍｅｔｒｙ）を復号する。属性情報復号部５６１２は、ビットストリームから複数の三次元点の属性情報（ａｔｔｒｉｂｕｔｅ）を復号する。フレーム分割部５６１３は、復号した三次元点群を各三次元点の位置情報と共に復号されたフレームインデックスの値を元に複数のフレームに分割する。また、三次元データ復号装置５６１０は、復号した位置情報と復号した属性情報とを結合することで出力点群を生成する。
図９２は、属性情報の構成を示す図である。図９２の（ａ）は、圧縮された属性情報の構成を示す図であり、図９２の（ｂ）は、属性情報のヘッダのシンタックスの一例を示す図であり、図９２の（ｃ）は、属性情報のペイロード（データ）のシンタックスの一例を示す図である。
図９２の（ｂ）に示すように、属性情報のヘッダのシンタックスについて説明する。ａｐｘ＿ｉｄｘは、対応するパラメータセットのＩＤを示す。ａｐｘ＿ｉｄｘでは、フレーム毎にパラメータセットがある場合、複数のＩＤが示されてもよい。ｏｆｆｓｅｔは、結合データを取得するためのオフセット位置を示す。ｏｔｈｅｒ＿ａｔｔｒｉｂｕｔｅ＿ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎは、例えば量子化パラメータの差分値を示すＱＰデルタなどのように、その他の属性データを示す。ｃｏｍｂｉｎｅ＿ｆｒａｍｅ＿ｆｌａｇは、符号化データがフレーム結合されているか否かを示すフラグである。ｎｕｍｂｅｒ＿ｏｆ ＿ｃｏｍｂｉｎｅ＿ｆｒａｍｅは、結合されたフレームの数Ｎを示す。ｎｕｍｂｅｒ＿ｏｆ ＿ｃｏｍｂｉｎｅ＿ｆｒａｍｅは、ＳＰＳまたはＡＰＳに含まれていてもよい。
ｒｅｆｅｒ＿ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ＿ｆｒａｍｅは、符号化／復号対象の対象三次元点の属性情報を、同一フレーム、または、同一フレームおよび同一フレーム以外に属する周囲三次元点の属性情報を用いて符号化／復号するかを示すフラグである。例えば、下記のような値の割り当てが考えられる。ｒｅｆｅｒ＿ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ＿ｆｒａｍｅが０の場合、三次元データ符号化装置または三次元データ復号装置は、対象三次元点と同一フレーム内の周囲三次元点の属性情報を用いて対象三次元点の属性情報を符号化／復号する。この場合、三次元データ符号化装置または三次元データ復号装置は、対象三次元点と異なるフレーム内の周囲三次元点の属性情報を用いて対象三次元点の属性情報を符号化／復号しない。
一方、ｒｅｆｅｒ＿ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ＿ｆｒａｍｅが１の場合、三次元データ符号化装置または三次元データ復号装置は、対象三次元点が属するフレームと同一フレームおよび同一フレーム以外の周囲三次元点の属性情報を用いて対象三次元点の属性情報を符号化／復号する。つまり、三次元データ符号化装置または三次元データ復号装置は、対象三次元点が属するフレームと同一フレームに属するか否かに関わらず、周囲三次元点の属性情報を用いて対象三次元点の属性情報を符号化／復号する。
対象三次元点の属性情報として、色情報または反射率情報を周囲三次元点の属性情報を用いて符号化する例を示したが、対象三次元点のフレームインデックスを周囲三次元点のフレームインデックスを用いて符号化してもよい。三次元データ符号化装置は、例えば、複数フレームを結合した際に各三次元点に付加したフレームインデックスを各三次元点の属性情報とし、本開示で説明した予測符号化方法を用いて符号化しても構わない。例えば、三次元データ符号化装置は、三次元点Ａのフレームインデックスの予測値を、三次元点Ａの周囲三次元点Ｂ，Ｃ，Ｄのフレームインデックスの値から算出し、予測残差を符号化しても構わない。これにより、三次元データ符号化装置は、フレームインデックスを符号化するためのビット量を削減することができ、符号化効率を向上することができる。
図９３は、符号化データについて説明するための図である。
点群データが属性情報を含む場合、属性情報がフレーム結合されてもよい。属性情報は、位置情報を参照して符号化または復号される。参照される位置情報は、フレーム結合する前の位置情報であってもよいし、フレーム結合した後の位置情報であってもよい。位置情報の結合フレームの数と属性情報の結合フレームの数とは、同じであってもよいし、独立しており、異なっていてもよい。
図９３における括弧内の数値は、フレームを示しており、例えば１の場合、フレーム１の情報であることを示し、１－４の場合、結合されたフレーム１～４の情報であることを示す。また、Ｇは、位置情報を示し、Ａは、属性情報を示す。Ｆｒａｍｅ＿ｉｄｘ１は、フレーム１のフレームインデックスである。
図９３の（ａ）は、ｒｅｆｅｒ＿ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ＿ｆｒａｍｅが１の場合の例を示す。ｒｅｆｅｒ＿ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ＿ｆｒａｍｅが１の場合、三次元データ符号化装置または三次元データ復号装置は、Ｇ（１－４）の情報を元にＡ（１－４）を符号化または復号する。三次元データ復号装置は、復号時に、Ｇ（１－４）とともに復号されたＦｒａｍｅ＿ｉｄｘ１－４を用いてＧ（１－４）とＡ（１－４）とをＦｒａｍｅ１－４に分割する。なお、Ａ（１－４）を符号化または復号する場合、三次元データ符号化装置または三次元データ復号装置は、Ａ（１－４）の他の属性情報を参照してもよい。つまり、三次元データ符号化装置または三次元データ復号装置は、Ａ（１）を符号化または復号する場合、他のＡ（１）を参照してもよいし、Ａ（２－４）を参照してもよい。また、矢印は、情報の参照元と参照先とを示し、矢印の元は参照元を示し、矢印の先は参照先を示す。
図９３の（ｂ）は、ｒｅｆｅｒ＿ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ＿ｆｒａｍｅが０の場合の例を示す。ｒｅｆｅｒ＿ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ＿ｆｒａｍｅが０の場合、ｒｅｆｅｒ＿ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ＿ｆｒａｍｅが１の場合とは異なり、三次元データ符号化装置または三次元データ復号装置は、異なるフレームの属性情報を参照しない。つまり、三次元データ符号化装置または三次元データ復号装置は、Ａ（１）を符号化または復号する場合、他のＡ（１）を参照し、Ａ（２－４）を参照しない。
図９３の（ｃ）は、ｒｅｆｅｒ＿ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ＿ｆｒａｍｅが０の場合の別の例を示す。この場合では、位置情報は、結合されたフレームで符号化されているが、属性情報は、フレーム毎に符号化されている。このため、三次元データ符号化装置または三次元データ復号装置は、Ａ（１）を符号化または復号する場合、他のＡ（１）を参照する。同様に、属性情報を符号化または復号する場合、同じフレームに属する他の属性情報を参照する。なお、Ａ（１－４）は、それぞれのＡＰＳをヘッダに付加してもよい。
以上のように、本実施の形態に係る三次元データ符号化装置は、図９４に示す処理を行う。三次元データ符号化装置は、第１点群データと第２点群データとが結合された第３点群データであって、第３点群データに含まれる複数の三次元点のそれぞれの位置情報と、複数の三次元点のそれぞれが第１点群データと第２点群データとのいずれに属するかを示す識別情報とを含む第３点群データを取得する（Ｓ５６６１）。次に、三次元データ符号化装置は、取得された第３点群データを符号化することで符号化データを生成する（Ｓ５６６２）。三次元データ符号化装置は、符号化データの生成において、複数の三次元点のそれぞれについて、当該三次元点の識別情報を当該三次元点の属性情報として符号化する。
これによれば、当該三次元データ符号化方法は、複数の点群データをまとめて符号化することにより符号化効率を向上することができる。
例えば、符号化データの生成（Ｓ５６６２）では、複数の三次元点のうちの第１三次元点の周囲の第２三次元点の属性情報を用いて、第１三次元点の属性情報を符号化する。
例えば、第１三次元点の属性情報は、第１三次元点が第１点群データに属することを示す第１識別情報を含む。また、第２三次元点の属性情報は、第２三次元点が第２点群データに属することを示す第２識別情報を含む。
例えば、符号化データの生成（Ｓ５６６２）では、第１三次元点の属性情報の予測値を第２三次元点の属性情報を用いて算出し、第１三次元点の属性情報と、予測値との差分である予測残差を算出し、予測残差を含む符号化データを生成する。
例えば、取得（Ｓ５６６１）では、第１点群データと第２点群データとを結合することで第３点群データを生成することで、第３点群データを取得する。
例えば、符号化データは、識別情報を、識別情報と異なる他の属性情報と同じデータ形式で含む。
例えば、三次元データ符号化装置は、プロセッサと、メモリとを備え、プロセッサは、メモリを用いて、上記の処理を行う。
また、本実施の形態に係る三次元データ復号装置は、図９５に示す処理を行う。三次元データ復号装置は、符号化データを取得する（Ｓ５６７１）。次に、三次元データ復号装置は、符号化データを復号することで、第１点群データと第２点群データとが結合された第３点群データに含まれる複数の三次元点のそれぞれの位置情報および属性情報とを取得する（Ｓ５６７２）。なお、属性情報は、属性情報に対応する三次元点が第１点群データと第２点群データとのいずれに属するかを示す識別情報を含む。
これによれば、三次元データ復号装置は、複数の点群データをまとめて符号化することにより符号化効率を向上した符号化データを復号することができる。
例えば、取得（Ｓ５６７１）では、複数の三次元点のうちの第１三次元点の周囲の第２三次元点の属性情報を用いて、第１三次元点の属性情報を復号する。
例えば、第１三次元点の属性情報は、第１三次元点が第１点群データに属することを示す第１識別情報を含む。また、第２三次元点の属性情報は、第２三次元点が第２点群データに属することを示す第２識別情報を含む。
例えば、符号化データは、予測残差を含む。そして、符号化データの復号（Ｓ５６７２）では、第１三次元点の属性情報の予測値を第２三次元点の属性情報を用いて算出し、予測値と予測残差とを加算することで、第１三次元点の属性情報を算出する。
例えば、三次元データ復号装置は、さらに、識別情報を用いて、第３三次元点群データと、第１点群データと第２点群データとに分割する。
例えば、符号化データは、識別情報を、識別情報と異なる他の属性情報と同じデータ形式で含む。
例えば、三次元データ復号装置は、プロセッサと、メモリとを備え、プロセッサは、メモリを用いて、上記の処理を行う。
以上、本開示の実施の形態に係る三次元データ符号化装置及び三次元データ復号装置等について説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。
また、上記実施の形態に係る三次元データ符号化装置及び三次元データ復号装置等に含まれる各処理部は典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように１チップ化されてもよい。
また、集積回路化はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）、又はＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
また、上記各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。
また、本開示は、三次元データ符号化装置及び三次元データ復号装置等により実行される三次元データ符号化方法又は三次元データ復号方法等として実現されてもよい。
また、ブロック図における機能ブロックの分割は一例であり、複数の機能ブロックを一つの機能ブロックとして実現したり、一つの機能ブロックを複数に分割したり、一部の機能を他の機能ブロックに移してもよい。また、類似する機能を有する複数の機能ブロックの機能を単一のハードウェア又はソフトウェアが並列又は時分割に処理してもよい。
また、フローチャートにおける各ステップが実行される順序は、本開示を具体的に説明するために例示するためのものであり、上記以外の順序であってもよい。また、上記ステップの一部が、他のステップと同時（並列）に実行されてもよい。
以上、一つまたは複数の態様に係る三次元データ符号化装置及び三次元データ復号装置等について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
本開示は、三次元データ符号化装置及び三次元データ復号装置に適用できる。
４６０１ 三次元データ符号化システム
４６０２ 三次元データ復号システム
４６０３ センサ端末
４６０４ 外部接続部
４６１１ 点群データ生成システム
４６１２ 提示部
４６１３ 符号化部
４６１４ 多重化部
４６１５ 入出力部
４６１６ 制御部
４６１７ センサ情報取得部
４６１８ 点群データ生成部
４６２１ センサ情報取得部
４６２２ 入出力部
４６２３ 逆多重化部
４６２４ 復号部
４６２５ 提示部
４６２６ ユーザインタフェース
４６２７ 制御部
４６３０ 第１の符号化部
４６３１ 位置情報符号化部
４６３２ 属性情報符号化部
４６３３ 付加情報符号化部
４６３４ 多重化部
４６４０ 第１の復号部
４６４１ 逆多重化部
４６４２ 位置情報復号部
４６４３ 属性情報復号部
４６４４ 付加情報復号部
４６５０ 第２の符号化部
４６５１ 付加情報生成部
４６５２ 位置画像生成部
４６５３ 属性画像生成部
４６５４ 映像符号化部
４６５５ 付加情報符号化部
４６５６ 多重化部
４６６０ 第２の復号部
４６６１ 逆多重化部
４６６２ 映像復号部
４６６３ 付加情報復号部
４６６４ 位置情報生成部
４６６５ 属性情報生成部
４８０１ 符号化部
４８０２ 多重化部
４９１０ 第１の符号化部
４９１１ 分割部
４９１２ 位置情報符号化部
４９１３ 属性情報符号化部
４９１４ 付加情報符号化部
４９１５ 多重化部
４９２０ 第１の復号部
４９２１ 逆多重化部
４９２２ 位置情報復号部
４９２３ 属性情報復号部
４９２４ 付加情報復号部
４９２５ 結合部
４９３１ スライス分割部
４９３２ 位置情報タイル分割部
４９３３ 属性情報タイル分割部
４９４１ 位置情報タイル結合部
４９４２ 属性情報タイル結合部
４９４３ スライス結合部
５４１０ 符号化部
５４１１ 分割部
５４１２ 位置情報符号化部
５４１３ 属性情報符号化部
５４１４ 付加情報符号化部
５４１５ 多重化部
５４２１ タイル分割部
５４２２ スライス分割部
５４３１、５４４１ フレームインデックス生成部
５４３２、５４４２ エントロピー符号化部
５４５０ 復号部
５４５１ 逆多重化部
５４５２ 位置情報復号部
５４５３ 属性情報復号部
５４５４ 付加情報復号部
５４５５ 結合部
５４６１、５４７１ エントロピー復号部
５４６２、５４７２ フレームインデックス取得部
５６００ 三次元データ符号化装置
５６０１ フレーム結合部
５６０２ 位置情報符号化部
５６０３ 属性情報再割り当て部
５６０４ 属性情報符号化部
５６１０ 三次元データ復号装置
５６１１ 位置情報復号部
５６１２ 属性情報復号部
５６１３ フレーム分割部

Claims (14)

  1. 第１点群データと第２点群データとが結合された第３点群データであって、前記第３点群データに含まれる複数の三次元点のそれぞれの位置情報と、前記複数の三次元点のそれぞれが前記第１点群データと前記第２点群データとのいずれに属するかを示す識別情報とを含む第３点群データを取得し、
    取得された前記第３点群データを符号化することで符号化データを生成し、
    前記生成では、前記複数の三次元点のそれぞれについて、当該三次元点の識別情報を当該三次元点の属性情報として符号化する
    三次元データ符号化方法。
  2. 前記生成では、前記複数の三次元点のうちの第１三次元点の周囲の第２三次元点の属性情報を用いて、前記第１三次元点の属性情報を符号化する
    請求項１に記載の三次元データ符号化方法。
  3. 前記第１三次元点の属性情報は、前記第１三次元点が前記第１点群データに属することを示す第１識別情報を含み、
    前記第２三次元点の属性情報は、前記第２三次元点が前記第２点群データに属することを示す第２識別情報を含む
    請求項２に記載の三次元データ符号化方法。
  4. 前記生成では、
    前記第１三次元点の属性情報の予測値を前記第２三次元点の属性情報を用いて算出し、
    前記第１三次元点の属性情報と、前記予測値との差分である予測残差を算出し、
    前記予測残差を含む符号化データを生成する
    請求項２または３に記載の三次元データ符号化方法。
  5. 前記取得では、前記第１点群データと前記第２点群データとを結合することで前記第３点群データを生成することで、前記第３点群データを取得する
    請求項１から４のいずれか１項に記載の三次元データ符号化方法。
  6. 前記符号化データは、前記識別情報を、前記識別情報と異なる他の属性情報と同じデータ形式で含む
    請求項１から５のいずれか１項に記載の三次元データ符号化方法。
  7. 符号化データを取得し、
    前記符号化データを復号することで、第１点群データと第２点群データとが結合された第３点群データに含まれる複数の三次元点のそれぞれの位置情報および属性情報とを取得し、
    前記属性情報は、前記属性情報に対応する三次元点が前記第１点群データと前記第２点群データとのいずれに属するかを示す識別情報を含む
    三次元データ復号方法。
  8. 前記取得では、前記複数の三次元点のうちの第１三次元点の周囲の第２三次元点の属性情報を用いて、前記第１三次元点の属性情報を復号する
    請求項７に記載の三次元データ復号方法。
  9. 前記第１三次元点の属性情報は、前記第１三次元点が前記第１点群データに属することを示す第１識別情報を含み、
    前記第２三次元点の属性情報は、前記第２三次元点が前記第２点群データに属することを示す第２識別情報を含む
    請求項８に記載の三次元データ復号方法。
  10. 前記符号化データは、予測残差を含み、
    前記符号化データの復号では、
    前記第１三次元点の属性情報の予測値を前記第２三次元点の属性情報を用いて算出し、
    前記予測値と前記予測残差とを加算することで、前記第１三次元点の属性情報を算出する
    請求項８または９に記載の三次元データ復号方法。
  11. さらに、
    前記識別情報を用いて、前記第３点群データを、前記第１点群データと前記第２点群データとに分割する
    請求項７から１０のいずれか１項に記載の三次元データ復号方法。
  12. 前記符号化データは、前記識別情報を、前記識別情報と異なる他の属性情報と同じデータ形式で含む
    請求項７から１１のいずれか１項に記載の三次元データ復号方法。
  13. プロセッサと、
    メモリとを備え、
    前記プロセッサは、前記メモリを用いて、
    第１点群データと第２点群データとが結合された第３点群データであって、前記第３点群データに含まれる複数の三次元点のそれぞれの位置情報と、前記複数の三次元点のそれぞれが前記第１点群データと前記第２点群データとのいずれに属するかを示す識別情報とを含む第３点群データを取得し、
    取得された前記第３点群データを符号化することで符号化データを生成し、
    前記生成では、前記複数の三次元点のそれぞれについて、当該三次元点の識別情報を当該三次元点の属性情報として符号化する
    三次元データ符号化装置。
  14. プロセッサと、
    メモリとを備え、
    前記プロセッサは、前記メモリを用いて、
    符号化データを取得し、
    前記符号化データを復号することで、第１点群データと第２点群データとが結合された第３点群データに含まれる複数の三次元点のそれぞれの位置情報および属性情報とを取得し、
    前記属性情報は、前記属性情報に対応する三次元点が前記第１点群データと前記第２点群データとのいずれに属するかを示す識別情報を含む
    三次元データ復号装置。
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