JP7434148B2 - 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又は復号において処理時間を短縮できることが望まれている。
本開示は、処理時間を短縮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、三次元データに含まれる複数の三次元点を第１サブ三次元点群と第２サブ三次元点群とを含む複数のサブ三次元点群に分割し、前記第１サブ三次元点群の空間を示す第１情報を前記第１サブ三次元点群のヘッダに付加し、前記第２サブ三次元点群の空間を示す第２情報を前記第２サブ三次元点群のヘッダに付加し、第１符号化データ、第２符号化データ、第３符号化データ及び第４符号化データを生成し、前記第１符号化データ及び前記第２符号化データは、（ｉ）モードパラメータが第１の値に設定された場合、前記第１サブ三次元点群に含まれる複数の第１三次元点の位置情報と、前記第２サブ三次元点群に含まれる複数の第２三次元点の位置情報との各々が独立して復号可能なように、（ｉｉ）前記モードパラメータが第２の値に設定された場合、前記第１サブ三次元点群に含まれる前記複数の第１三次元点の前記位置情報と、前記第２サブ三次元点群に含まれる前記複数の第２三次元点の前記位置情報とが依存関係があるように、符号化されることで生成され、前記第３符号化データ及び前記第４符号化データは、（ｉ）前記モードパラメータが前記第１の値に設定された場合、前記第１サブ三次元点群に含まれる前記複数の第１三次元点の属性情報と、前記第２サブ三次元点群に含まれる前記複数の第２三次元点の属性情報との各々が独立して復号可能なように、（ｉｉ）前記モードパラメータが前記第２の値に設定された場合、前記第１サブ三次元点群に含まれる前記複数の第１三次元点の前記属性情報と、前記第２サブ三次元点群に含まれる前記複数の第２三次元点の前記属性情報とが依存関係があるように、符号化されることで生成され、前記第１サブ三次元点群に含まれる前記複数の第１三次元点の前記位置情報と、前記第２サブ三次元点群に含まれる前記複数の第２三次元点の前記位置情報とは、前記第１符号化データ及び前記第２符号化データを復号することで復元可能であり、前記第１サブ三次元点群に含まれる前記複数の第１三次元点の前記属性情報と、前記第２サブ三次元点群に含まれる前記複数の第２三次元点の前記属性情報とは、前記第３符号化データ及び前記第４符号化データを復号することで復元可能である。
本開示の一態様に係る三次元データ復号方法は、三次元データに含まれる複数の三次元点が分割されることで生成された複数のサブ三次元点群に含まれる第１サブ三次元点群と第２サブ三次元点群とが符号化されることで生成された第１符号化データと第２符号化データと第３符号化データと第４符号化データとを取得し、前記第１サブ三次元点群の空間を示す第１情報を前記第１サブ三次元点群のヘッダから取得し、前記第２サブ三次元点群の空間を示す第２情報を前記第２サブ三次元点群のヘッダから取得し、前記第１符号化データ及び前記第２符号化データは、（ｉ）モードパラメータが第１の値に設定された場合、前記第１サブ三次元点群に含まれる複数の第１三次元点の位置情報と、前記第２サブ三次元点群に含まれる複数の第２三次元点の位置情報との各々が独立して復号可能なように、（ｉｉ）前記モードパラメータが第２の値に設定された場合、前記第１サブ三次元点群に含まれる前記複数の第１三次元点の前記位置情報と、前記第２サブ三次元点群に含まれる前記複数の第２三次元点の前記位置情報とが依存関係があるように、符号化されることで生成され、前記第３符号化データ及び前記第４符号化データは、（ｉ）前記モードパラメータが前記第１の値に設定された場合、前記第１サブ三次元点群に含まれる前記複数の第１三次元点の属性情報と、前記第２サブ三次元点群に含まれる前記複数の第２三次元点の属性情報との各々が独立して復号可能なように、（ｉｉ）前記モードパラメータが前記第２の値に設定された場合、前記第１サブ三次元点群に含まれる前記複数の第１三次元点の前記属性情報と、前記第２サブ三次元点群に含まれる前記複数の第２三次元点の前記属性情報とが依存関係があるように、符号化されることで生成され、前記三次元データ復号方法は、さらに、前記第１サブ三次元点群に含まれる前記複数の第１三次元点の前記位置情報と、前記第２サブ三次元点群に含まれる前記複数の第２三次元点の前記位置情報とを、前記第１符号化データ及び前記第２符号化データを復号することで復元し、前記第１サブ三次元点群に含まれる前記複数の第１三次元点の前記属性情報と、前記第２サブ三次元点群に含まれる前記複数の第２三次元点の前記属性情報とを、前記第３符号化データ及び前記第４符号化データを復号することで復元する。
本開示は、処理時間を短縮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に係る符号化三次元データの構成を示す図である。 図２は、実施の形態１に係るＧＯＳの最下層レイヤに属するＳＰＣ間の予測構造の一例を示す図である。 図３は、実施の形態１に係るレイヤ間の予測構造の一例を示す図である。 図４は、実施の形態１に係るＧＯＳの符号化順の一例を示す図である。 図５は、実施の形態１に係るＧＯＳの符号化順の一例を示す図である。 図６は、実施の形態１に係る三次元データ符号化装置のブロック図である。 図７は、実施の形態１に係る符号化処理のフローチャートである。 図８は、実施の形態１に係る三次元データ復号装置のブロック図である。 図９は、実施の形態１に係る復号処理のフローチャートである。 図１０は、実施の形態１に係るメタ情報の一例を示す図である。 図１１は、実施の形態２に係るＳＷＬＤの構成例を示す図である。 図１２は、実施の形態２に係るサーバ及びクライアントの動作例を示す図である。 図１３は、実施の形態２に係るサーバ及びクライアントの動作例を示す図である。 図１４は、実施の形態２に係るサーバ及びクライアントの動作例を示す図である。 図１５は、実施の形態２に係るサーバ及びクライアントの動作例を示す図である。 図１６は、実施の形態２に係る三次元データ符号化装置のブロック図である。 図１７は、実施の形態２に係る符号化処理のフローチャートである。 図１８は、実施の形態２に係る三次元データ復号装置のブロック図である。 図１９は、実施の形態２に係る復号処理のフローチャートである。 図２０は、実施の形態２に係るＷＬＤの構成例を示す図である。 図２１は、実施の形態２に係るＷＬＤの８分木構造の例を示す図である。 図２２は、実施の形態２に係るＳＷＬＤの構成例を示す図である。 図２３は、実施の形態２に係るＳＷＬＤの８分木構造の例を示す図である。 図２４は、実施の形態３に係る三次元データ作成装置のブロック図である。 図２５は、実施の形態３に係る三次元データ送信装置のブロック図である。 図２６は、実施の形態４に係る三次元情報処理装置のブロック図である。 図２７は、実施の形態５に係る三次元データ作成装置のブロック図である。 図２８は、実施の形態６に係るシステムの構成を示す図である。 図２９は、実施の形態６に係るクライアント装置のブロック図である。 図３０は、実施の形態６に係るサーバのブロック図である。 図３１は、実施の形態６に係るクライアント装置による三次元データ作成処理のフローチャートである。 図３２は、実施の形態６に係るクライアント装置によるセンサ情報送信処理のフローチャートである。 図３３は、実施の形態６に係るサーバによる三次元データ作成処理のフローチャートである。 図３４は、実施の形態６に係るサーバによる三次元マップ送信処理のフローチャートである。 図３５は、実施の形態６に係るシステムの変形例の構成を示す図である。 図３６は、実施の形態６に係るサーバ及びクライアント装置の構成を示す図である。 図３７は、実施の形態７に係る三次元データ符号化装置のブロック図である。 図３８は、実施の形態７に係る予測残差の例を示す図である。 図３９は、実施の形態７に係るボリュームの例を示す図である。 図４０は、実施の形態７に係るボリュームの８分木表現の例を示す図である。 図４１は、実施の形態７に係るボリュームのビット列の例を示す図である。 図４２は、実施の形態７に係るボリュームの８分木表現の例を示す図である。 図４３は、実施の形態７に係るボリュームの例を示す図である。 図４４は、実施の形態７に係るイントラ予測処理を説明するための図である。 図４５は、実施の形態７に係る回転及び並進処理を説明するための図である。 図４６は、実施の形態７に係るＲＴ適用フラグ及びＲＴ情報のシンタックス例を示す図である。 図４７は、実施の形態７に係るインター予測処理を説明するための図である。 図４８は、実施の形態７に係る三次元データ復号装置のブロック図である。 図４９は、実施の形態７に係る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。 図５０は、実施の形態７に係る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。 図５１は、実施の形態８に係る配信システムの構成を示す図である。 図５２は、実施の形態８に係る符号化三次元マップのビットストリームの構成例を示す図である。 図５３は、実施の形態８に係る符号化効率の改善効果を説明するための図である。 図５４は、実施の形態８に係るサーバによる処理のフローチャートである。 図５５は、実施の形態８に係るクライアントによる処理のフローチャートである。 図５６は、実施の形態８に係るサブマップのシンタックス例を示す図である。 図５７は、実施の形態８に係る符号化タイプの切り替え処理を模式的に示す図である。 図５８は、実施の形態８に係るサブマップのシンタックス例を示す図である。 図５９は、実施の形態８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６０は、実施の形態８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６１は、実施の形態８に係る符号化タイプの切り替え処理の変形例の動作を模式的に示す図である。 図６２は、実施の形態８に係る符号化タイプの切り替え処理の変形例の動作を模式的に示す図である。 図６３は、実施の形態８に係る符号化タイプの切り替え処理の変形例の動作を模式的に示す図である。 図６４は、実施の形態８に係る差分値の算出処理の変形例の動作を模式的に示す図である。 図６５は、実施の形態８に係る差分値の算出処理の変形例の動作を模式的に示す図である。 図６６は、実施の形態８に係る差分値の算出処理の変形例の動作を模式的に示す図である。 図６７は、実施の形態８に係る差分値の算出処理の変形例の動作を模式的に示す図である。 図６８は、実施の形態８に係るボリュームのシンタックス例を示す図である。 図６９は、実施の形態９に係る重要領域の例を示す図である。 図７０は、実施の形態９に係るオキュパンシー符号の一例を示す図である。 図７１は、実施の形態９に係る４分木構造の一例を示す図である。 図７２は、実施の形態９に係るオキュパンシー符号及びロケーション符号の一例を示す図である。 図７３は、実施の形態９に係るＬｉＤＡＲで得られた三次元点の例を示す図である。 図７４は、実施の形態９に係る８分木構造の例を示す図である。 図７５は、実施の形態９に係る混合符号化の例を示す図である。 図７６は、実施の形態９に係るロケーション符号化とオキュパンシー符号化との切り替え方法を説明するための図である。 図７７は、実施の形態９に係るロケーション符号化のビットストリームの一例を示す図である。 図７８は、実施の形態９に係る混合符号化のビットストリームの一例を示す図である。 図７９は、実施の形態９に係る重要三次元点のオキュパンシー符号の木構造を示す図である。 図８０は、実施の形態９に係る非重要三次元点のオキュパンシー符号の木構造を示す図である。 図８１は、実施の形態９に係る混合符号化のビットストリームの一例を示す図である。 図８２は、実施の形態９に係る符号化モード情報を含むビットストリームの一例を示す図である。 図８３は、実施の形態９に係るシンタックス例を示す図である。 図８４は、実施の形態９に係る符号化処理のフローチャートである。 図８５は、実施の形態９に係るノード符号化処理のフローチャートである。 図８６は、実施の形態９に係る復号処理のフローチャートである。 図８７は、実施の形態９に係るノード復号処理のフローチャートである。 図８８は、実施の形態１０に係る木構造の一例を示す図である。 図８９は、実施の形態１０に係る各枝が持つ有効リーフの数の例を表す図である。 図９０は、実施の形態１０に係る符号化方式の適用例を示す図である。 図９１は、実施の形態１０に係る密な枝領域の例を示す図である。 図９２は、実施の形態１０に係る密な三次元点群の例を示す図である。 図９３は、実施の形態１０に係る疎な三次元点群の例を示す図である。 図９４は、実施の形態１０に係る符号化処理のフローチャートである。 図９５は、実施の形態１０に係る復号処理のフローチャートである。 図９６は、実施の形態１０に係る符号化処理のフローチャートである。 図９７は、実施の形態１０に係る復号処理のフローチャートである。 図９８は、実施の形態１０に係る符号化処理のフローチャートである。 図９９は、実施の形態１０に係る復号処理のフローチャートである。 図１００は、実施の形態１０に係る三次元点の分離処理のフローチャートである。 図１０１は、実施の形態１０に係るシンタックス例を示す図である。 図１０２は、実施の形態１０に係る密な枝の例を示す図である。 図１０３は、実施の形態１０に係る疎な枝の例を示す図である。 図１０４は、実施の形態１０の変形例に係る符号化処理のフローチャートである。 図１０５は、実施の形態１０の変形例に係る復号処理のフローチャートである。 図１０６は、実施の形態１０の変形例に係る三次元点の分離処理のフローチャートである。 図１０７は、実施の形態１０の変形例に係るシンタックス例を示す図である。 図１０８は、実施の形態１０に係る符号化処理のフローチャートである。 図１０９は、実施の形態１０に係る復号処理のフローチャートである。 図１１０は、実施の形態１１に係る木構造の一例を示す図である。 図１１１は、実施の形態１１に係るオキュパンシー符号の一例を示す図である。 図１１２は、実施の形態１１に係る三次元データ符号化装置の動作を模式的に示す図である。 図１１３は、実施の形態１１に係る幾何情報の一例を示す図である。 図１１４は、実施の形態１１に係る幾何情報を用いた符号化テーブルの選択例を示す図である。 図１１５は、実施の形態１１に係る構造情報を用いた符号化テーブルの選択例を示す図である。 図１１６は、実施の形態１１に係る属性情報を用いた符号化テーブルの選択例を示す図である。 図１１７は、実施の形態１１に係る属性情報を用いた符号化テーブルの選択例を示す図である。 図１１８は、実施の形態１１に係るビットストリームの構成例を示す図である。 図１１９は、実施の形態１１に係る符号化テーブルの一例を示す図である。 図１２０は、実施の形態１１に係る符号化テーブルの一例を示す図である。 図１２１は、実施の形態１１に係るビットストリームの構成例を示す図である。 図１２２は、実施の形態１１に係る符号化テーブルの一例を示す図である。 図１２３は、実施の形態１１に係る符号化テーブルの一例を示す図である。 図１２４は、実施の形態１１に係るオキュパンシー符号のビット番号の一例を示す図である。 図１２５は、実施の形態１１に係る幾何情報を用いた符号化処理のフローチャートである。 図１２６は、実施の形態１１に係る幾何情報を用いた復号処理のフローチャートである。 図１２７は、実施の形態１１に係る構造情報を用いた符号化処理のフローチャートである。 図１２８は、実施の形態１１に係る構造情報を用いた復号処理のフローチャートである。 図１２９は、実施の形態１１に係る属性情報を用いた符号化処理のフローチャートである。 図１３０は、実施の形態１１に係る属性情報を用いた復号処理のフローチャートである。 図１３１は、実施の形態１１に係る幾何情報を用いた符号化テーブル選択処理のフローチャートである。 図１３２は、実施の形態１１に係る構造情報を用いた符号化テーブル選択処理のフローチャートである。 図１３３は、実施の形態１１に係る属性情報を用いた符号化テーブル選択処理のフローチャートである。 図１３４は、実施の形態１１に係る三次元データ符号化装置のブロック図である。 図１３５は、実施の形態１１に係る三次元データ復号装置のブロック図である。 図１３６は、実施の形態１２に係る８分木構造における参照関係を示す図である。 図１３７は、実施の形態１２に係る空間領域における参照関係を示す図である。 図１３８は、実施の形態１２に係る隣接参照ノードの例を示す図である。 図１３９は、実施の形態１２に係る親ノードとノードとの関係を示す図である。 図１４０は、実施の形態１２に係る親ノードのオキュパンシー符号の例を示す図である。 図１４１は、実施の形態１２に係る三次元データ符号化装置のブロック図である。 図１４２は、実施の形態１２に係る三次元データ復号装置のブロック図である。 図１４３は、実施の形態１２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１４４は、実施の形態１２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１４５は、実施の形態１２に係る符号化テーブルの切替え例を示す図である。 図１４６は、実施の形態１２の変形例１に係る空間領域における参照関係を示す図である。 図１４７は、実施の形態１２の変形例１に係るヘッダ情報のシンタックス例を示す図である。 図１４８は、実施の形態１２の変形例１に係るヘッダ情報のシンタックス例を示す図である。 図１４９は、実施の形態１２の変形例２に係る隣接参照ノードの例を示す図である。 図１５０は、実施の形態１２の変形例２に係る対象ノード及び隣接ノードの例を示す図である。 図１５１は、実施の形態１２の変形例３に係る８分木構造における参照関係を示す図である。 図１５２は、実施の形態１２の変形例３に係る空間領域における参照関係を示す図である。 図１５３は、実施の形態１３に係るヘッダ情報のシンタックス例を示す図である。 図１５４は、実施の形態１３に係るモード情報が１の場合の８分木の構成例を示す図である。 図１５５は、実施の形態１３に係るモード情報が０の場合の８分木の構成例を示す図である。 図１５６は、実施の形態１３に係るノードの情報のシンタックス例を示す図である。 図１５７は、実施の形態１３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１５８は、実施の形態１３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１５９は、実施の形態１３に係る三次元データ符号化装置のブロック図である。 図１６０は、実施の形態１３に係る三次元データ復号装置のブロック図である。 図１６１は、実施の形態１３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１６２は、実施の形態１３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１６３は、実施の形態１４に係る１ビット占有位置及び残りビットの例を示す図である。 図１６４は、実施の形態１４に係る占有位置符号化を適用するか否かの判定処理を説明するための図である。 図１６５は、実施の形態１４に係るノードの情報のシンタックス例を示す図である。 図１６６は、実施の形態１４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１６７は、実施の形態１４に係る占有位置符号化処理のフローチャートである。 図１６８は、実施の形態１４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１６９は、実施の形態１４に係る占有位置復号処理のフローチャートである。 図１７０は、実施の形態１４に係る三次元データ符号化装置のブロック図である。 図１７１は、実施の形態１４に係る三次元データ復号装置のブロック図である。 図１７２は、実施の形態１４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１７３は、実施の形態１４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１７４は、実施の形態１５に係る重複点を説明するための図である。 図１７５は、実施の形態１５に係る重複点に対する処理を説明するための図である。 図１７６は、実施の形態１５に係るヘッダ情報のシンタックス例を示す図である。 図１７７は、実施の形態１５に係るノードの情報のシンタックス例を示す図である。 図１７８は、実施の形態１５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１７９は、実施の形態１５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１８０は、実施の形態１５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１８１は、実施の形態１５に係る三次元データ符号化装置のブロック図である。 図１８２は、実施の形態１５に係る三次元データ復号装置のブロック図である。 図１８３は、実施の形態１５に係る三次元データ符号化処理の変形例のフローチャートである。 図１８４は、実施の形態１５に係る重複点に対する処理を説明するための図である。 図１８５は、実施の形態１６に係る隣接ノードの例を示す図である。 図１８６は、実施の形態１６に係る探索対象となるノードの例を示す図である。 図１８７は、実施の形態１６に係る隣接ノードの探索処理を説明するための図である。 図１８８は、実施の形態１６に係る隣接情報の更新処理を説明するための図である。 図１８９は、実施の形態１６に係る隣接情報の更新処理を説明するための図である。 図１９０は、実施の形態１６に係る探索閾値を設けた探索処理を説明するための図である。 図１９１は、実施の形態１６に係るモートン符号を用いたインデックスの例を示す図である。 図１９２は、実施の形態１６に係るモートン符号を用いたキューの例を示す図である。 図１９３は、実施の形態１６に係る三次元データ符号化装置のブロック図である。 図１９４は、実施の形態１６に係る三次元データ復号装置のブロック図である。 図１９５は、実施の形態１６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１９６は、実施の形態１６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１９７は、実施の形態１６に係るヘッダ情報のシンタックス例を示す図である。 図１９８は、実施の形態１６に係るノードの情報のシンタックス例を示す図である。 図１９９は、実施の形態１６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２００は、実施の形態１６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２０１は、実施の形態１６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２０２は、実施の形態１６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２０３は、実施の形態１７に係る木構造の例を示す図である。 図２０４は、実施の形態１７に係るサブ三次元点群の例を示す図である。 図２０５は、実施の形態１７に係るサブ三次元点群の例を示す図である。 図２０６は、実施の形態１７に係るビットストリームの構成例を示す図である。 図２０７は、実施の形態１７に係る木構造の例を示す図である。 図２０８は、実施の形態１７に係る全並列符号化を説明するための図であり、木構造の例を示す図である。 図２０９は、実施の形態１７に係る並列処理されるサブ三次元点群を空間的に示す図である。 図２１０は、実施の形態１７に係るビットストリームの構成例を示す図である。 図２１１は、実施の形態１７に係る並列復号処理を説明するための図である。 図２１２は、実施の形態１７に係る全並列符号化処理の流れを模式的に示す図である。 図２１３は、実施の形態１７に係る全並列復号処理の流れを模式的に示す図である。 図２１４は、実施の形態１７に係る漸進並列符号化を説明するための図であり、木構造の例を示す図である。 図２１５は、実施の形態１７に係る漸進並列符号化におけるコアの動作を示す図である。 図２１６は、実施の形態１７に係る漸進列符号化処理の流れを模式的に示す図である。 図２１７は、実施の形態１７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２１８は、実施の形態１７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、三次元データに含まれる複数の三次元点を第１サブ三次元点群と第２サブ三次元点群とを含む複数のサブ三次元点群に分割し、前記第１サブ三次元点群の空間を示す第１情報を前記第１サブ三次元点群のヘッダに付加し、前記第２サブ三次元点群の空間を示す第２情報を前記第２サブ三次元点群のヘッダに付加し、前記第１サブ三次元点群と前記第２サブ三次元点群との各々を独立して復号可能なように符号化する。
これによれば、当該三次元データ符号化方法は、第１サブ三次元点群と第２サブ三次元点群とを独立して復号できる符号化データを生成できる。これにより、三次元データ復号装置は、当該符号化データを並列処理できる。または、三次元データ復号装置は、第１サブ三次元点群と第２サブ三次元点群との一方を選択的に復号できる。よって、三次元データ復号装置における処理時間を短縮できる。
例えば、前記分割では、前記複数の三次元点のＮ（Ｎは２以上の整数）分木構造を、前記第１サブ三次元点群に対応する第１枝と、前記第２三次元点に対応する第２枝とを含む複数の枝に分割してもよい。
例えば、前記第１枝のルートが属する層と、前記第２の枝のルートが属する層とを示す情報を符号化してもよい。
例えば、前記第１枝のルートが属する層と、前記第２枝のルートが属する層とは同一の層であってもよい。
例えば、前記第１サブ三次元群と前記第２サブ三次元点群とを異なる符号化テーブルを用いてエントロピー符号化してもよい。
例えば、前記第１サブ三次元点群をエントロピー符号化した後、前記第２サブ三次元点群をエントロピー符号化する前に符号化テーブルを初期化してもよい。
例えば、前記第１サブ三次元点群の符号化において、前記第２サブ三次元点群の参照を禁止し、前記第２サブ三次元点群の符号化において、前記第１サブ三次元点群の参照を禁止してもよい。
例えば、前記第１サブ三次元点群に含まれる複数の第１三次元点の位置情報と、前記第２サブ三次元点群に含まれる複数の第２三次元点の位置情報との各々を独立して復号可能なように符号化し、前記複数の第１三次元点の属性情報と、前記複数の第２三次元点の属性情報との各々を独立して復号可能なように符号化してもよい。
例えば、（１）前記第１サブ三次元点群に含まれる複数の第１三次元点の位置情報と、前記第２サブ三次元点群に含まれる複数の第２三次元点の位置情報との各々、及び、（２）前記複数の第１三次元点の属性情報と、前記複数の第２三次元点の属性情報との各々、の一方を独立して復号可能なように符号化し、（１）前記複数の第１三次元点の位置情報と、前記複数の第２三次元点の位置情報との各々、及び、（２）前記複数の第１三次元点の属性情報と、前記複数の第２三次元点の属性情報との各々、の他方を依存関係があるように符号化してもよい。
例えば、前記第１サブ三次元点群と前記第２サブ三次元点群との各々を独立して復号可能なように符号化したか否かを示すフラグを符号化してもよい。
例えば、前記第１情報は、前記第１サブ三次元点群の前記空間の最大座標を示し、前記第２情報は、前記第２サブ三次元点群の前記空間の最大座標を示してもよい。
本開示の一態様に係る三次元データ復号方法は、三次元データに含まれる複数の三次元点が分割されることで生成された複数のサブ三次元点群に含まれる第１サブ三次元点群と第２サブ三次元点群との各々が独立して復号可能なようなように符号化されることで生成された第１符号化データと第２符号化データとを取得し、前記第１サブ三次元点群の空間を示す第１情報を前記第１サブ三次元点群のヘッダから取得し、前記第２サブ三次元点群の空間を示す第２情報を前記第２サブ三次元点群のヘッダから取得し、前記第１符号化データと前記第２符号化データとの各々を復号することで前記第１サブ三次元点群と前記第２サブ三次元点群とを復元する。
これによれば、三次元データ復号方法は、第１符号化データと第２符号化データとを並列処理できる。または、三次元データ復号装置は、第１サブ三次元点群と第２サブ三次元点群との一方を選択的に復号できる。よって、三次元データ復号装置における処理時間を短縮できる。
例えば、前記第１符号化データ及び前記第２符号化データは、前記複数の三次元点のＮ（Ｎは２以上の整数）分木構造に含まれる、前記第１サブ三次元点群に対応する第１枝と、前記第２サブ三次元点群に対応する第２枝との各々が独立して復号可能なように符号化されることで生成されてもよい。
例えば、前記第１枝のルートが属する層と、前記第２の枝のルートが属する層とを示す情報を復号してもよい。
例えば、前記第１枝のルートが属する層と、前記第２枝のルートが属する層とは同一の層であってもよい。
例えば、前記第１サブ三次元点群と前記第２サブ三次元点群とを異なる符号テーブルを用いてエントロピー復号してもよい。
例えば、前記第１サブ三次元点群をエントロピー復号した後、前記第２サブ三次元点群をエントロピー復号する前に符号化テーブルを初期化してもよい。
例えば、前記第１サブ三次元点群の復号において、前記第２サブ三次元点群を参照せず、前記第２サブ三次元点群の復号において、前記第１サブ三次元点群を参照しなくてもよい。
例えば、前記第１符号化データは、前記第１サブ三次元点群に含まれる複数の第１三次元点の位置情報が符号化されることで生成された第１符号化位置データと、前記複数の第１三次元点の属性情報が符号化されることで生成された第１符号化属性データとを含み、前記第２符号化データは、前記第２サブ三次元点群に含まれる複数の第２三次元点の位置情報が符号化されることで生成された第２符号化位置データと、前記複数の第２三次元点の属性情報が符号化されることで生成された第２符号化属性データとを含み、前記前記第１符号化位置データと前記第２符号化位置データとは、独立して復号可能なように生成されており、前記前記第１符号化属性データと前記第２符号化属性データとは、独立して復号可能なように生成されていてもよい。
例えば、前記第１符号化データ及び前記第２符号化データは、前記第１サブ三次元点群に含まれる複数の第１三次元点及び前記第２サブ三次元点群に含まれる複数の第２三次元点の位置情報及び属性情報の一方の各々が独立して復号可能なように符号化されることで生成され、前記第１符号化データと前記第２符号化データとの各々を復号することで前記複数の第１三次元点及び前記複数の第２三次元点の前記位置情報及び前記属性情報の前記一方の各々を復元し、前記三次元データ復号方法は、さらに、前記複数の第１三次元点及び前記複数の第２三次元点の前記位置情報及び前記属性情報の他方の各々が依存関係があるように符号化されることで生成された第３符号化データ及び第４符号化データを取得し、前記第３符号化データと前記第４符号化データとの各々を復号することで前記複数の第１三次元点及び前記複数の第２三次元点の前記位置情報及び前記属性情報の前記他方の各々を復元してもよい。
例えば、前記第１サブ三次元点群と前記第２サブ三次元点群との各々が独立して復号可能なように符号化されているか否かを示すフラグを復号してもよい。
例えば、前記第１情報は、前記第１サブ三次元点群の前記空間の最大座標を示し、前記第２情報は、前記第２サブ三次元点群の前記空間の最大座標を示してもよい。
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、三次元データに含まれる複数の三次元点を第１サブ三次元点群と第２サブ三次元点群とを含む複数のサブ三次元点群に分割し、前記第１サブ三次元点群の空間を示す第１情報を前記第１サブ三次元点群のヘッダに付加し、前記第２サブ三次元点群の空間を示す第２情報を前記第２サブ三次元点群のヘッダに付加し、前記第１サブ三次元点群と前記第２サブ三次元点群との各々を独立して復号可能なように符号化する。
これによれば、当該三次元データ符号化装置は、第１サブ三次元点群と第２サブ三次元点群とを独立して復号できる符号化データを生成できる。これにより、三次元データ復号装置は、当該符号化データを並列処理できる。または、三次元データ復号装置は、第１サブ三次元点群と第２サブ三次元点群との一方を選択的に復号できる。よって、三次元データ復号装置における処理時間を短縮できる。
また、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、三次元データに含まれる複数の三次元点が分割されることで生成された複数のサブ三次元点群に含まれる第１サブ三次元点群と第２サブ三次元点群との各々が独立して復号可能なようなように符号化されることで生成された第１符号化データと第２符号化データとを取得し、前記第１サブ三次元点群の空間を示す第１情報を前記第１サブ三次元点群のヘッダから取得し、前記第２サブ三次元点群の空間を示す第２情報を前記第２サブ三次元点群のヘッダから取得し、前記第１符号化データと前記第２符号化データとの各々を復号することで前記第１サブ三次元点群と前記第２サブ三次元点群とを復元する。
これによれば、三次元データ復号装置は、第１符号化データと第２符号化データとを並列処理できる。または、三次元データ復号装置は、第１サブ三次元点群と第２サブ三次元点群との一方を選択的に復号できる。よって、三次元データ復号装置における処理時間を短縮できる。
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）
まず、本実施の形態に係る符号化三次元データ（以下、符号化データとも記す）のデータ構造について説明する。図１は、本実施の形態に係る符号化三次元データの構成を示す図である。
本実施の形態では、三次元空間は、動画像の符号化におけるピクチャに相当するスペース（ＳＰＣ）に分割され、スペースを単位として三次元データが符号化される。スペースは、さらに、動画像符号化におけるマクロブロックなどに相当するボリューム（ＶＬＭ）に分割され、ＶＬＭを単位として予測及び変換が行われる。ボリュームは、位置座標が対応付けられる最小単位である複数のボクセル（ＶＸＬ）を含む。なお、予測とは、二次元画像で行われる予測と同様に、他の処理単位を参照し、処理対象の処理単位と類似する予測三次元データを生成し、当該予測三次元データと処理対象の処理単位との差分を符号化することである。また、この予測は、同一時刻の他の予測単位を参照する空間予測のみならず、異なる時刻の予測単位を参照する時間予測を含む。
例えば、三次元データ符号化装置（以下、符号化装置とも記す）は、ポイントクラウドなどの点群データにより表現される三次元空間を符号化する際には、ボクセルのサイズに応じて、点群の各点、又は、ボクセル内に含まれる複数点をまとめて符号化する。ボクセルを細分化すれば点群の三次元形状を高精度に表現でき、ボクセルのサイズを大きくすれば点群の三次元形状をおおまかに表現できる。
なお、以下では、三次元データがポイントクラウドである場合を例に説明を行うが、三次元データはポイントクラウドに限定されず、任意の形式の三次元データでよい。
また、階層構造のボクセルを用いてもよい。この場合、ｎ次の階層では、ｎ－１次以下の階層（ｎ次の階層の下層）にサンプル点が存在するかどうかを順に示してもよい。例えば、ｎ次の階層のみを復号する際において、ｎ－１次以下の階層にサンプル点が存在する場合は、ｎ次階層のボクセルの中心にサンプル点が存在するとみなして復号できる。
また、符号化装置は、点群データを、距離センサ、ステレオカメラ、単眼カメラ、ジャイロ、又は慣性センサなどを用いて取得する。
スペースは、動画像の符号化と同様に、単独で復号可能なイントラ・スペース（Ｉ－ＳＰＣ）、単方向の参照のみ可能なプレディクティブ・スペース（Ｐ－ＳＰＣ）、及び、双方向の参照が可能なバイディレクショナル・スペース（Ｂ－ＳＰＣ）を含む少なくとも３つの予測構造のいずれかに分類される。また、スペースは復号時刻と表示時刻との２種類の時刻情報を有する。
また、図１に示すように、複数のスペースを含む処理単位として、ランダムアクセス単位であるＧＯＳ（Ｇｒｏｕｐ Ｏｆ Ｓｐａｃｅ）が存在する。さらに、複数のＧＯＳを含む処理単位としてワールド（ＷＬＤ）が存在する。
ワールドが占める空間領域は、ＧＰＳ又は緯度及び経度情報などにより、地球上の絶対位置と対応付けられる。この位置情報はメタ情報として格納される。なお、メタ情報は、符号化データに含まれてもよいし、符号化データとは別に伝送されてもよい。
また、ＧＯＳ内では、全てのＳＰＣが三次元的に隣接してもよいし、他のＳＰＣと三次元的に隣接しないＳＰＣが存在してもよい。
なお、以下では、ＧＯＳ、ＳＰＣ又はＶＬＭ等の処理単位に含まれる三次元データに対する、符号化、復号又は参照等の処理を、単に、処理単位を符号化、復号又は参照する等とも記す。また、処理単位に含まれる三次元データは、例えば、三次元座標等の空間位置と、色情報等の特性値との少なくとも一つの組を含む。
次に、ＧＯＳにおけるＳＰＣの予測構造について説明する。同一ＧＯＳ内の複数のＳＰＣ、又は、同一ＳＰＣ内の複数のＶＬＭは、互いに異なる空間を占めるが、同じ時刻情報（復号時刻及び表示時刻）を持つ。
また、ＧＯＳ内で復号順で先頭となるＳＰＣはＩ－ＳＰＣである。また、ＧＯＳにはクローズドＧＯＳとオープンＧＯＳとの２種類が存在する。クローズドＧＯＳは、先頭Ｉ－ＳＰＣから復号開始する際に、ＧＯＳ内の全てのＳＰＣを復号できるＧＯＳである。オープンＧＯＳでは、ＧＯＳ内で先頭Ｉ－ＳＰＣよりも表示時刻が前となる一部のＳＰＣは異なるＧＯＳを参照しており、当該ＧＯＳのみで復号を行うことができない。
なお、地図情報などの符号化データでは、ＷＬＤを符号化順とは逆方向から復号することがあり、ＧＯＳ間に依存性があると逆方向再生が困難である。よって、このような場合には、基本的にはクローズドＧＯＳが用いられる。
また、ＧＯＳは、高さ方向にレイヤ構造を有し、下のレイヤのＳＰＣから順に符号化又は復号が行われる。
図２はＧＯＳの最下層レイヤに属するＳＰＣ間の予測構造の一例を示す図である。図３はレイヤ間の予測構造の一例を示す図である。
ＧＯＳ内には１つ以上のＩ－ＳＰＣが存在する。三次元空間内には、ヒト、動物、車、自転車、信号、又はランドマークとなる建物などのオブジェクトが存在するが、特にサイズが小さいオブジェクトはＩ－ＳＰＣとして符号化すると有効である。例えば、三次元データ復号装置（以下、復号装置とも記す）は、ＧＯＳを低処理量又は高速に復号する際には、ＧＯＳ内のＩ－ＳＰＣのみを復号する。
また、符号化装置は、ＷＬＤ内のオブジェクトの粗密さに応じてＩ－ＳＰＣの符号化間隔又は出現頻度を切替えてもよい。
また、図３に示す構成において、符号化装置又は復号装置は、複数のレイヤを下層（レイヤ１）から順に符号化又は復号する。これにより、例えば自動走行車などにとってより情報量の多い地面付近のデータの優先度を上げることができる。
なお、ドローンなどで用いられる符号化データでは、ＧＯＳ内において高さ方向で上のレイヤのＳＰＣから順に符号化又は復号してもよい。
また、符号化装置又は復号装置は、復号装置が荒くＧＯＳを把握でき、徐々に解像度を上げるようにできるように、複数のレイヤを符号化又は復号してもよい。例えば、符号化装置又は復号装置は、レイヤ３、８、１、９…の順に符号化又は復号してもよい。
次に、静的オブジェクト及び動的オブジェクトの扱い方について説明する。
三次元空間には、建物又は道路など静的なオブジェクト又はシーン（以降、まとめて静的オブジェクトと呼ぶ）と、車又はヒトなどの動的なオブジェクト（以降、動的オブジェクトと呼ぶ）とが存在する。オブジェクトの検出は、ポイントクラウドのデータ、又は、ステレオカメラなどのカメラ映像などから特徴点を抽出するなどして、別途行われる。ここでは、動的オブジェクトの符号化方法の例について説明する。
第１方法は、静的オブジェクトと動的オブジェクトとを区別せずに符号化する方法である。第２方法は、静的オブジェクトと動的オブジェクトとを識別情報により区別する方法である。
例えば、ＧＯＳが識別単位として用いられる。この場合、静的オブジェクトを構成するＳＰＣを含むＧＯＳと、動的オブジェクトを構成するＳＰＣを含むＧＯＳとが、符号化データ内、又は符号化データとは別途格納される識別情報により区別される。
または、ＳＰＣが識別単位として用いられてもよい。この場合、静的オブジェクトを構成するＶＬＭを含むＳＰＣと、動的オブジェクトを構成するＶＬＭを含むＳＰＣとが、上記識別情報により区別される。
または、ＶＬＭ或いはＶＸＬが識別単位として用いられてもよい。この場合、静的オブジェクトを含むＶＬＭ又はＶＸＬと、動的オブジェクトを含むＶＬＭ又はＶＸＬとが上記識別情報により区別される。
また、符号化装置は、動的オブジェクトを１以上のＶＬＭ又はＳＰＣとして符号化し、静的オブジェクトを含むＶＬＭ又はＳＰＣと、動的オブジェクトを含むＳＰＣとを、互いに異なるＧＯＳとして符号化してもよい。また、符号化装置は、動的オブジェクトのサイズに応じてＧＯＳのサイズが可変となる場合には、ＧＯＳのサイズをメタ情報として別途格納する。
また、符号化装置は、静的オブジェクトと動的オブジェクトとを互いに独立に符号化し、静的オブジェクトから構成されるワールドに対して、動的オブジェクトを重畳してもよい。このとき、動的オブジェクトは１以上のＳＰＣから構成され、各ＳＰＣは、当該ＳＰＣが重畳される静的オブジェクトを構成する１以上のＳＰＣに対応付けられる。なお、動的オブジェクトをＳＰＣではなく、１以上のＶＬＭ又はＶＸＬにより表現してもよい。
また、符号化装置は、静的オブジェクトと動的オブジェクトとを互いに異なるストリームとして符号化してもよい。
また、符号化装置は、動的オブジェクトを構成する１以上のＳＰＣを含むＧＯＳを生成してもよい。さらに、符号化装置は、動的オブジェクトを含むＧＯＳ（ＧＯＳ＿Ｍ）と、ＧＯＳ＿Ｍの空間領域に対応する静的オブジェクトのＧＯＳとを同一サイズ（同一の空間領域を占める）に設定してもよい。これにより、ＧＯＳ単位で重畳処理を行うことができる。
動的オブジェクトを構成するＰ－ＳＰＣ又はＢ－ＳＰＣは、符号化済みの異なるＧＯＳに含まれるＳＰＣを参照してもよい。動的オブジェクトの位置が時間的に変化し、同一の動的オブジェクトが異なる時刻のＧＯＳとして符号化されるケースでは、ＧＯＳを跨いだ参照が圧縮率の観点から有効となる。
また、符号化データの用途に応じて、上記の第１方法と第２方法とを切替えてもよい。例えば、符号化三次元データを地図として用いる場合は、動的オブジェクトを分離できることが望ましいため、符号化装置は、第２方法を用いる。一方、符号化装置は、コンサート又はスポーツなどのイベントの三次元データを符号化する場合に、動的オブジェクトを分離する必要がなければ、第１方法を用いる。
また、ＧＯＳ又はＳＰＣの復号時刻と表示時刻とは符号化データ内、又はメタ情報として格納できる。また、静的オブジェクトの時刻情報は全て同一としてもよい。このとき、実際の復号時刻と表示時刻は、復号装置が決定するものとしてもよい。あるいは、復号時刻として、ＧＯＳ、あるいは、ＳＰＣ毎に異なる値が付与され、表示時刻として全て同一の値が付与されてもよい。さらに、ＨＥＶＣのＨＲＤ（Ｈｙｐｏｔｈｅｔｉｃａｌ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｄｅｃｏｄｅｒ）など動画像符号化におけるデコーダモデルのように、デコーダが所定のサイズのバッファを有し、復号時刻に従って所定のビットレートでビットストリームを読み込めば破綻なく復号できることを保証するモデルを導入してもよい。
次に、ワールド内におけるＧＯＳの配置について説明する。ワールドにおける三次元空間の座標は、互いに直交する３本の座標軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）により表現される。ＧＯＳの符号化順に所定のルールを設けることで、空間的に隣接するＧＯＳが符号化データ内で連続するように符号化を行える。例えば、図４に示す例では、ｘｚ平面内のＧＯＳを連続的に符号化する。あるｘｚ平面内の全てのＧＯＳの符号化終了後にｙ軸の値を更新する。すなわち、符号化が進むにつれて、ワールドはｙ軸方向に伸びていく。また、ＧＯＳのインデックス番号は符号化順に設定される。
ここで、ワールドの三次元空間は、ＧＰＳ、或いは緯度及び経度などの地理的な絶対座標と１対１に対応付けておく。或いは、予め設定した基準位置からの相対位置により三次元空間が表現されてもよい。三次元空間のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸の方向は、緯度及び経度などに基づいて決定される方向ベクトルとして表現され、当該方向ベクトルはメタ情報として符号化データと共に格納される。
また、ＧＯＳのサイズは固定とし、符号化装置は、当該サイズをメタ情報として格納する。また、ＧＯＳのサイズは、例えば、都市部か否か、又は、室内か外かなどに応じて切替えられてもよい。つまり、ＧＯＳのサイズは、情報としての価値があるオブジェクトの量又は性質に応じて切替えられてもよい。あるいは、符号化装置は、同一ワールド内において、オブジェクトの密度などに応じて、ＧＯＳのサイズ、又は、ＧＯＳ内のＩ－ＳＰＣの間隔を適応的に切替えてもよい。例えば、符号化装置は、オブジェクトの密度が高いほど、ＧＯＳのサイズを小さくし、ＧＯＳ内のＩ－ＳＰＣの間隔を短くする。
図５の例では、３番目から１０番目のＧＯＳの領域では、オブジェクトの密度が高いため、細かい粒度でのランダムアクセスを実現するために、ＧＯＳが細分化されている。なお、７番目から１０番目のＧＯＳは、それぞれ、３番目から６番目のＧＯＳの裏側に存在する。
次に、本実施の形態に係る三次元データ符号化装置の構成及び動作の流れを説明する。図６は、本実施の形態に係る三次元データ符号化装置１００のブロック図である。図７は、三次元データ符号化装置１００の動作例を示すフローチャートである。
図６に示す三次元データ符号化装置１００は、三次元データ１１１を符号化することで符号化三次元データ１１２を生成する。この三次元データ符号化装置１００は、取得部１０１と、符号化領域決定部１０２と、分割部１０３と、符号化部１０４とを備える。
図７に示すように、まず、取得部１０１は、点群データである三次元データ１１１を取得する（Ｓ１０１）。
次に、符号化領域決定部１０２は、取得した点群データに対応する空間領域のうち、符号化対象の領域を決定する（Ｓ１０２）。例えば、符号化領域決定部１０２は、ユーザ又は車両の位置に応じて、当該位置の周辺の空間領域を符号化対象の領域に決定する。
次に、分割部１０３は、符号化対象の領域に含まれる点群データを、各処理単位に分割する。ここで処理単位とは、上述したＧＯＳ及びＳＰＣ等である。また、この符号化対象の領域は、例えば、上述したワールドに対応する。具体的には、分割部１０３は、予め設定したＧＯＳのサイズ、又は、動的オブジェクトの有無或いはサイズに基づいて、点群データを処理単位に分割する（Ｓ１０３）。また、分割部１０３は、各ＧＯＳにおいて符号化順で先頭となるＳＰＣの開始位置を決定する。
次に、符号化部１０４は、各ＧＯＳ内の複数のＳＰＣを順次符号化することで符号化三次元データ１１２を生成する（Ｓ１０４）。
なお、ここでは、符号化対象の領域をＧＯＳ及びＳＰＣに分割した後に、各ＧＯＳを符号化する例を示したが、処理の手順は上記に限らない。例えば、一つのＧＯＳの構成を決定した後にそのＧＯＳを符号化し、その後、次のＧＯＳの構成を決定する等の手順を用いてもよい。
このように、三次元データ符号化装置１００は、三次元データ１１１を符号化することで符号化三次元データ１１２を生成する。具体的には、三次元データ符号化装置１００は、三次元データを、ランダムアクセス単位であって、各々が三次元座標に対応付けられている第１処理単位（ＧＯＳ）に分割し、第１処理単位（ＧＯＳ）を複数の第２処理単位（ＳＰＣ）に分割し、第２処理単位（ＳＰＣ）を複数の第３処理単位（ＶＬＭ）に分割する。また、第３処理単位（ＶＬＭ）は、位置情報が対応付けられる最小単位である１以上のボクセル（ＶＸＬ）を含む。
次に、三次元データ符号化装置１００は、複数の第１処理単位（ＧＯＳ）の各々を符号化することで符号化三次元データ１１２を生成する。具体的には、三次元データ符号化装置１００は、各第１処理単位（ＧＯＳ）において、複数の第２処理単位（ＳＰＣ）の各々を符号化する。また、三次元データ符号化装置１００は、各第２処理単位（ＳＰＣ）において、複数の第３処理単位（ＶＬＭ）の各々を符号化する。
例えば、三次元データ符号化装置１００は、処理対象の第１処理単位（ＧＯＳ）がクローズドＧＯＳである場合には、処理対象の第１処理単位（ＧＯＳ）に含まれる処理対象の第２処理単位（ＳＰＣ）を、処理対象の第１処理単位（ＧＯＳ）に含まれる他の第２処理単位（ＳＰＣ）を参照して符号化する。つまり、三次元データ符号化装置１００は、処理対象の第１処理単位（ＧＯＳ）とは異なる第１処理単位（ＧＯＳ）に含まれる第２処理単位（ＳＰＣ）を参照しない。
一方、処理対象の第１処理単位（ＧＯＳ）がオープンＧＯＳである場合には、処理対象の第１処理単位（ＧＯＳ）に含まれる処理対象の第２処理単位（ＳＰＣ）を、処理対象の第１処理単位（ＧＯＳ）に含まれる他の第２処理単位（ＳＰＣ）、又は、処理対象の第１処理単位（ＧＯＳ）とは異なる第１処理単位（ＧＯＳ）に含まれる第２処理単位（ＳＰＣ）を参照して符号化する。
また、三次元データ符号化装置１００は、処理対象の第２処理単位（ＳＰＣ）のタイプとして、他の第２処理単位（ＳＰＣ）を参照しない第１タイプ（Ｉ－ＳＰＣ）、他の一つの第２処理単位（ＳＰＣ）を参照する第２タイプ（Ｐ－ＳＰＣ）、及び他の二つの第２処理単位（ＳＰＣ）を参照する第３タイプのうちいずれかを選択し、選択したタイプに従い処理対象の第２処理単位（ＳＰＣ）を符号化する。
次に、本実施の形態に係る三次元データ復号装置の構成及び動作の流れを説明する。図８は、本実施の形態に係る三次元データ復号装置２００のブロックのブロック図である。図９は、三次元データ復号装置２００の動作例を示すフローチャートである。
図８に示す三次元データ復号装置２００は、符号化三次元データ２１１を復号することで復号三次元データ２１２を生成する。ここで、符号化三次元データ２１１は、例えば、三次元データ符号化装置１００で生成された符号化三次元データ１１２である。この三次元データ復号装置２００は、取得部２０１と、復号開始ＧＯＳ決定部２０２と、復号ＳＰＣ決定部２０３と、復号部２０４とを備える。
まず、取得部２０１は、符号化三次元データ２１１を取得する（Ｓ２０１）。次に、復号開始ＧＯＳ決定部２０２は、復号対象のＧＯＳに決定する（Ｓ２０２）。具体的には、復号開始ＧＯＳ決定部２０２は、符号化三次元データ２１１内、又は符号化三次元データとは別に格納されたメタ情報を参照して、復号を開始する空間位置、オブジェクト、又は、時刻に対応するＳＰＣを含むＧＯＳを復号対象のＧＯＳに決定する。
次に、復号ＳＰＣ決定部２０３は、ＧＯＳ内で復号するＳＰＣのタイプ（Ｉ、Ｐ、Ｂ）を決定する（Ｓ２０３）。例えば、復号ＳＰＣ決定部２０３は、（１）Ｉ－ＳＰＣのみを復号するか、（２）Ｉ－ＳＰＣ及びＰ－ＳＰＣを復号するか、（３）全てのタイプを復号するかを決定する。なお、全てのＳＰＣを復号するなど、予め復号するＳＰＣのタイプが決定している場合は、本ステップは行われなくてもよい。
次に、復号部２０４は、ＧＯＳ内で復号順（符号化順と同一）で先頭となるＳＰＣが符号化三次元データ２１１内で開始するアドレス位置を取得し、当該アドレス位置から先頭ＳＰＣの符号化データを取得し、当該先頭ＳＰＣから順に各ＳＰＣを順次復号する（Ｓ２０４）。なお、上記アドレス位置は、メタ情報等に格納されている。
このように、三次元データ復号装置２００は、復号三次元データ２１２を復号する。具体的には、三次元データ復号装置２００は、ランダムアクセス単位であって、各々が三次元座標に対応付けられている第１処理単位（ＧＯＳ）の符号化三次元データ２１１の各々を復号することで第１処理単位（ＧＯＳ）の復号三次元データ２１２を生成する。より具体的には、三次元データ復号装置２００は、各第１処理単位（ＧＯＳ）において、複数の第２処理単位（ＳＰＣ）の各々を復号する。また、三次元データ復号装置２００は、各第２処理単位（ＳＰＣ）において、複数の第３処理単位（ＶＬＭ）の各々を復号する。
以下、ランダムアクセス用のメタ情報について説明する。このメタ情報は、三次元データ符号化装置１００で生成され、符号化三次元データ１１２（２１１）に含まれる。
従来の二次元の動画像におけるランダムアクセスでは、指定した時刻の近傍となるランダムアクセス単位の先頭フレームから復号を開始していた。一方、ワールドにおいては、時刻に加えて、空間（座標又はオブジェクトなど）に対するランダムアクセスが想定される。
そこで、少なくとも座標、オブジェクト、及び時刻の３つの要素へのランダムアクセスを実現するために、各要素とＧＯＳのインデックス番号とを対応付けるテーブルを用意する。さらに、ＧＯＳのインデックス番号とＧＯＳの先頭となるＩ－ＳＰＣのアドレスを対応付ける。図１０は、メタ情報に含まれるテーブルの一例を示す図である。なお、図１０に示す全てのテーブルが用いられる必要はなく、少なくとも一つのテーブルが用いられればよい。
以下、一例として、座標を起点とするランダムアクセスについて説明する。座標（ｘ２、ｙ２、ｚ２）にアクセスする際には、まず、座標－ＧＯＳテーブルを参照して、座標が（ｘ２、ｙ２、ｚ２）である地点は２番目のＧＯＳに含まれることが分かる。次に、ＧＯＳアドレステーブルを参照し、２番目のＧＯＳにおける先頭のＩ－ＳＰＣのアドレスがａｄｄｒ（２）であることが分かるため、復号部２０４は、このアドレスからデータを取得して復号を開始する。
なお、アドレスは、論理フォーマットにおけるアドレスであっても、ＨＤＤ又はメモリの物理アドレスであってもよい。また、アドレスの代わりにファイルセグメントを特定する情報が用いられてもよい。例えば、ファイルセグメントは、１つ以上のＧＯＳなどをセグメント化した単位である。
また、オブジェクトが複数のＧＯＳに跨る場合には、オブジェクト－ＧＯＳテーブルにおいて、オブジェクトが属するＧＯＳを複数示してもよい。当該複数のＧＯＳがクローズドＧＯＳであれば、符号化装置及び復号装置は、並列に符号化又は復号を行うことができる。一方、当該複数のＧＯＳがオープンＧＯＳであれば、複数のＧＯＳが互いに参照しあうことでより圧縮効率を高めることができる。
オブジェクトの例としては、ヒト、動物、車、自転車、信号、又はランドマークとなる建物などがある。例えば、三次元データ符号化装置１００は、ワールドの符号化時に三次元のポイントクラウドなどからオブジェクトに特有の特徴点を抽出し、当該特徴点に基づきオブジェクトを検出し、検出したオブジェクトをランダムアクセスポイントとして設定できる。
このように、三次元データ符号化装置１００は、複数の第１処理単位（ＧＯＳ）と、複数の第１処理単位（ＧＯＳ）の各々に対応付けられている三次元座標とを示す第１情報を生成する。また、符号化三次元データ１１２（２１１）は、この第１情報を含む。また、第１情報は、さらに、複数の第１処理単位（ＧＯＳ）の各々に対応付けられている、オブジェクト、時刻及びデータ格納先のうち少なくとも一つを示す。
三次元データ復号装置２００は、符号化三次元データ２１１から第１情報を取得し、第１情報を用いて、指定された三次元座標、オブジェクト又は時刻に対応する第１処理単位の符号化三次元データ２１１を特定し、当該符号化三次元データ２１１を復号する。
以下、その他のメタ情報の例について説明する。ランダムアクセス用のメタ情報の他に、三次元データ符号化装置１００は、以下のようなメタ情報を生成及び格納してもよい。また、三次元データ復号装置２００は、このメタ情報を復号時に利用してもよい。
三次元データを地図情報として用いる場合などには、用途に応じてプロファイルが規定され、当該プロファイルを示す情報がメタ情報に含まれてもよい。例えば、市街地或いは郊外向け、又は、飛行物体向けのプロファイルが規定され、それぞれにおいてワールド、ＳＰＣ又はＶＬＭの最大又は最小サイズなどが定義される。例えば、市街地向けでは、郊外向けよりも詳細な情報が必要なため、ＶＬＭの最小サイズが小さく設定される。
メタ情報は、オブジェクトの種類を示すタグ値を含んでもよい。このタグ値はオブジェクトを構成するＶＬＭ、ＳＰＣ、又はＧＯＳと対応付けられる。例えば、タグ値「０」は「人」を示し、タグ値「１」は「車」を示し、タグ値「２」は「信号機」を示す、などオブジェクトの種類ごとにタグ値が設定されてもよい。または、オブジェクトの種類が判定しにくい又は判定する必要がない場合はサイズ、又は、動的オブジェクトか静的オブジェクトかなどの性質を示すタグ値が用いられてもよい。
また、メタ情報は、ワールドが占める空間領域の範囲を示す情報を含んでもよい。
また、メタ情報は、符号化データのストリーム全体、又は、ＧＯＳ内のＳＰＣなど、複数のＳＰＣに共通のヘッダ情報として、ＳＰＣ又はＶＸＬのサイズを格納してもよい。
また、メタ情報は、ポイントクラウドの生成に用いた距離センサ或いはカメラなどの識別情報、又は、ポイントクラウド内の点群の位置精度を示す情報を含んでもよい。
また、メタ情報は、ワールドが静的オブジェクトのみから構成されるか、動的オブジェクトを含むかを示す情報を含んでもよい。
以下、本実施の形態の変形例について説明する。
符号化装置又は復号装置は、互いに異なる２以上のＳＰＣ又はＧＯＳを並列で符号化又は復号してもよい。並列で符号化又は復号するＧＯＳは、ＧＯＳの空間位置を示すメタ情報などに基づいて決定できる。
三次元データを車又は飛行物体などが移動する際の空間地図として用いる、又はこのような空間地図を生成するケースなどでは、符号化装置又は復号装置は、ＧＰＳ、経路情報、又はズーム倍率などに基づいて特定される空間に含まれるＧＯＳ又はＳＰＣを符号化又は復号してもよい。
また、復号装置は、自己位置又は走行経路に近い空間から順に復号を行ってもよい。符号化装置又は復号装置は、自己位置又は走行経路から遠い空間を、近い空間に比べて優先度を落として符号化又は復号してもよい。ここで、優先度を落とすとは、処理順を下げる、解像度を下げる（間引いて処理する）、又は、画質を下げる（符号化効率を上げる。例えば、量子化ステップを大きくする。）等である。
また、復号装置は、空間内で階層的に符号化されている符号化データを復号する際は、低階層のみを復号してもよい。
また、復号装置は、地図のズーム倍率又は用途に応じて、低階層から優先的に復号してもよい。
また、車又はロボットの自律走行時に行う自己位置推定又は物体認識などの用途では、符号化装置又は復号装置は、路面から特定高さ以内の領域（認識を行う領域）以外は解像度を落として符号化又は復号を行ってもよい。
また、符号化装置は、室内と室外との空間形状を表現するポイントクラウドをそれぞれ個別に符号化してもよい。例えば、室内を表現するＧＯＳ（室内ＧＯＳ）と室外を表現するＧＯＳ（室外ＧＯＳ）とを分けることで、復号装置は、符号化データを利用する際に、視点位置に応じて復号するＧＯＳを選択できる。
また、符号化装置は、座標が近い室内ＧＯＳと室外ＧＯＳとを、符号化ストリーム内で隣接するように符号化してもよい。例えば、符号化装置は、両者の識別子を対応付け、符号化ストリーム内、又は別途格納されるメタ情報内に対応付けた識別子を示す情報を格納する。これにより、復号装置は、メタ情報内の情報を参照して、座標が近い室内ＧＯＳと室外ＧＯＳとを識別できる。
また、符号化装置は、室内ＧＯＳと室外ＧＯＳとで、ＧＯＳ又はＳＰＣのサイズを切替えてもよい。例えば、符号化装置は、室内では室外に比べてＧＯＳのサイズを小さく設定する。また、符号化装置は、室内ＧＯＳと室外ＧＯＳとで、ポイントクラウドから特徴点を抽出する際の精度、又はオブジェクト検出の精度などを変更してもよい。
また、符号化装置は、復号装置が動的オブジェクトを静的オブジェクトと区別して表示するための情報を符号化データに付加してもよい。これにより、復号装置は、動的オブジェクトと赤枠又は説明用の文字などとを合わせて表示できる。なお、復号装置は、動的オブジェクトの代わりに赤枠又は説明用の文字のみを表示してもよい。また、復号装置は、より細かいオブジェクト種別を表示してもよい。例えば、車には赤枠が用いられ、ヒトには黄色枠が用いられてもよい。
また、符号化装置又は復号装置は、動的オブジェクトの出現頻度、又は、静的オブジェクトと動的オブジェクトとの割合などに応じて、動的オブジェクトと静的オブジェクトとを異なるＳＰＣ又はＧＯＳとして符号化又は復号するかどうかを決定してもよい。例えば、動的オブジェクトの出現頻度又は割合が閾値を超える場合には、動的オブジェクトと静的オブジェクトとが混在するＳＰＣ又はＧＯＳが許容され、動的オブジェクトの出現頻度又は割合が閾値を超えない場合には、動的オブジェクトと静的オブジェクトとが混在するＳＰＣ又はＧＯＳが許容されない。
動的オブジェクトをポイントクラウドではなく、カメラの二次元画像情報から検出する際には、符号化装置は、検出結果を識別するための情報（枠又は文字など）とオブジェクト位置とを別途取得し、これらの情報を三次元の符号化データの一部として符号化してもよい。この場合、復号装置は、静的オブジェクトの復号結果に対して、動的オブジェクトを示す補助情報（枠又は文字）を重畳して表示する。
また、符号化装置は、静的オブジェクトの形状の複雑さなどに応じて、ＳＰＣにおけるＶＸＬ又はＶＬＭの粗密さを変更してもよい。例えば、符号化装置は、静的オブジェクトの形状が複雑なほど、ＶＸＬ又はＶＬＭを密に設定する。さらに、符号化装置は、空間位置又は色情報を量子化する際の量子化ステップなどをＶＸＬ又はＶＬＭの粗密さに応じて決定してもよい。例えば、符号化装置は、ＶＸＬ又はＶＬＭが密なほど量子化ステップを小さく設定する。
以上のように、本実施の形態に係る符号化装置又は復号装置は、座標情報を有するスペース単位で空間の符号化又は復号を行う。
また、符号化装置及び復号装置は、スペース内において、ボリューム単位で符号化又は復号を行う。ボリュームは、位置情報が対応付けられる最小単位であるボクセルを含む。
また、符号化装置及び復号装置は、座標、オブジェクト、及び時間等を含む空間情報の各要素とＧＯＰとを対応付けたテーブル、又は各要素間を対応付けたテーブルにより任意の要素間を対応付けて符号化又は復号を行う。また、復号装置は、選択された要素の値を用いて座標を判定し、座標からボリューム、ボクセル又はスペースを特定し、当該ボリューム又はボクセルを含むスペース、又は特定されたスペースを復号する。
また、符号化装置は、特徴点抽出又はオブジェクト認識により、要素により選択可能なボリューム、ボクセル又はスペースを判定し、ランダムアクセス可能なボリューム、ボクセル又はスペースとして符号化する。
スペースは、当該スペース単体で符号化又は復号可能なＩ－ＳＰＣと、任意の１つの処理済みスペースを参照して符号化又は復号されるＰ－ＳＰＣと、任意の二つの処理済みスペースを参照して符号化又は復号されるＢ－ＳＰＣとの３種類のタイプに分類される。
１以上のボリュームが、静的オブジェクト又は動的なオブジェクトに対応する。静的オブジェクトを含むスペースと動的オブジェクトを含むスペースとは互いに異なるＧＯＳとして符号化又は復号される。つまり、静的オブジェクトを含むＳＰＣと、動的オブジェクトを含むＳＰＣとが異なるＧＯＳに割り当てられる。
動的オブジェクトはオブジェクトごとに符号化又は復号され、静的オブジェクトを含む１以上のスペースに対応付けられる。つまり、複数の動的オブジェクトは個別に符号化され、得られた複数の動的オブジェクトの符号化データは、静的オブジェクトを含むＳＰＣに対応付けられる。
符号化装置及び復号装置は、ＧＯＳ内のＩ－ＳＰＣの優先度を上げて、符号化又は復号を行う。例えば、符号化装置は、Ｉ－ＳＰＣの劣化が少なくなるように（復号後に元の三次元データがより忠実に再現されるように）符号化を行う。また、復号装置は、例えば、Ｉ－ＳＰＣのみを復号する。
符号化装置は、ワールド内のオブジェクトの疎密さ又は数（量）に応じてＩ－ＳＰＣを用いる頻度を変えて符号化を行ってもよい。つまり、符号化装置は、三次元データに含まれるオブジェクトの数又は粗密さに応じて、Ｉ－ＳＰＣを選択する頻度を変更する。例えば、符号化装置は、ワールド内のオブジェクトが密であるほどＩスペースを用いる頻度を上げる。
また、符号化装置は、ランダムアクセスポイントをＧＯＳ単位で設定し、ＧＯＳに対応する空間領域を示す情報をヘッダ情報に格納する。
符号化装置は、ＧＯＳの空間サイズとして、例えば、デフォルト値を使用する。なお、符号化装置は、オブジェクト又は動的オブジェクトの数（量）又は粗密さに応じてＧＯＳのサイズを変更してもよい。例えば、符号化装置は、オブジェクト或いは動的オブジェクトが密なほど、又は数が多いほど、ＧＯＳの空間サイズを小さくする。
また、スペース又はボリュームは、デプスセンサ、ジャイロ、又はカメラ等のセンサで得られた情報を用いて導出された特徴点群を含む。特徴点の座標はボクセルの中心位置に設定される。また、ボクセルの細分化により位置情報の高精度化を実現できる。
特徴点群は、複数のピクチャを用いて導出される。複数のピクチャは、実際の時刻情報と、スペースに対応付けられた複数のピクチャで同一の時刻情報（例えば、レート制御等に用いられる符号化時刻）との少なくとも２種類の時刻情報を有する。
また、１以上のスペースを含むＧＯＳ単位で符号化又は復号が行われる。
符号化装置及び復号装置は、処理済みのＧＯＳ内のスペースを参照して、処理対象のＧＯＳ内のＰスペース又はＢスペースの予測を行う。
または、符号化装置及び復号装置は、異なるＧＯＳを参照せず、処理対象のＧＯＳ内の処理済スペースを用いて処理対象のＧＯＳ内のＰスペース又はＢスペースの予測を行う。
また、符号化装置及び復号装置は、１以上のＧＯＳを含むワールド単位で符号化ストリームを送信又は受信する。
また、ＧＯＳは少なくともワールド内で１方向にレイヤ構造を持ち、符号化装置及び復号装置は、下位レイヤから符号化又は復号を行う。例えば、ランダムアクセス可能なＧＯＳは最下位レイヤに属する。上位レイヤに属するＧＯＳは同一レイヤ以下に属するＧＯＳを参照する。つまり、ＧＯＳは、予め定められた方向に空間分割され、各々が１以上のＳＰＣを含む複数のレイヤを含む。符号化装置及び復号装置は、各ＳＰＣを、当該ＳＰＣと同一レイヤ又は当該ＳＰＣより下層のレイヤに含まれるＳＰＣを参照して符号化又は復号する。
また、符号化装置及び復号装置は、複数のＧＯＳを含むワールド単位内で、連続してＧＯＳを符号化又は復号する。符号化装置及び復号装置は、符号化又は復号の順序（方向）を示す情報をメタデータとして書き込む又は読み出す。つまり、符号化データは、複数のＧＯＳの符号化順を示す情報を含む。
また、符号化装置及び復号装置は、互いに異なる２以上のスペース又はＧＯＳを並列で符号化又は復号する。
また、符号化装置及び復号装置は、スペース又はＧＯＳの空間情報（座標、サイズ等）を符号化又は復号する。
また、符号化装置及び復号装置は、ＧＰＳ、経路情報、又は倍率など、自己の位置又は／及び領域サイズに関する外部情報に基づいて特定される特定空間に含まれるスペース又はＧＯＳを符号化又は復号する。
符号化装置又は復号装置は、自己の位置から遠い空間は、近い空間に比べて優先度を落として符号化又は復号する。
符号化装置は、倍率又は用途に応じて、ワールドのある１方向を設定し、当該方向にレイヤ構造を持つＧＯＳを符号化する。また、復号装置は、倍率又は用途に応じて設定されたワールドのある１方向にレイヤ構造を持つＧＯＳを、下位レイヤから優先的に復号する。
符号化装置は、室内と室外とでスペースに含まれる特徴点抽出、オブジェクト認識の精度、又は空間領域サイズなどを変化させる。ただし、符号化装置及び復号装置は、座標が近い室内ＧＯＳと室外ＧＯＳとをワールド内で隣接して符号化又は復号し、これらの識別子も対応付けて符号化又は復号する。
（実施の形態２）
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のみ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について説明する。
特徴量を一定以上持つボクセル（ＶＸＬ）を特徴ボクセル（ＦＶＸＬ）と定義し、ＦＶＸＬで構成されるワールド（ＷＬＤ）をスパースワールド（ＳＷＬＤ）と定義する。図１１は、スパースワールド及びワールドの構成例を示す図である。ＳＷＬＤには、ＦＶＸＬで構成されるＧＯＳであるＦＧＯＳと、ＦＶＸＬで構成されるＳＰＣであるＦＳＰＣと、ＦＶＸＬで構成されるＶＬＭであるＦＶＬＭと含まれる。ＦＧＯＳ、ＦＳＰＣ及びＦＶＬＭのデータ構造及び予測構造はＧＯＳ、ＳＰＣ及びＶＬＭと同様であっても構わない。
特徴量とは、ＶＸＬの三次元位置情報、又はＶＸＬ位置の可視光情報を表現する特徴量であり、特に立体物のコーナー及びエッジ等で多く検出される特徴量である。具体的には、この特徴量は、下記のような三次元特徴量又は可視光の特徴量であるが、その他、ＶＸＬの位置、輝度、又は色情報などを表す特徴量であれば、どのようなものでも構わない。
三次元特徴量として、ＳＨＯＴ特徴量（Ｓｉｇｎａｔｕｒｅ ｏｆ Ｈｉｓｔｏｇｒａｍｓ ｏｆ ＯｒｉｅｎＴａｔｉｏｎｓ）、ＰＦＨ特徴量（Ｐｏｉｎｔ Ｆｅａｔｕｒｅ Ｈｉｓｔｏｇｒａｍｓ）、又はＰＰＦ特徴量（Ｐｏｉｎｔ Ｐａｉｒ Ｆｅａｔｕｒｅ）が用いられる。
ＳＨＯＴ特徴量は、ＶＸＬ周辺を分割し、基準点と分割された領域の法線ベクトルとの内積を計算してヒストグラム化することで得られる。このＳＨＯＴ特徴量は、次元数が高く、特徴表現力が高いという特徴を有する。
ＰＦＨ特徴量は、ＶＸＬ近傍の多数の２点組を選択し、その２点から法線ベクトル等を算出してヒストグラム化することで得られる。このＰＦＨ特徴量は、ヒストグラム特徴なので、多少の外乱に対してロバスト性を有し、特徴表現力も高いという特徴を有する。
ＰＰＦ特徴量は、２点のＶＸＬ毎に法線ベクトル等を用いて算出される特徴量である。このＰＰＦ特徴量には、全ＶＸＬが使われるため、オクルージョンに対してロバスト性を有する。
また、可視光の特徴量として、画像の輝度勾配情報等の情報を用いたＳＩＦＴ（Ｓｃａｌｅ－Ｉｎｖａｒｉａｎｔ Ｆｅａｔｕｒｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）、ＳＵＲＦ（Ｓｐｅｅｄｅｄ Ｕｐ Ｒｏｂｕｓｔ Ｆｅａｔｕｒｅｓ）、又はＨＯＧ（Ｈｉｓｔｏｇｒａｍ ｏｆ Ｏｒｉｅｎｔｅｄ Ｇｒａｄｉｅｎｔｓ）等を用いることができる。
ＳＷＬＤは、ＷＬＤの各ＶＸＬから上記特徴量を算出し、ＦＶＸＬを抽出することで生成される。ここで、ＳＷＬＤはＷＬＤが更新される度に更新しても構わないし、ＷＬＤの更新タイミングに関わらず、一定時間経過後に定期的に更新するようにしても構わない。
ＳＷＬＤは特徴量毎に生成しても構わない。例えば、ＳＨＯＴ特徴量に基づくＳＷＬＤ１とＳＩＦＴ特徴量に基づくＳＷＬＤ２とのように、特徴量毎に別々のＳＷＬＤが生成され、用途に応じてＳＷＬＤを使い分けるようにしても構わない。また、算出した各ＦＶＸＬの特徴量を特徴量情報として各ＦＶＸＬに保持するようにしても構わない。
次に、スパースワールド（ＳＷＬＤ）の利用方法について説明する。ＳＷＬＤは特徴ボクセル（ＦＶＸＬ）のみを含むため、全てのＶＸＬを含むＷＬＤと比べて一般的にデータサイズが小さい。
特徴量を利用して何らかの目的を果たすアプリケーションにおいては、ＷＬＤの代わりにＳＷＬＤの情報を利用することで、ハードディスクからの読み出し時間、並びにネットワーク転送時の帯域及び転送時間を抑制することができる。例えば、地図情報として、ＷＬＤとＳＷＬＤとをサーバに保持しておき、クライアントからの要望に応じて、送信する地図情報をＷＬＤ又はＳＷＬＤに切り替えることにより、ネットワーク帯域及び転送時間を抑制することができる。以下、具体的な例を示す。
図１２及び図１３は、ＳＷＬＤ及びＷＬＤの利用例を示す図である。図１２に示すように、車載装置であるクライアント１が自己位置判定用途として地図情報を必要な場合は、クライアント１はサーバに自己位置推定用の地図データの取得要望を送る（Ｓ３０１）。サーバは、当該取得要望に応じてＳＷＬＤをクライアント１に送信する（Ｓ３０２）。クライアント１は、受信したＳＷＬＤを用いて自己位置判定を行う（Ｓ３０３）。この際、クライアント１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等の様々な方法でクライアント１の周辺のＶＸＬ情報を取得し、得られたＶＸＬ情報とＳＷＬＤとから自己位置情報を推定する。ここで自己位置情報は、クライアント１の三次元位置情報及び向き等を含む。
図１３に示すように、車載装置であるクライアント２が三次元地図等の地図描画の用途として地図情報が必要な場合は、クライアント２はサーバに地図描画用の地図データの取得要望を送る（Ｓ３１１）。サーバは、当該取得要望に応じてＷＬＤをクライアント２に送信する（Ｓ３１２）。クライアント２は、受信したＷＬＤを用いて地図描画を行う（Ｓ３１３）。この際、クライアント２は、例えば、自己が可視光カメラ等で撮影した画像と、サーバから取得したＷＬＤとを用いてレンダリング画像を作成し、作成した画像をカーナビ等の画面に描画する。
上記のように、サーバは、自己位置推定のような各ＶＸＬの特徴量を主に必要とする用途ではＳＷＬＤをクライアントに送信し、地図描画のように詳細なＶＸＬ情報が必要な場合はＷＬＤをクライアントに送信する。これにより、地図データを効率よく送受信することが可能となる。
なお、クライアントは、自分でＳＷＬＤとＷＬＤのどちらが必要かを判断し、サーバへＳＷＬＤ又はＷＬＤの送信を要求しても構わない。また、サーバは、クライアント又はネットワークの状況に合わせて、ＳＷＬＤかＷＬＤのどちらを送信すべきかを判断しても構わない。
次に、スパースワールド（ＳＷＬＤ）とワールド（ＷＬＤ）との送受信を切り替える方法を説明する。
ネットワーク帯域に応じてＷＬＤ又はＳＷＬＤを受信するかを切替えるようにしてもよい。図１４は、この場合の動作例を示す図である。例えば、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）環境下等の使用できるネットワーク帯域が限られている低速ネットワークが用いられている場合には、クライアントは、低速ネットワーク経由でサーバにアクセスし（Ｓ３２１）、サーバから地図情報としてＳＷＬＤを取得する（Ｓ３２２）。一方、Ｗｉ‐Ｆｉ（登録商標）環境下等のネットワーク帯域に余裕がある高速ネットワークが用いられている場合には、クライアントは、高速ネットワーク経由でサーバにアクセスし（Ｓ３２３）、サーバからＷＬＤを取得する（Ｓ３２４）。これにより、クライアントは、当該クライアントのネットワーク帯域に応じて適切な地図情報を取得することができる。
具体的には、クライアントは、屋外ではＬＴＥ経由でＳＷＬＤを受信し、施設等の屋内に入った場合はＷｉ‐Ｆｉ（登録商標）経由でＷＬＤを取得する。これにより、クライアントは、屋内のより詳細な地図情報を取得することが可能となる。
このように、クライアントは、自身が用いるネットワークの帯域に応じてサーバにＷＬＤ又はＳＷＬＤを要求してもよい。または、クライアントは、自身が用いるネットワークの帯域を示す情報をサーバに送信し、サーバは当該情報に応じて当該クライアントに適したデータ（ＷＬＤ又はＳＷＬＤ）を送信してもよい。または、サーバは、クライアントのネットワーク帯域を判別し、当該クライアントに適したデータ（ＷＬＤ又はＳＷＬＤ）を送信してもよい。
また、移動速度に応じてＷＬＤ又はＳＷＬＤを受信するかを切替えるようにしてもよい。図１５は、この場合の動作例を示す図である。例えば、クライアントが高速移動をしている場合は（Ｓ３３１）、クライアントはＳＷＬＤをサーバから受信する（Ｓ３３２）。一方、クライアントが低速移動をしている場合は（Ｓ３３３）、クライアントはＷＬＤをサーバから受信する（Ｓ３３４）。これにより、クライアントは、ネットワーク帯域を抑制しながら、速度に合った地図情報を取得することができる。具体的には、クライアントは、高速道路を走行中にはデータ量の少ないＳＷＬＤを受信することにより、大まかな地図情報を適切な速度で更新することができる。一方、クライアントは、一般道路を走行中にはＷＬＤを受信することにより、より詳細な地図情報を取得することが可能となる。
このように、クライアントは、自身の移動速度に応じてサーバにＷＬＤ又はＳＷＬＤを要求してもよい。または、クライアントは、自身の移動速度を示す情報をサーバに送信し、サーバは当該情報に応じて当該クライアントに適したデータ（ＷＬＤ又はＳＷＬＤ）を送信してもよい。または、サーバは、クライアントの移動速度を判別し、当該クライアントに適したデータ（ＷＬＤ又はＳＷＬＤ）を送信してもよい。
また、クライアントは、最初にＳＷＬＤをサーバより取得し、その中で重要な領域のＷＬＤを取得しても構わない。例えば、クライアントは、地図データを取得する際に、最初に大まかな地図情報をＳＷＬＤで取得し、そこから建物、標識、又は人物等の特徴が多く出現する領域を絞り込み、絞り込んだ領域のＷＬＤを後から取得する。これにより、クライアントは、サーバからの受信データ量を抑制しつつ、必要な領域の詳細な情報を取得することが可能となる。
また、サーバは、ＷＬＤから物体毎に別々のＳＷＬＤを作成し、クライアントは、用途に合わせて、それぞれを受信してもよい。これにより、ネットワーク帯域を抑制できる。例えば、サーバは、ＷＬＤから予め人又は車を認識し、人のＳＷＬＤと車のＳＷＬＤを作成する。クライアントは、周囲の人の情報を取得したい場合には人のＳＷＬＤを、車の情報を取得したい場合には車のＳＷＬＤを受信する。また、このようなＳＷＬＤの種類はヘッダ等に付加された情報（フラグ又はタイプ等）によって区別するようにしても構わない。
次に、本実施の形態に係る三次元データ符号化装置（例えばサーバ）の構成及び動作の流れを説明する。図１６は、本実施の形態に係る三次元データ符号化装置４００のブロック図である。図１７は、三次元データ符号化装置４００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。
図１６に示す三次元データ符号化装置４００は、入力三次元データ４１１を符号化することで符号化ストリームである符号化三次元データ４１３及び４１４を生成する。ここで、符号化三次元データ４１３はＷＬＤに対応する符号化三次元データであり、符号化三次元データ４１４はＳＷＬＤに対応する符号化三次元データである。この三次元データ符号化装置４００は、取得部４０１と、符号化領域決定部４０２と、ＳＷＬＤ抽出部４０３と、ＷＬＤ符号化部４０４と、ＳＷＬＤ符号化部４０５とを備える。
図１７に示すように、まず、取得部４０１は、三次元空間内の点群データである入力三次元データ４１１を取得する（Ｓ４０１）。
次に、符号化領域決定部４０２は、点群データが存在する空間領域に基づいて、符号化対象の空間領域を決定する（Ｓ４０２）。
次に、ＳＷＬＤ抽出部４０３は、符号化対象の空間領域をＷＬＤと定義し、ＷＬＤに含まれる各ＶＸＬから特徴量を算出する。そして、ＳＷＬＤ抽出部４０３は、特徴量が予め定められた閾値以上のＶＸＬを抽出し、抽出したＶＸＬをＦＶＸＬと定義し、当該ＦＶＸＬをＳＷＬＤへ追加することで、抽出三次元データ４１２を生成する（Ｓ４０３）。つまり、入力三次元データ４１１から特徴量が閾値以上の抽出三次元データ４１２が抽出される。
次に、ＷＬＤ符号化部４０４は、ＷＬＤに対応する入力三次元データ４１１を符号化することでＷＬＤに対応する符号化三次元データ４１３を生成する（Ｓ４０４）。このとき、ＷＬＤ符号化部４０４は、符号化三次元データ４１３のヘッダに、当該符号化三次元データ４１３がＷＬＤを含むストリームであることを区別するための情報を付加する。
また、ＳＷＬＤ符号化部４０５は、ＳＷＬＤに対応する抽出三次元データ４１２を符号化することでＳＷＬＤに対応する符号化三次元データ４１４を生成する（Ｓ４０５）。このとき、ＳＷＬＤ符号化部４０５は、符号化三次元データ４１４のヘッダに、当該符号化三次元データ４１４がＳＷＬＤを含むストリームであることを区別するための情報を付加する。
なお、符号化三次元データ４１３を生成する処理と、符号化三次元データ４１４を生成する処理との処理順は上記と逆でもよい。また、これらの処理の一部又は全てが並列に行われてもよい。
符号化三次元データ４１３及び４１４のヘッダに付与される情報として、例えば、「ｗｏｒｌｄ＿ｔｙｐｅ」というパラメータが定義される。ｗｏｒｌｄ＿ｔｙｐｅ＝０の場合はストリームがＷＬＤを含むことを表し、ｗｏｒｌｄ＿ｔｙｐｅ＝１の場合はストリームがＳＷＬＤを含むことを表す。更にその他の多数の種別を定義する場合には、ｗｏｒｌｄ＿ｔｙｐｅ＝２のように割り当てる数値を増やすようにしても構わない。また、符号化三次元データ４１３及び４１４の一方に特定のフラグが含まれてもよい。例えば、符号化三次元データ４１４に、当該ストリームがＳＷＬＤを含むことを含むフラグが付与されてもよい。この場合、復号装置は、フラグの有無によりＷＬＤを含むストリームか、ＳＷＬＤを含むストリームかを判別できる。
また、ＷＬＤ符号化部４０４がＷＬＤを符号化する際に使用する符号化方法と、ＳＷＬＤ符号化部４０５がＳＷＬＤを符号化する際に使用する符号化方法とは異なってもよい。
例えば、ＳＷＬＤではデータが間引かされているため、ＷＬＤに比べ、周辺のデータとの相関が低くなる可能性がある。よって、ＳＷＬＤに用いられる符号化方法では、ＷＬＤに用いられる符号化方法よりもイントラ予測及びインター予測のうちインター予測が優先されてもよい。
また、ＳＷＬＤに用いられる符号化方法とＷＬＤに用いられる符号化方法とでは、三次元位置の表現手法が異なってもよい。例えば、ＳＷＬＤでは、三次元座標によりＦＶＸＬの三次元位置を表現し、ＷＬＤでは、後述する８分木により三次元位置が表現されてもよいし、その逆でもよい。
また、ＳＷＬＤ符号化部４０５は、ＳＷＬＤの符号化三次元データ４１４のデータサイズがＷＬＤの符号化三次元データ４１３のデータサイズより小さくなるように符号化を行う。例えば、上述したようにＳＷＬＤは、ＷＬＤに比べ、データ間の相関が低くなる可能性がある。これにより、符号化効率が下がり、符号化三次元データ４１４のデータサイズがＷＬＤの符号化三次元データ４１３のデータサイズより大きくなる可能性がある。よって、ＳＷＬＤ符号化部４０５は、得られた符号化三次元データ４１４のデータサイズが、ＷＬＤの符号化三次元データ４１３のデータサイズより大きい場合には、再符号化を行うことで、データサイズを低減した符号化三次元データ４１４を再生成する。
例えば、ＳＷＬＤ抽出部４０３は、抽出する特徴点の数を減らした抽出三次元データ４１２を再生成し、ＳＷＬＤ符号化部４０５は、当該抽出三次元データ４１２を符号化する。または、ＳＷＬＤ符号化部４０５における量子化の程度をより粗くしてもよい。例えば、後述する８分木構造において、最下層のデータを丸め込むことで、量子化の程度を粗くすることができる。
また、ＳＷＬＤ符号化部４０５は、ＳＷＬＤの符号化三次元データ４１４のデータサイズをＷＬＤの符号化三次元データ４１３のデータサイズより小さくできない場合は、ＳＷＬＤの符号化三次元データ４１４を生成しなくてもよい。または、ＷＬＤの符号化三次元データ４１３がＳＷＬＤの符号化三次元データ４１４にコピーされてもよい。つまり、ＳＷＬＤの符号化三次元データ４１４としてＷＬＤの符号化三次元データ４１３がそのまま用いられてもよい。
次に、本実施の形態に係る三次元データ復号装置（例えばクライアント）の構成及び動作の流れを説明する。図１８は、本実施の形態に係る三次元データ復号装置５００のブロック図である。図１９は、三次元データ復号装置５００による三次元データ復号処理のフローチャートである。
図１８に示す三次元データ復号装置５００は、符号化三次元データ５１１を復号することで復号三次元データ５１２又は５１３を生成する。ここで、符号化三次元データ５１１は、例えば、三次元データ符号化装置４００で生成された符号化三次元データ４１３又は４１４である。
この三次元データ復号装置５００は、取得部５０１と、ヘッダ解析部５０２と、ＷＬＤ復号部５０３と、ＳＷＬＤ復号部５０４とを備える。
図１９に示すように、まず、取得部５０１は、符号化三次元データ５１１を取得する（Ｓ５０１）。次に、ヘッダ解析部５０２は、符号化三次元データ５１１のヘッダを解析し、符号化三次元データ５１１がＷＬＤを含むストリームか、ＳＷＬＤを含むストリームかを判別する（Ｓ５０２）。例えば、上述したｗｏｒｌｄ＿ｔｙｐｅのパラメータが参照され、判別が行われる。
符号化三次元データ５１１がＷＬＤを含むストリームである場合（Ｓ５０３でＹｅｓ）、ＷＬＤ復号部５０３は、符号化三次元データ５１１を復号することでＷＬＤの復号三次元データ５１２を生成する（Ｓ５０４）。一方、符号化三次元データ５１１がＳＷＬＤを含むストリームである場合（Ｓ５０３でＮｏ）、ＳＷＬＤ復号部５０４は、符号化三次元データ５１１を復号することでＳＷＬＤの復号三次元データ５１３を生成する（Ｓ５０５）。
また、符号化装置と同様に、ＷＬＤ復号部５０３がＷＬＤを復号する際に使用する復号方法と、ＳＷＬＤ復号部５０４がＳＷＬＤを復号する際に使用する復号方法とは異なってもよい。例えば、ＳＷＬＤに用いられる復号方法では、ＷＬＤに用いられる復号方法よりもイントラ予測及びインター予測のうちインター予測が優先されてもよい。
また、ＳＷＬＤに用いられる復号方法とＷＬＤに用いられる復号方法とでは、三次元位置の表現手法が異なってもよい。例えば、ＳＷＬＤでは、三次元座標によりＦＶＸＬの三次元位置を表現し、ＷＬＤでは、後述する８分木により三次元位置が表現されてもよいし、その逆でもよい。
次に、三次元位置の表現手法である８分木表現について説明する。三次元データに含まれるＶＸＬデータは８分木構造に変換された後、符号化される。図２０は、ＷＬＤのＶＸＬの一例を示す図である。図２１は、図２０に示すＷＬＤの８分木構造を示す図である。図２０に示す例では、点群を含むＶＸＬ（以下、有効ＶＸＬ）である３つＶＸＬ１～３が存在する。図２１に示すように、８分木構造はノードとリーフで構成される。各ノードは最大で８つのノードまたはリーフを持つ。各リーフはＶＸＬ情報を持つ。ここで、図２１に示すリーフのうち、リーフ１、２、３はそれぞれ図２０に示すＶＸＬ１、ＶＸＬ２、ＶＸＬ３を表す。
具体的には、各ノード及びリーフは三次元位置に対応する。ノード１は、図２０に示す全体のブロックに対応する。ノード１に対応するブロックは８つのブロックに分割され、８つのブロックのうち、有効ＶＸＬを含むブロックがノードに設定され、それ以外のブロックはリーフに設定される。ノードに対応するブロックは、さらに８つのノードまたはリーフに分割され、この処理が木構造の階層分繰り返される。また、最下層のブロックは、全てリーフに設定される。
また、図２２は、図２０に示すＷＬＤから生成したＳＷＬＤの例を示す図である。図２０に示すＶＸＬ１及びＶＸＬ２は特徴量抽出の結果、ＦＶＸＬ１及びＦＶＸＬ２と判定され、ＳＷＬＤに加えられている。一方で、ＶＸＬ３はＦＶＸＬと判定されず、ＳＷＬＤに含まれていない。図２３は、図２２に示すＳＷＬＤの８分木構造を示す図である。図２３に示す８分木構造では、図２１に示す、ＶＸＬ３に相当するリーフ３が削除されている。これにより、図２１に示すノード３が有効ＶＸＬを持たなくなり、リーフに変更されている。このように一般的にＳＷＬＤのリーフ数はＷＬＤのリーフ数より少なくなり、ＳＷＬＤの符号化三次元データもＷＬＤの符号化三次元データより小さくなる。
以下、本実施の形態の変形例について説明する。
例えば、車載装置等のクライアントは、自己位置推定を行う場合に、ＳＷＬＤをサーバから受信し、ＳＷＬＤを用いて自己位置推定を行い、障害物検知を行う場合は、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等の様々な方法を用いて自分で取得した周辺の三次元情報に基づいて障害物検知を実施してもよい。
また、一般的にＳＷＬＤには平坦領域のＶＸＬデータが含まれにくい。そのため、サーバは、静的な障害物の検知用に、ＷＬＤをサブサンプルしたサブサンプルワールド（ｓｕｂＷＬＤ）を保持し、ＳＷＬＤとｓｕｂＷＬＤをクライアントに送信してもよい。これにより、ネットワーク帯域を抑制しつつ、クライアント側で自己位置推定及び障害物検知を行うことができる。
また、クライアントが三次元地図データを高速に描画する際には、地図情報がメッシュ構造である方が便利な場合がある。そこで、サーバは、ＷＬＤからメッシュを生成し、メッシュワールド（ＭＷＬＤ）として予め保持してもよい。例えばクライアントは、粗い三次元描画を必要としている場合にはＭＷＬＤを受信し、詳細な三次元描画を必要としている場合にはＷＬＤを受信する。これにより、ネットワーク帯域を抑制することができる。
また、サーバは、各ＶＸＬのうち、特徴量が閾値以上であるＶＸＬをＦＶＸＬに設定したが、異なる方法にてＦＶＸＬを算出しても構わない。例えば、サーバは、信号又は交差点などを構成するＶＸＬ、ＶＬＭ、ＳＰＣ、又はＧＯＳを、自己位置推定、運転アシスト、又は自動運転等に必要と判断し、ＦＶＸＬ、ＦＶＬＭ、ＦＳＰＣ、ＦＧＯＳとしてＳＷＬＤに含めるようにしても構わない。また、上記判断は手動で行われてもよい。なお、特徴量に基づき設定されたＦＶＸＬ等に、上記方法で得られたＦＶＸＬ等を加えてもよい。つまり、ＳＷＬＤ抽出部４０３は、さらに、入力三次元データ４１１から予め定められた属性を有する物体に対応するデータを抽出三次元データ４１２として抽出してもよい。
また、それらの用途に必要な旨を特徴量とは別にラベリングするようにしても構わない。また、サーバは、ＳＷＬＤの上位レイヤ（例えばレーンワールド）として、信号又は交差点などの自己位置推定、運転アシスト、又は自動運転等に必要なＦＶＸＬを別途保持してもよい。
また、サーバは、ＷＬＤ内のＶＸＬにもランダムアクセス単位又は所定の単位毎に属性を付加してもよい。属性は、例えば、自己位置推定に必要或いは不要かを示す情報、又は、信号或いは交差点などの交通情報として重要かどうかなどを示す情報を含む。また、属性は、レーン情報（ＧＤＦ：Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ Ｄａｔａ Ｆｉｌｅｓなど）におけるＦｅａｔｕｒｅ（交差点又は道路など）との対応関係を含んでもよい。
また、ＷＬＤ又はＳＷＬＤの更新方法として下記のような方法を用いても構わない。
人、工事、又は並木（トラック向け）の変化などを示す更新情報が点群又はメタデータとしてサーバにアップロードされる。サーバは、当該アップロードに基づき、ＷＬＤを更新し、その後、更新したＷＬＤを用いてＳＷＬＤを更新する。
また、クライアントは、自己位置推定時に自身で生成した三次元情報とサーバから受信した三次元情報との不整合を検知した場合、自身で生成した三次元情報を更新通知とともにサーバに送信してもよい。この場合、サーバは、ＷＬＤを用いてＳＷＬＤを更新する。ＳＷＬＤが更新されない場合、サーバは、ＷＬＤ自体が古いと判断する。
また、符号化ストリームのヘッダ情報として、ＷＬＤかＳＷＬＤかを区別する情報が付加されるとしたが、例えば、メッシュワールド又はレーンワールド等、多種類のワールドが存在する場合には、それらを区別する情報がヘッダ情報に付加されても構わない。また、特徴量が異なるＳＷＬＤが多数存在する場合には、それぞれを区別する情報がヘッダ情報に付加されても構わない。
また、ＳＷＬＤは、ＦＶＸＬで構成されるとしたが、ＦＶＸＬと判定されなかったＶＸＬを含んでもよい。例えば、ＳＷＬＤは、ＦＶＸＬの特徴量を算出する際に使用する隣接ＶＸＬを含んでもよい。これにより、ＳＷＬＤの各ＦＶＸＬに特徴量情報が付加されない場合でも、クライアントは、ＳＷＬＤを受信した際にＦＶＸＬの特徴量を算出することができる。なお、その際には、ＳＷＬＤは各ＶＸＬがＦＶＸＬかＶＸＬかを区別するための情報を含んでもよい。
以上のように、三次元データ符号化装置４００は、入力三次元データ４１１（第１三次元データ）から特徴量が閾値以上の抽出三次元データ４１２（第２三次元データ）を抽出し、抽出三次元データ４１２を符号化することで符号化三次元データ４１４（第１符号化三次元データ）を生成する。
これによれば、三次元データ符号化装置４００は、特徴量が閾値以上のデータを符号化した符号化三次元データ４１４を生成する。これにより、入力三次元データ４１１をそのまま符号化する場合に比べてデータ量を削減できる。よって、三次元データ符号化装置４００は、伝送するデータ量を削減できる。
また、三次元データ符号化装置４００は、さらに、入力三次元データ４１１を符号化することで符号化三次元データ４１３（第２符号化三次元データ）を生成する。
これによれば、三次元データ符号化装置４００は、例えば、使用用途等に応じて、符号化三次元データ４１３と符号化三次元データ４１４とを選択的に伝送できる。
また、抽出三次元データ４１２は、第１符号化方法により符号化され、入力三次元データ４１１は、第１符号化方法とは異なる第２符号化方法により符号化される。
これによれば、三次元データ符号化装置４００は、入力三次元データ４１１と抽出三次元データ４１２とにそれぞれ適した符号化方法を用いることができる。
また、第１符号化方法では、第２符号化方法よりもイントラ予測及びインター予測のうちインター予測が優先される。
これによれば、三次元データ符号化装置４００は、隣接するデータ間の相関が低くなりやすい抽出三次元データ４１２に対して、インター予測の優先度を上げることができる。
また、第１符号化方法と第２符号化方法とでは、三次元位置の表現手法が異なる。例えば、例えば、第２符号化方法では、８分木により三次元位置が表現され、第１符号化方法では、三次元座標により三次元位置を表現される。
これによれば、三次元データ符号化装置４００は、データ数（ＶＸＬ又はＦＶＸＬの数）が異なる三次元データに対して、より適した三次元位置の表現手法を用いることができる。
また、符号化三次元データ４１３及び４１４の少なくとも一方は、当該符号化三次元データが入力三次元データ４１１を符号化することで得られた符号化三次元データであるか、入力三次元データ４１１のうちの一部を符号化することで得られた符号化三次元データであるかを示す識別子を含む。つまり、当該識別子は、符号化三次元データがＷＬＤの符号化三次元データ４１３であるかＳＷＬＤの符号化三次元データ４１４であるかを示す。
これによれば、復号装置は、取得した符号化三次元データが符号化三次元データ４１３であるか符号化三次元データ４１４であるかを容易に判定できる。
また、三次元データ符号化装置４００は、符号化三次元データ４１４のデータ量が符号化三次元データ４１３のデータ量より小さくなるように抽出三次元データ４１２を符号化する。
これによれば、三次元データ符号化装置４００は、符号化三次元データ４１４のデータ量を符号化三次元データ４１３のデータ量より小さくできる。
また、三次元データ符号化装置４００は、さらに、入力三次元データ４１１から予め定められた属性を有する物体に対応するデータを抽出三次元データ４１２として抽出する。例えば、予め定められた属性を有する物体とは、自己位置推定、運転アシスト、又は自動運転等に必要な物体であり、信号又は交差点などである。
これによれば、三次元データ符号化装置４００は、復号装置で必要となるデータを含む符号化三次元データ４１４を生成できる。
また、三次元データ符号化装置４００（サーバ）は、さらに、クライアントの状態に応じて、符号化三次元データ４１３及び４１４の一方をクライアントに送信する。
これによれば、三次元データ符号化装置４００は、クライアントの状態に応じて適切なデータを送信できる。
また、クライアントの状態は、クライアントの通信状況（例えばネットワーク帯域）、又はクライアントの移動速度を含む。
また、三次元データ符号化装置４００は、さらに、クライアントの要求に応じて、符号化三次元データ４１３及び４１４の一方をクライアントに送信する。
これによれば、三次元データ符号化装置４００は、クライアントの要求に応じて適切なデータを送信できる。
また、本実施の形態に係る三次元データ復号装置５００は、上記三次元データ符号化装置４００により生成された符号化三次元データ４１３又は４１４を復号する。
つまり、三次元データ復号装置５００は、入力三次元データ４１１から抽出された特徴量が閾値以上の抽出三次元データ４１２が符号化されることで得られた符号化三次元データ４１４を第１復号方法により復号する。また、三次元データ復号装置５００は、入力三次元データ４１１が符号化されることで得られた符号化三次元データ４１３を、第１復号方法とは異なる第２復号方法により復号する。
これによれば、三次元データ復号装置５００は、特徴量が閾値以上のデータを符号化した符号化三次元データ４１４と、符号化三次元データ４１３とを、例えば、使用用途等に応じて選択的に受信できる。これにより、三次元データ復号装置５００は、伝送するデータ量を削減できる。さらに、三次元データ復号装置５００は、入力三次元データ４１１と抽出三次元データ４１２とにそれぞれ適した復号方法を用いることができる。
また、第１復号方法では、第２復号方法よりもイントラ予測及びインター予測のうちインター予測が優先される。
これによれば、三次元データ復号装置５００は、隣接するデータ間の相関が低くなりやすい抽出三次元データに対して、インター予測の優先度を上げることができる。
また、第１復号方法と第２復号方法とでは、三次元位置の表現手法が異なる。例えば、例えば、第２復号方法では、８分木により三次元位置が表現され、第１復号方法では、三次元座標により三次元位置を表現される。
これによれば、三次元データ復号装置５００は、データ数（ＶＸＬ又はＦＶＸＬの数）が異なる三次元データに対して、より適した三次元位置の表現手法を用いることができる。
また、符号化三次元データ４１３及び４１４の少なくとも一方は、当該符号化三次元データが入力三次元データ４１１を符号化することで得られた符号化三次元データであるか、入力三次元データ４１１のうちの一部を符号化することで得られた符号化三次元データであるかを示す識別子を含む。三次元データ復号装置５００は、当該識別子を参照して、符号化三次元データ４１３及び４１４を識別する。
これによれば、三次元データ復号装置５００は、取得した符号化三次元データが符号化三次元データ４１３であるか符号化三次元データ４１４であるかを容易に判定できる。
また、三次元データ復号装置５００は、さらに、クライアント（三次元データ復号装置５００）の状態をサーバに通知する。三次元データ復号装置５００は、クライアントの状態に応じて、サーバから送信された符号化三次元データ４１３及び４１４の一方を受信する。
これによれば、三次元データ復号装置５００は、クライアントの状態に応じて適切なデータを受信できる。
また、クライアントの状態は、クライアントの通信状況（例えばネットワーク帯域）、又はクライアントの移動速度を含む。
また、三次元データ復号装置５００は、さらに、符号化三次元データ４１３及び４１４の一方をサーバに要求し、当該要求に応じて、サーバから送信された符号化三次元データ４１３及び４１４の一方を受信する。
これによれば、三次元データ復号装置５００は、用途に応じた適切なデータを受信できる。
（実施の形態３）
本実施の形態では、車両間での三次元データを送受信する方法について説明する。例えば、自車両と周辺車両との間での三次元データの送受信が行われる。
図２４は、本実施の形態に係る三次元データ作成装置６２０のブロック図である。この三次元データ作成装置６２０は、例えば、自車両に含まれ、三次元データ作成装置６２０が作成した第１三次元データ６３２に、受信した第２三次元データ６３５を合成することで、より密な第３三次元データ６３６を作成する。
この三次元データ作成装置６２０は、三次元データ作成部６２１と、要求範囲決定部６２２と、探索部６２３と、受信部６２４と、復号部６２５と、合成部６２６とを備える。
まず、三次元データ作成部６２１は、自車両が備えるセンサで検知したセンサ情報６３１を用いて第１三次元データ６３２を作成する。次に、要求範囲決定部６２２は、作成した第１三次元データ６３２の中でデータが不足している三次元空間範囲である要求範囲を決定する。
次に、探索部６２３は、要求範囲の三次元データを所有する周辺車両を探索し、探索により特定した周辺車両に要求範囲を示す要求範囲情報６３３を送信する。次に、受信部６２４は、周辺車両から、要求範囲の符号化ストリームである符号化三次元データ６３４を受信する（Ｓ６２４）。なお、探索部６２３は、特定範囲に存在する全ての車両に対し、無差別にリクエストを出し、応答があった相手から符号化三次元データ６３４を受信してもよい。また、探索部６２３は、車両に限らず、信号機又は標識などの物体にリクエストを出し、当該物体から符号化三次元データ６３４を受信してもよい。
次に、復号部６２５は、受信した符号化三次元データ６３４を復号することで第２三次元データ６３５を取得する。次に、合成部６２６は、第１三次元データ６３２と第２三次元データ６３５とを合成することで、より密な第３三次元データ６３６を作成する。
次に、本実施の形態に係る三次元データ送信装置６４０の構成及び動作を説明する。図２５は、三次元データ送信装置６４０のブロック図である。
三次元データ送信装置６４０は、例えば、上述した周辺車両に含まれ、周辺車両が作成した第５三次元データ６５２を自車両が要求する第６三次元データ６５４に加工し、第６三次元データ６５４を符号化することで符号化三次元データ６３４を生成し、符号化三次元データ６３４を自車両に送信する。
三次元データ送信装置６４０は、三次元データ作成部６４１と、受信部６４２と、抽出部６４３と、符号化部６４４と、送信部６４５とを備える。
まず、三次元データ作成部６４１は、周辺車両が備えるセンサで検知したセンサ情報６５１を用いて第５三次元データ６５２を作成する。次に、受信部６４２は、自車両から送信された要求範囲情報６３３を受信する。
次に、抽出部６４３は、第５三次元データ６５２から、要求範囲情報６３３で示される要求範囲の三次元データを抽出することで、第５三次元データ６５２を第６三次元データ６５４に加工する。次に、符号化部６４４は、第６三次元データ６５４を符号化することで、符号化ストリームである符号化三次元データ６３４を生成する。そして、送信部６４５は、自車両へ符号化三次元データ６３４を送信する。
なお、ここでは、自車両が三次元データ作成装置６２０を備え、周辺車両が三次元データ送信装置６４０を備える例を説明するが、各車両が、三次元データ作成装置６２０と三次元データ送信装置６４０との機能を有してもよい。
（実施の形態４）
本実施の形態では、三次元マップに基づく自己位置推定における異常系の動作について説明する。
車の自動運転、又は、ロボット、或いはドローンなどの飛行体などの移動体を自律的に移動させるなどの用途が今後拡大すると予想される。このような自律的な移動を実現する手段の一例として、移動体が、三次元マップ内における自らの位置を推定（自己位置推定）しながら、マップに従って走行する方法がある。
自己位置推定は、三次元マップと、自車に搭載したレンジファインダー（ＬｉＤＡＲなど）又はステレオカメラなどのセンサにより取得した自車周辺の三次元情報（以降、自車検知三次元データ）とをマッチングして、三次元マップ内の自車位置を推定することで実現できる。
三次元マップは、ＨＥＲＥ社が提唱するＨＤマップなどのように、三次元のポイントクラウドだけでなく、道路及び交差点の形状情報など二次元の地図データ、又は、渋滞及び事故などの実時間で変化する情報を含んでもよい。三次元データ、二次元データ、実時間で変化するメタデータなど複数のレイヤから三次元マップが構成され、装置は、必要なデータのみを取得、又は、参照することも可能である。
ポイントクラウドのデータは、上述したＳＷＬＤであってもよいし、特徴点ではない点群データを含んでもよい。また、ポイントクラウドのデータの送受信は、１つ、または、複数のランダムアクセス単位を基本として行われる。
三次元マップと自車検知三次元データとのマッチング方法として以下の方法を用いることができる。例えば、装置は、互いのポイントクラウドにおける点群の形状を比較し、特徴点間の類似度が高い部位が同一位置であると決定する。また、装置は、三次元マップがＳＷＬＤから構成される場合、ＳＷＬＤを構成する特徴点と、自車検知三次元データから抽出した三次元特徴点とを比較してマッチングを行う。
ここで、高精度に自己位置推定を行うためには、（Ａ）三次元マップと自車検知三次元データが取得できており、かつ、（Ｂ）それらの精度が予め定められた基準を満たすことが必要となる。しかしながら、以下のような異常ケースでは、（Ａ）又は（Ｂ）が満たせない。
（１）三次元マップを通信経由で取得できない。
（２）三次元マップが存在しない、又は、三次元マップを取得したが破損している。
（３）自車のセンサが故障している、又は、悪天候のために、自車検知三次元データの生成精度が十分でない。
これらの異常ケースに対処するための動作を、以下で説明する。以下では、車を例に動作を説明するが、以下の手法は、ロボット又はドローンなど、自律的に移動する動物体全般に対して適用できる。
以下、三次元マップ又は自車検知三次元データにおける異常ケースに対応するための、本実施の形態に係る三次元情報処理装置の構成及び動作を説明する。図２６は、本実施の形態に係る三次元情報処理装置７００の構成例を示すブロック図である。
三次元情報処理装置７００は、例えば、自動車等の動物体に搭載される。図２６に示すように、三次元情報処理装置７００は、三次元マップ取得部７０１と、自車検知データ取得部７０２と、異常ケース判定部７０３と、対処動作決定部７０４と、動作制御部７０５とを備える。
なお、三次元情報処理装置７００は、二次元画像を取得するカメラ、又は、超音波或いはレーザーを用いた一次元データのセンサなど、自車周辺の構造物又は動物体を検知するための図示しない二次元又は一次元のセンサを備えてもよい。また、三次元情報処理装置７００は、三次元マップを４Ｇ或いは５Ｇなどの移動体通信網、又は、車車間通信或いは路車間通信により取得するための通信部（図示せず）を備えてもよい。
三次元マップ取得部７０１は、走行経路近傍の三次元マップ７１１を取得する。例えば、三次元マップ取得部７０１は、移動体通信網、又は、車車間通信或いは路車間通信により三次元マップ７１１を取得する。
次に、自車検知データ取得部７０２は、センサ情報に基づいて自車検知三次元データ７１２を取得する。例えば、自車検知データ取得部７０２は、自車が備えるセンサにより取得されたセンサ情報に基づき、自車検知三次元データ７１２を生成する。
次に、異常ケース判定部７０３は、取得した三次元マップ７１１及び自車検知三次元データ７１２の少なくとも一方に対して予め定められたチェックを実施することで異常ケースを検出する。つまり、異常ケース判定部７０３は、取得した三次元マップ７１１及び自車検知三次元データ７１２の少なくとも一方が異常であるかを判定する。
異常ケースが検出された場合、対処動作決定部７０４は、異常ケースに対する対処動作を決定する。次に、動作制御部７０５は、三次元マップ取得部７０１など、対処動作の実施に必要となる各処理部の動作を制御する。
一方、異常ケースが検出されない場合、三次元情報処理装置７００は、処理を終了する。
また、三次元情報処理装置７００は、三次元マップ７１１と自車検知三次元データ７１２とを用いて、三次元情報処理装置７００を有する車両の自己位置推定を行う。次に、三次元情報処理装置７００は、自己位置推定の結果を用いて、当該車両を自動運転する。
このように、三次元情報処理装置７００は、第１の三次元位置情報を含むマップデータ（三次元マップ７１１）を通信路を介して取得する。例えば、第１の三次元位置情報は、三次元の座標情報を有する部分空間を単位として符号化され、各々が１以上の部分空間の集合体であり、各々を独立に復号可能な複数のランダムアクセス単位を含む。例えば、第１の三次元位置情報は、三次元の特徴量が所定の閾値以上となる特徴点が符号化されたデータ（ＳＷＬＤ）である。
また、三次元情報処理装置７００は、センサで検知した情報から第２の三次元位置情報（自車検知三次元データ７１２）を生成する。次に、三次元情報処理装置７００は、第１の三次元位置情報又は第２の三次元位置情報に対して異常判定処理を実施することで、第１の三次元位置情報又は前記第２の三次元位置情報が異常であるかどうかを判定する。
三次元情報処理装置７００は、第１の三次元位置情報又は第２の三次元位置情報が異常であると判定された場合、当該異常に対する対処動作を決定する。次に、三次元情報処理装置７００は、対処動作の実施に必要となる制御を実施する。
これにより、三次元情報処理装置７００は、第１の三次元位置情報又は第２の三次元位置情報の異常を検知し、対処動作を行うことができる。
（実施の形態５）
本実施の形態では、後続車両への三次元データ送信方法等について説明する。
図２７は、本実施の形態に係る三次元データ作成装置８１０の構成例を示すブロック図である。この三次元データ作成装置８１０は、例えば、車両に搭載される。三次元データ作成装置８１０は、外部の交通監視クラウド、前走車両又は後続車両と三次元データの送受信を行うとともに、三次元データを作成及び蓄積する。
三次元データ作成装置８１０は、データ受信部８１１と、通信部８１２と、受信制御部８１３と、フォーマット変換部８１４と、複数のセンサ８１５と、三次元データ作成部８１６と、三次元データ合成部８１７と、三次元データ蓄積部８１８と、通信部８１９と、送信制御部８２０と、フォーマット変換部８２１と、データ送信部８２２とを備える。
データ受信部８１１は、交通監視クラウド又は前走車両から三次元データ８３１を受信する。三次元データ８３１は、例えば、自車両のセンサ８１５で検知不能な領域を含む、ポイントクラウド、可視光映像、奥行き情報、センサ位置情報、又は速度情報などの情報を含む。
通信部８１２は、交通監視クラウド又は前走車両と通信し、データ送信要求などを交通監視クラウド又は前走車両に送信する。
受信制御部８１３は、通信部８１２を介して、対応フォーマット等の情報を通信先と交換し、通信先との通信を確立する。
フォーマット変換部８１４は、データ受信部８１１が受信した三次元データ８３１にフォーマット変換等を行うことで三次元データ８３２を生成する。また、フォーマット変換部８１４は、三次元データ８３１が圧縮又は符号化されている場合には、伸張又は復号処理を行う。
複数のセンサ８１５は、ＬｉＤＡＲ、可視光カメラ又は赤外線カメラなどの、車両の外部の情報を取得するセンサ群であり、センサ情報８３３を生成する。例えば、センサ情報８３３は、センサ８１５がＬｉＤＡＲなどのレーザセンサである場合、ポイントクラウド（点群データ）等の三次元データである。なお、センサ８１５は複数でなくてもよい。
三次元データ作成部８１６は、センサ情報８３３から三次元データ８３４を生成する。三次元データ８３４は、例えば、ポイントクラウド、可視光映像、奥行き情報、センサ位置情報、又は速度情報などの情報を含む。
三次元データ合成部８１７は、自車両のセンサ情報８３３に基づいて作成された三次元データ８３４に、交通監視クラウド又は前走車両等が作成した三次元データ８３２を合成することで、自車両のセンサ８１５では検知できない前走車両の前方の空間も含む三次元データ８３５を構築する。
三次元データ蓄積部８１８は、生成された三次元データ８３５等を蓄積する。
通信部８１９は、交通監視クラウド又は後続車両と通信し、データ送信要求などを交通監視クラウド又は後続車両に送信する。
送信制御部８２０は、通信部８１９を介して、対応フォーマット等の情報を通信先と交換し、通信先と通信を確立する。また、送信制御部８２０は、三次元データ合成部８１７で生成された三次元データ８３２の三次元データ構築情報と、通信先からのデータ送信要求とに基づき、送信対象の三次元データの空間である送信領域を決定する。
具体的には、送信制御部８２０は、交通監視クラウド又は後続車両からのデータ送信要求に応じて、後続車両のセンサでは検知できない自車両の前方の空間を含む送信領域を決定する。また、送信制御部８２０は、三次元データ構築情報に基づいて送信可能な空間又は送信済み空間の更新有無等を判断することで送信領域を決定する。例えば、送信制御部８２０は、データ送信要求で指定された領域であり、かつ、対応する三次元データ８３５が存在する領域を送信領域に決定する。そして、送信制御部８２０は、通信先が対応するフォーマット、及び送信領域をフォーマット変換部８２１に通知する。
フォーマット変換部８２１は、三次元データ蓄積部８１８に蓄積されている三次元データ８３５のうち、送信領域の三次元データ８３６を、受信側が対応しているフォーマットへ変換することで三次元データ８３７を生成する。なお、フォーマット変換部８２１は、三次元データ８３７を圧縮又は符号化することでデータ量を削減してもよい。
データ送信部８２２は、三次元データ８３７を交通監視クラウド又は後続車両に送信する。この三次元データ８３７は、例えば、後続車両の死角になる領域を含む、自車両の前方のポイントクラウド、可視光映像、奥行き情報、又はセンサ位置情報などの情報を含む。
なお、ここでは、フォーマット変換部８１４及び８２１にてフォーマット変換等が行われる例を述べたが、フォーマット変換は行われなくてもよい。
このような構成により、三次元データ作成装置８１０は、自車両のセンサ８１５では検知できない領域の三次元データ８３１を外部から取得し、三次元データ８３１と自車両のセンサ８１５で検知したセンサ情報８３３に基づく三次元データ８３４とを合成することで三次元データ８３５を生成する。これにより、三次元データ作成装置８１０は、自車両のセンサ８１５で検知できない範囲の三次元データを生成できる。
また、三次元データ作成装置８１０は、交通監視クラウド又は後続車両からのデータ送信要求に応じて、後続車両のセンサでは検知できない自車両の前方の空間を含む三次元データを、交通監視クラウド又は後続車両等へ送信できる。
（実施の形態６）
実施の形態５において、車両等のクライアント装置が、他の車両又は交通監視クラウド等のサーバに三次元データを送信する例を説明した。本実施の形態では、クライアント装置は、サーバ又は他のクライアント装置にセンサで得られたセンサ情報を送信する。
まず、本実施の形態に係るシステムの構成を説明する。図２８は、本実施の形態に係る三次元マップ及びセンサ情報の送受信システムの構成を示す図である。このシステムは、サーバ９０１と、クライアント装置９０２Ａ及び９０２Ｂを含む。なお、クライアント装置９０２Ａ及び９０２Ｂを特に区別しない場合には、クライアント装置９０２とも記す。
クライアント装置９０２は、例えば、車両等の移動体に搭載される車載機器である。サーバ９０１は、例えば、交通監視クラウド等であり、複数のクライアント装置９０２と通信可能である。
サーバ９０１は、クライアント装置９０２に、ポイントクラウドから構成される三次元マップを送信する。なお、三次元マップの構成はポイントクラウドに限定されず、メッシュ構造等、他の三次元データを表すものであってもよい。
クライアント装置９０２は、サーバ９０１に、クライアント装置９０２が取得したセンサ情報を送信する。センサ情報は、例えば、ＬｉＤＡＲ取得情報、可視光画像、赤外画像、デプス画像、センサ位置情報及び速度情報のうち少なくとも一つを含む。
サーバ９０１とクライアント装置９０２との間で送受信されるデータは、データ削減のために圧縮されてもよいし、データの精度を維持するために非圧縮のままでも構わない。データを圧縮する場合、ポイントクラウドには例えば８分木構造に基づく三次元圧縮方式を用いることができる。また、可視光画像、赤外画像、及びデプス画像には二次元の画像圧縮方式を用いることできる。二次元の画像圧縮方式とは、例えば、ＭＰＥＧで規格化されたＭＰＥＧ－４ ＡＶＣ又はＨＥＶＣ等である。
また、サーバ９０１は、クライアント装置９０２からの三次元マップの送信要求に応じてサーバ９０１で管理する三次元マップをクライアント装置９０２に送信する。なお、サーバ９０１はクライアント装置９０２からの三次元マップの送信要求を待たずに三次元マップを送信してもよい。例えば、サーバ９０１は、予め定められた空間にいる１つ以上のクライアント装置９０２に三次元マップをブロードキャストしても構わない。また、サーバ９０１は、一度送信要求を受けたクライアント装置９０２に、一定時間毎にクライアント装置９０２の位置に適した三次元マップを送信してもよい。また、サーバ９０１は、サーバ９０１が管理する三次元マップが更新される度にクライアント装置９０２に三次元マップを送信してもよい。
クライアント装置９０２は、サーバ９０１に三次元マップの送信要求を出す。例えば、クライアント装置９０２が、走行時に自己位置推定を行いたい場合に、クライアント装置９０２は、三次元マップの送信要求をサーバ９０１に送信する。
なお、次のような場合に、クライアント装置９０２はサーバ９０１に三次元マップの送信要求を出してもよい。クライアント装置９０２の保持する三次元マップが古い場合に、クライアント装置９０２はサーバ９０１に三次元マップの送信要求を出してもよい。例えば、クライアント装置９０２が三次元マップを取得してから一定期間が経過した場合に、クライアント装置９０２はサーバ９０１に三次元マップの送信要求を出してもよい。
クライアント装置９０２が保持する三次元マップで示される空間から、クライアント装置９０２が外に出る一定時刻前に、クライアント装置９０２はサーバ９０１に三次元マップの送信要求を出してもよい。例えば、クライアント装置９０２が、クライアント装置９０２が保持する三次元マップで示される空間の境界から予め定められた距離以内に存在する場合に、クライアント装置９０２はサーバ９０１に三次元マップの送信要求を出してもよい。また、クライアント装置９０２の移動経路及び移動速度が把握できている場合には、これらに基づき、クライアント装置９０２が保持する三次元マップで示される空間から、クライアント装置９０２が外に出る時刻を予測してもよい。
クライアント装置９０２がセンサ情報から作成した三次元データと三次元マップとの位置合せ時の誤差が一定以上の場合に、クライアント装置９０２はサーバ９０１に三次元マップの送信要求を出してもよい。
クライアント装置９０２は、サーバ９０１から送信されたセンサ情報の送信要求に応じて、サーバ９０１にセンサ情報を送信する。なお、クライアント装置９０２はサーバ９０１からのセンサ情報の送信要求を待たずにセンサ情報をサーバ９０１に送ってもよい。例えば、クライアント装置９０２は、一度サーバ９０１からセンサ情報の送信要求を得た場合、一定期間の間、定期的にセンサ情報をサーバ９０１に送信してもよい。また、クライアント装置９０２は、クライアント装置９０２がセンサ情報を元に作成した三次元データと、サーバ９０１から得た三次元マップとの位置合せ時の誤差が一定以上の場合、クライアント装置９０２の周辺の三次元マップに変化が生じた可能性があると判断し、その旨とセンサ情報とをサーバ９０１に送信してもよい。
サーバ９０１は、クライアント装置９０２にセンサ情報の送信要求を出す。例えば、サーバ９０１は、クライアント装置９０２から、ＧＰＳ等のクライアント装置９０２の位置情報を受信する。サーバ９０１は、クライアント装置９０２の位置情報に基づき、サーバ９０１が管理する三次元マップにおいて情報が少ない空間にクライアント装置９０２が近づいていると判断した場合、新たな三次元マップを生成するためにクライアント装置９０２にセンサ情報の送信要求を出す。また、サーバ９０１は、三次元マップを更新したい場合、積雪時或いは災害時などの道路状況を確認したい場合、渋滞状況、或いは事件事故状況等を確認したい場合に、センサ情報の送信要求を出してもよい。
また、クライアント装置９０２は、サーバ９０１から受け取るセンサ情報の送信要求の受信時における通信状態又は帯域に応じて、サーバ９０１に送信するセンサ情報のデータ量を設定してもよい。サーバ９０１に送信するセンサ情報のデータ量を設定するというのは、例えば、当該データそのものを増減させること、又は圧縮方式を適宜選択することである。
図２９は、クライアント装置９０２の構成例を示すブロック図である。クライアント装置９０２は、サーバ９０１からポイントクラウド等で構成される三次元マップを受信し、クライアント装置９０２のセンサ情報に基づいて作成した三次元データからクライアント装置９０２の自己位置を推定する。また、クライアント装置９０２は、取得したセンサ情報をサーバ９０１に送信する。
クライアント装置９０２は、データ受信部１０１１と、通信部１０１２と、受信制御部１０１３と、フォーマット変換部１０１４と、複数のセンサ１０１５と、三次元データ作成部１０１６と、三次元画像処理部１０１７と、三次元データ蓄積部１０１８と、フォーマット変換部１０１９と、通信部１０２０と、送信制御部１０２１と、データ送信部１０２２とを備える。
データ受信部１０１１は、サーバ９０１から三次元マップ１０３１を受信する。三次元マップ１０３１は、ＷＬＤ又はＳＷＬＤ等のポイントクラウドを含むデータである。三次元マップ１０３１には、圧縮データ、及び非圧縮データのどちらが含まれていてもよい。
通信部１０１２は、サーバ９０１と通信し、データ送信要求（例えば、三次元マップの送信要求）などをサーバ９０１に送信する。
受信制御部１０１３は、通信部１０１２を介して、対応フォーマット等の情報を通信先と交換し、通信先との通信を確立する。
フォーマット変換部１０１４は、データ受信部１０１１が受信した三次元マップ１０３１にフォーマット変換等を行うことで三次元マップ１０３２を生成する。また、フォーマット変換部１０１４は、三次元マップ１０３１が圧縮又は符号化されている場合には、伸張又は復号処理を行う。なお、フォーマット変換部１０１４は、三次元マップ１０３１が非圧縮データであれば、伸張又は復号処理を行わない。
複数のセンサ１０１５は、ＬｉＤＡＲ、可視光カメラ、赤外線カメラ、又はデプスセンサなど、クライアント装置９０２が搭載されている車両の外部の情報を取得するセンサ群であり、センサ情報１０３３を生成する。例えば、センサ情報１０３３は、センサ１０１５がＬｉＤＡＲなどのレーザセンサである場合、ポイントクラウド（点群データ）等の三次元データである。なお、センサ１０１５は複数でなくてもよい。
三次元データ作成部１０１６は、センサ情報１０３３に基づいて自車両の周辺の三次元データ１０３４を作成する。例えば、三次元データ作成部１０１６は、ＬｉＤＡＲで取得した情報と、可視光カメラで得られた可視光映像とを用いて自車両の周辺の色情報付きのポイントクラウドデータを作成する。
三次元画像処理部１０１７は、受信したポイントクラウド等の三次元マップ１０３２と、センサ情報１０３３から生成した自車両の周辺の三次元データ１０３４とを用いて、自車両の自己位置推定処理等を行う。なお、三次元画像処理部１０１７は、三次元マップ１０３２と三次元データ１０３４とを合成することで自車両の周辺の三次元データ１０３５を作成し、作成した三次元データ１０３５を用いて自己位置推定処理を行ってもよい。
三次元データ蓄積部１０１８は、三次元マップ１０３２、三次元データ１０３４及び三次元データ１０３５等を蓄積する。
フォーマット変換部１０１９は、センサ情報１０３３を、受信側が対応しているフォーマットへ変換することでセンサ情報１０３７を生成する。なお、フォーマット変換部１０１９は、センサ情報１０３７を圧縮又は符号化することでデータ量を削減してもよい。また、フォーマット変換部１０１９は、フォーマット変換をする必要がない場合は処理を省略してもよい。また、フォーマット変換部１０１９は、送信範囲の指定に応じて送信するデータ量を制御してもよい。
通信部１０２０は、サーバ９０１と通信し、データ送信要求（センサ情報の送信要求）などをサーバ９０１から受信する。
送信制御部１０２１は、通信部１０２０を介して、対応フォーマット等の情報を通信先と交換し、通信を確立する。
データ送信部１０２２は、センサ情報１０３７をサーバ９０１に送信する。センサ情報１０３７は、例えば、ＬｉＤＡＲで取得した情報、可視光カメラで取得した輝度画像、赤外線カメラで取得した赤外画像、デプスセンサで取得したデプス画像、センサ位置情報、及び速度情報など、複数のセンサ１０１５によって取得した情報を含む。
次に、サーバ９０１の構成を説明する。図３０は、サーバ９０１の構成例を示すブロック図である。サーバ９０１は、クライアント装置９０２から送信されたセンサ情報を受信し、受信したセンサ情報に基づいて三次元データを作成する。サーバ９０１は、作成した三次元データを用いて、サーバ９０１が管理する三次元マップを更新する。また、サーバ９０１は、クライアント装置９０２からの三次元マップの送信要求に応じて、更新した三次元マップをクライアント装置９０２に送信する。
サーバ９０１は、データ受信部１１１１と、通信部１１１２と、受信制御部１１１３と、フォーマット変換部１１１４と、三次元データ作成部１１１６と、三次元データ合成部１１１７と、三次元データ蓄積部１１１８と、フォーマット変換部１１１９と、通信部１１２０と、送信制御部１１２１と、データ送信部１１２２とを備える。
データ受信部１１１１は、クライアント装置９０２からセンサ情報１０３７を受信する。センサ情報１０３７は、例えば、ＬｉＤＡＲで取得した情報、可視光カメラで取得した輝度画像、赤外線カメラで取得した赤外画像、デプスセンサで取得したデプス画像、センサ位置情報、及び速度情報などを含む。
通信部１１１２は、クライアント装置９０２と通信し、データ送信要求（例えば、センサ情報の送信要求）などをクライアント装置９０２に送信する。
受信制御部１１１３は、通信部１１１２を介して、対応フォーマット等の情報を通信先と交換し、通信を確立する。
フォーマット変換部１１１４は、受信したセンサ情報１０３７が圧縮又は符号化されている場合には、伸張又は復号処理を行うことでセンサ情報１１３２を生成する。なお、フォーマット変換部１１１４は、センサ情報１０３７が非圧縮データであれば、伸張又は復号処理を行わない。
三次元データ作成部１１１６は、センサ情報１１３２に基づいてクライアント装置９０２の周辺の三次元データ１１３４を作成する。例えば、三次元データ作成部１１１６は、ＬｉＤＡＲで取得した情報と、可視光カメラで得られた可視光映像とを用いてクライアント装置９０２の周辺の色情報付ポイントクラウドデータを作成する。
三次元データ合成部１１１７は、センサ情報１１３２を元に作成した三次元データ１１３４を、サーバ９０１が管理する三次元マップ１１３５に合成することで三次元マップ１１３５を更新する。
三次元データ蓄積部１１１８は、三次元マップ１１３５等を蓄積する。
フォーマット変換部１１１９は、三次元マップ１１３５を、受信側が対応しているフォーマットへ変換することで三次元マップ１０３１を生成する。なお、フォーマット変換部１１１９は、三次元マップ１１３５を圧縮又は符号化することでデータ量を削減してもよい。また、フォーマット変換部１１１９は、フォーマット変換をする必要がない場合は処理を省略してもよい。また、フォーマット変換部１１１９は、送信範囲の指定に応じて送信するデータ量を制御してもよい。
通信部１１２０は、クライアント装置９０２と通信し、データ送信要求（三次元マップの送信要求）などをクライアント装置９０２から受信する。
送信制御部１１２１は、通信部１１２０を介して、対応フォーマット等の情報を通信先と交換し、通信を確立する。
データ送信部１１２２は、三次元マップ１０３１をクライアント装置９０２に送信する。三次元マップ１０３１は、ＷＬＤ又はＳＷＬＤ等のポイントクラウドを含むデータである。三次元マップ１０３１には、圧縮データ、及び非圧縮データのどちらが含まれていてもよい。
次に、クライアント装置９０２の動作フローについて説明する。図３１は、クライアント装置９０２による三次元マップ取得時の動作を示すフローチャートである。
まず、クライアント装置９０２は、サーバ９０１へ三次元マップ（ポイントクラウド等）の送信を要求する（Ｓ１００１）。このとき、クライアント装置９０２は、ＧＰＳ等で得られたクライアント装置９０２の位置情報を合わせて送信することで、その位置情報に関連する三次元マップの送信をサーバ９０１に要求してもよい。
次に、クライアント装置９０２は、サーバ９０１から三次元マップを受信する（Ｓ１００２）。受信した三次元マップが圧縮データであれば、クライアント装置９０２は、受信した三次元マップを復号して非圧縮の三次元マップを生成する（Ｓ１００３）。
次に、クライアント装置９０２は、複数のセンサ１０１５で得られたセンサ情報１０３３からクライアント装置９０２の周辺の三次元データ１０３４を作成する（Ｓ１００４）。次に、クライアント装置９０２は、サーバ９０１から受信した三次元マップ１０３２と、センサ情報１０３３から作成した三次元データ１０３４とを用いてクライアント装置９０２の自己位置を推定する（Ｓ１００５）。
図３２は、クライアント装置９０２によるセンサ情報の送信時の動作を示すフローチャートである。まず、クライアント装置９０２は、サーバ９０１からセンサ情報の送信要求を受信する（Ｓ１０１１）。送信要求を受信したクライアント装置９０２は、センサ情報１０３７をサーバ９０１に送信する（Ｓ１０１２）。なお、クライアント装置９０２は、センサ情報１０３３が複数のセンサ１０１５で得られた複数の情報を含む場合、各情報を、各情報に適した圧縮方式で圧縮することでセンサ情報１０３７を生成してもよい。
次に、サーバ９０１の動作フローについて説明する。図３３は、サーバ９０１によるセンサ情報の取得時の動作を示すフローチャートである。まず、サーバ９０１は、クライアント装置９０２へセンサ情報の送信を要求する（Ｓ１０２１）。次に、サーバ９０１は、当該要求に応じてクライアント装置９０２から送信されたセンサ情報１０３７を受信する（Ｓ１０２２）。次に、サーバ９０１は、受信したセンサ情報１０３７を用いて三次元データ１１３４を作成する（Ｓ１０２３）。次に、サーバ９０１は、作成した三次元データ１１３４を三次元マップ１１３５に反映する（Ｓ１０２４）。
図３４は、サーバ９０１による三次元マップの送信時の動作を示すフローチャートである。まず、サーバ９０１は、クライアント装置９０２から三次元マップの送信要求を受信する（Ｓ１０３１）。三次元マップの送信要求を受信したサーバ９０１は、クライアント装置９０２へ三次元マップ１０３１を送信する（Ｓ１０３２）。このとき、サーバ９０１は、クライアント装置９０２の位置情報に合わせてその付近の三次元マップを抽出し、抽出した三次元マップを送信してもよい。また、サーバ９０１は、ポイントクラウドで構成される三次元マップを、例えば８分木構造による圧縮方式等を用いて圧縮し、圧縮後の三次元マップを送信してもよい。
以下、本実施の形態の変形例について説明する。
サーバ９０１は、クライアント装置９０２から受信したセンサ情報１０３７を用いてクライアント装置９０２の位置付近の三次元データ１１３４を作成する。次に、サーバ９０１は、作成した三次元データ１１３４と、サーバ９０１が管理する同エリアの三次元マップ１１３５とのマッチングを行うことによって、三次元データ１１３４と三次元マップ１１３５との差分を算出する。サーバ９０１は、差分が予め定められた閾値以上の場合は、クライアント装置９０２の周辺で何らかの異常が発生したと判断する。例えば、地震等の自然災害によって地盤沈下等が発生した際などに、サーバ９０１が管理する三次元マップ１１３５と、センサ情報１０３７を基に作成した三次元データ１１３４との間に大きな差が発生することが考えられる。
センサ情報１０３７は、センサの種類、センサの性能、及びセンサの型番のうち少なくとも一つを示す情報を含んでもよい。また、センサ情報１０３７に、センサの性能に応じたクラスＩＤ等が付加されてもよい。例えば、センサ情報１０３７がＬｉＤＡＲで取得された情報である場合、数ｍｍ単位の精度で情報を取得できるセンサをクラス１、数ｃｍ単位の精度で情報を取得できるセンサをクラス２、数ｍ単位の精度で情報を取得できるセンサをクラス３のように、センサの性能に識別子を割り当てることが考えられる。また、サーバ９０１は、センサの性能情報等を、クライアント装置９０２の型番から推定してもよい。例えば、クライアント装置９０２が車両に搭載されている場合、サーバ９０１は、当該車両の車種からセンサのスペック情報を判断してもよい。この場合、サーバ９０１は、車両の車種の情報を事前に取得していてもよいし、センサ情報に、当該情報が含まれてもよい。また、サーバ９０１は取得したセンサ情報１０３７を用いて、センサ情報１０３７を用いて作成した三次元データ１１３４に対する補正の度合いを切り替えてもよい。例えば、センサ性能が高精度（クラス１）である場合、サーバ９０１は、三次元データ１１３４に対する補正を行わない。センサ性能が低精度（クラス３）である場合、サーバ９０１は、三次元データ１１３４に、センサの精度に応じた補正を適用する。例えば、サーバ９０１は、センサの精度が低いほど補正の度合い（強度）を強くする。
サーバ９０１は、ある空間にいる複数のクライアント装置９０２に同時にセンサ情報の送信要求を出してもよい。サーバ９０１は、複数のクライアント装置９０２から複数のセンサ情報を受信した場合に、全てのセンサ情報を三次元データ１１３４の作成に利用する必要はなく、例えば、センサの性能に応じて、利用するセンサ情報を選択してもよい。例えば、サーバ９０１は、三次元マップ１１３５を更新する場合、受信した複数のセンサ情報の中から高精度なセンサ情報（クラス１）を選別し、選別したセンサ情報を用いて三次元データ１１３４を作成してもよい。
サーバ９０１は、交通監視クラウド等のサーバのみに限定されず、他のクライアント装置（車載）であってもよい。図３５は、この場合のシステム構成を示す図である。
例えば、クライアント装置９０２Ｃが近くにいるクライアント装置９０２Ａにセンサ情報の送信要求を出し、クライアント装置９０２Ａからセンサ情報を取得する。そして、クライアント装置９０２Ｃは、取得したクライアント装置９０２Ａのセンサ情報を用いて三次元データを作成し、クライアント装置９０２Ｃの三次元マップを更新する。これにより、クライアント装置９０２Ｃは、クライアント装置９０２Ａから取得可能な空間の三次元マップを、クライアント装置９０２Ｃの性能を活かして生成できる。例えば、クライアント装置９０２Ｃの性能が高い場合に、このようなケースが発生すると考えられる。
また、この場合、センサ情報を提供したクライアント装置９０２Ａは、クライアント装置９０２Ｃが生成した高精度な三次元マップを取得する権利が与えられる。クライアント装置９０２Ａは、その権利に従ってクライアント装置９０２Ｃから高精度な三次元マップを受信する。
また、クライアント装置９０２Ｃは近くにいる複数のクライアント装置９０２（クライアント装置９０２Ａ及びクライアント装置９０２Ｂ）にセンサ情報の送信要求を出してもよい。クライアント装置９０２Ａ又はクライアント装置９０２Ｂのセンサが高性能である場合には、クライアント装置９０２Ｃは、この高性能なセンサで得られたセンサ情報を用いて三次元データを作成できる。
図３６は、サーバ９０１及びクライアント装置９０２の機能構成を示すブロック図である。サーバ９０１は、例えば、三次元マップを圧縮及び復号する三次元マップ圧縮／復号処理部１２０１と、センサ情報を圧縮及び復号するセンサ情報圧縮／復号処理部１２０２とを備える。
クライアント装置９０２は、三次元マップ復号処理部１２１１と、センサ情報圧縮処理部１２１２とを備える。三次元マップ復号処理部１２１１は、圧縮された三次元マップの符号化データを受信し、符号化データを復号して三次元マップを取得する。センサ情報圧縮処理部１２１２は、取得したセンサ情報から作成した三次元データの代わりに、センサ情報そのものを圧縮し、圧縮したセンサ情報の符号化データをサーバ９０１へ送信する。この構成により、クライアント装置９０２は、三次元マップ（ポイントクラウド等）を復号する処理を行う処理部（装置又はＬＳＩ）を内部に保持すればよく、三次元マップ（ポイントクラウド等）の三次元データを圧縮する処理を行う処理部を内部に保持する必要がない。これにより、クライアント装置９０２のコスト及び消費電力等を抑えることができる。
以上のように、本実施の形態に係るクライアント装置９０２は、移動体に搭載され、移動体に搭載されたセンサ１０１５により得られた、移動体の周辺状況を示すセンサ情報１０３３から、移動体の周辺の三次元データ１０３４を作成する。クライアント装置９０２は、作成された三次元データ１０３４を用いて移動体の自己位置を推定する。クライアント装置９０２は、取得したセンサ情報１０３３をサーバ９０１又は他の移動体９０２に送信する。
これによれば、クライアント装置９０２は、センサ情報１０３３をサーバ９０１等に送信する。これにより、三次元データを送信する場合に比べて、送信データのデータ量を削減できる可能性がある。また、三次元データの圧縮又は符号化等の処理をクライアント装置９０２で行う必要がないので、クライアント装置９０２の処理量を削減できる。よって、クライアント装置９０２は、伝送されるデータ量の削減、又は、装置の構成の簡略化を実現できる。
また、クライアント装置９０２は、さらに、サーバ９０１に三次元マップの送信要求を送信し、サーバ９０１から三次元マップ１０３１を受信する。クライアント装置９０２は、自己位置の推定では、三次元データ１０３４と三次元マップ１０３２とを用いて、自己位置を推定する。
また、センサ情報１０３３は、レーザセンサで得られた情報、輝度画像、赤外画像、デプス画像、センサの位置情報、及びセンサの速度情報のうち少なくとも一つを含む。
また、センサ情報１０３３は、センサの性能を示す情報を含む。
また、クライアント装置９０２は、センサ情報１０３３を符号化又は圧縮し、センサ情報の送信では、符号化又は圧縮後のセンサ情報１０３７を、サーバ９０１又は他の移動体９０２に送信する。これによれば、クライアント装置９０２は、伝送されるデータ量を削減できる。
例えば、クライアント装置９０２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サーバ９０１は、移動体に搭載されるクライアント装置９０２と通信可能であり、移動体に搭載されたセンサ１０１５により得られた、移動体の周辺状況を示すセンサ情報１０３７をクライアント装置９０２から受信する。サーバ９０１は、受信したセンサ情報１０３７から、移動体の周辺の三次元データ１１３４を作成する。
これによれば、サーバ９０１は、クライアント装置９０２から送信されたセンサ情報１０３７を用いて三次元データ１１３４を作成する。これにより、クライアント装置９０２が三次元データを送信する場合に比べて、送信データのデータ量を削減できる可能性がある。また、三次元データの圧縮又は符号化等の処理をクライアント装置９０２で行う必要がないので、クライアント装置９０２の処理量を削減できる。よって、サーバ９０１は、伝送されるデータ量の削減、又は、装置の構成の簡略化を実現できる。
また、サーバ９０１は、さらに、クライアント装置９０２にセンサ情報の送信要求を送信する。
また、サーバ９０１は、さらに、作成された三次元データ１１３４を用いて三次元マップ１１３５を更新し、クライアント装置９０２からの三次元マップ１１３５の送信要求に応じて三次元マップ１１３５をクライアント装置９０２に送信する。
また、センサ情報１０３７は、レーザセンサで得られた情報、輝度画像、赤外画像、デプス画像、センサの位置情報、及びセンサの速度情報のうち少なくとも一つを含む。
また、センサ情報１０３７は、センサの性能を示す情報を含む。
また、サーバ９０１は、さらに、センサの性能に応じて、三次元データを補正する。これによれば、当該三次元データ作成方法は、三次元データの品質を向上できる。
また、サーバ９０１は、センサ情報の受信では、複数のクライアント装置９０２から複数のセンサ情報１０３７を受信し、複数のセンサ情報１０３７に含まれるセンサの性能を示す複数の情報に基づき、三次元データ１１３４の作成に用いるセンサ情報１０３７を選択する。これによれば、サーバ９０１は、三次元データ１１３４の品質を向上できる。
また、サーバ９０１は、受信したセンサ情報１０３７を復号又は伸張し、復号又は伸張後のセンサ情報１１３２から、三次元データ１１３４を作成する。これによれば、サーバ９０１は、伝送されるデータ量を削減できる。
例えば、サーバ９０１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７）
本実施の形態では、インター予測処理を用いた三次元データの符号化方法及び復号方法について説明する。
図３７は、本実施の形態に係る三次元データ符号化装置１３００のブロック図である。この三次元データ符号装置１３００は、三次元データを符号化することで符号化信号である符号化ビットストリーム（以下、単にビットストリームとも記す）を生成する。図３７に示すように、三次元データ符号化装置１３００は、分割部１３０１と、減算部１３０２と、変換部１３０３と、量子化部１３０４と、逆量子化部１３０５と、逆変換部１３０６と、加算部１３０７と、参照ボリュームメモリ１３０８と、イントラ予測部１３０９と、参照スペースメモリ１３１０と、インター予測部１３１１と、予測制御部１３１２と、エントロピー符号化部１３１３とを備える。
分割部１３０１は、三次元データに含まれる各スペース（ＳＰＣ）を符号化単位である複数のボリューム（ＶＬＭ）に分割する。また、分割部１３０１は、各ボリューム内のボクセルを８分木表現化（Ｏｃｔｒｅｅ化）する。なお、分割部１３０１は、スペースとボリュームを同一サイズとし、スペースを８分木表現化してもよい。また、分割部１３０１は、８分木化に必要な情報（深度情報など）をビットストリームのヘッダ等に付加してもよい。
減算部１３０２は、分割部１３０１から出力されたボリューム（符号化対象ボリューム）と、後述するイントラ予測又はインター予測によって生成される予測ボリュームとの差分を算出し、算出された差分を予測残差として変換部１３０３に出力する。図３８は、予測残差の算出例を示す図である。なお、ここで示す符号化対象ボリューム及び予測ボリュームのビット列は、例えば、ボリュームに含まれる三次元点（例えばポイントクラウド）の位置を示す位置情報である。
以下、８分木表現とボクセルのスキャン順について説明する。ボリュームは８分木構造に変換（８分木化）された後、符号化される。８分木構造はノードとリーフとで構成される。各ノードは８つのノード又はリーフを持ち、各リーフはボクセル（ＶＸＬ）情報を持つ。図３９は、複数のボクセルを含むボリュームの構造例を示す図である。図４０は、図３９に示すボリュームを８分木構造に変換した例を示す図である。ここで、図４０に示すリーフのうち、リーフ１、２、３はそれぞれ図３９に示すボクセルＶＸＬ１、ＶＸＬ２、ＶＸＬ３を表し、点群を含むＶＸＬ（以下、有効ＶＸＬ）を表現している。
８分木は、例えば０、１の二値列で表現される。例えば、ノード又は有効ＶＸＬを値１、それ以外を値０とすると、各ノード及びリーフには図４０に示す二値列が割当てられる。そして、幅優先又は深さ優先のスキャン順に応じて、この二値列がスキャンされる。例えば幅優先でスキャンされた場合、図４１のＡに示す二値列が得られる。深さ優先でスキャンした場合は図４１のＢに示す二値列が得られる。このスキャンにより得られた二値列はエントロピー符号化によって符号化され情報量が削減される。
次に、８分木表現における深度情報について説明する。８分木表現における深度は、ボリューム内に含まれるポイントクラウド情報を、どの粒度まで保持するかをコントロールするために使用される。深度を大きく設定すると、より細かいレベルまでポイントクラウド情報を再現することができるが、ノード及びリーフを表現するためのデータ量が増える。逆に深度を小さく設定すると、データ量が減少するが、複数の異なる位置及び色の異なるポイントクラウド情報が同一位置かつ同一色であるとみなされるため、本来のポイントクラウド情報が持つ情報を失うことになる。
例えば、図４２は、図４０に示す深度＝２の８分木を、深度＝１の８分木で表現した例を示す図である。図４２に示す８分木は図４０に示す８分木よりデータ量が少なくなる。つまり、図４２に示す８分木は図４２に示す８分木より二値列化後のビット数が少ない。ここで、図４０に示すリーフ１とリーフ２が図４１に示すリーフ１で表現されることになる。つまり、図４０に示すリーフ１とリーフ２とが異なる位置であったという情報が失われる。
図４３は、図４２に示す８分木に対応するボリュームを示す図である。図３９に示すＶＸＬ１とＶＸＬ２が図４３に示すＶＸＬ１２に対応する。この場合、三次元データ符号化装置１３００は、図４３に示すＶＸＬ１２の色情報を、図３９に示すＶＸＬ１とＶＸＬ２との色情報から生成する。例えば、三次元データ符号化装置１３００は、ＶＸＬ１とＶＸＬ２との色情報の平均値、中間値、又は重み平均値などをＶＸＬ１２の色情報として算出する。このように、三次元データ符号化装置１３００は、８分木の深度を変えることで、データ量の削減を制御してもよい。
三次元データ符号化装置１３００は、８分木の深度情報を、ワールド単位、スペース単位、及びボリューム単位のいずれの単位で設定しても構わない。またその際、三次元データ符号化装置１３００は、ワールドのヘッダ情報、スペースのヘッダ情報、又はボリュームのヘッダ情報に深度情報を付加してもよい。また、時間の異なる全てのワールド、スペース、及びボリュームで深度情報して同一の値を使用してもよい。この場合、三次元データ符号化装置１３００は、全時間のワールドを管理するヘッダ情報に深度情報を付加してもよい。
ボクセルに色情報が含まれる場合には、変換部１３０３は、ボリューム内のボクセルの色情報の予測残差に対し、直交変換等の周波数変換を適用する。例えば、変換部１３０３は、あるスキャン順で予測残差をスキャンすることで一次元配列を作成する。その後、変換部１３０３は、作成した一次元配列に一次元の直交変換を適用することで一次元配列を周波数領域に変換する。これにより、ボリューム内の予測残差の値が近い場合には低域の周波数成分の値が大きくなり、高域の周波数成分の値が小さくなる。よって、量子化部１３０４においてより効率的に符号量を削減することができる。
また、変換部１３０３は、一次元ではなく、二次元以上の直交変換を用いてもよい。例えば、変換部１３０３は、あるスキャン順で予測残差を二次元配列にマッピングし、得られた二次元配列に二次元直交変換を適用する。また、変換部１３０３は、複数の直交変換方式から使用する直交変換方式を選択してもよい。この場合、三次元データ符号化装置１３００は、どの直交変換方式を用いたかを示す情報をビットストリームに付加する。また、変換部１３０３は、次元の異なる複数の直交変換方式から使用する直交変換方式を選択してもよい。この場合、三次元データ符号化装置１３００は、どの次元の直交変換方式を用いたかをビットストリームに付加する。
例えば、変換部１３０３は、予測残差のスキャン順を、ボリューム内の８分木におけるスキャン順（幅優先又は深さ優先など）に合わせる。これにより、予測残差のスキャン順を示す情報をビットストリームに付加する必要がないので、オーバーヘッドを削減できる。また、変換部１３０３は、８分木のスキャン順とは異なるスキャン順を適用してもよい。この場合、三次元データ符号化装置１３００は、予測残差のスキャン順を示す情報をビットストリームに付加する。これにより、三次元データ符号化装置１３００は、予測残差を効率よく符号化することができる。また、三次元データ符号化装置１３００は、８分木のスキャン順を適用するか否かを示す情報（フラグ等）をビットストリームに付加し、８分木のスキャン順を適用しない場合に、予測残差のスキャン順を示す情報をビットストリームに付加してもよい。
変換部１３０３は、色情報の予測残差だけでなく、ボクセルが持つその他の属性情報を変換してもよい。例えば、変換部１３０３は、ポイントクラウドをＬｉＤＡＲ等で取得した際に得られる反射度等の情報を変換し、符号化してもよい。
変換部１３０３は、スペースが色情報等の属性情報を持たない場合は、処理をスキップしてもよい。また、三次元データ符号化装置１３００は、変換部１３０３の処理をスキップするか否かを示す情報（フラグ）をビットストリームに付加してもよい。
量子化部１３０４は、変換部１３０３で生成された予測残差の周波数成分に対し、量子化制御パラメータを用いて量子化を行うことで量子化係数を生成する。これにより情報量が削減される。生成された量子化係数はエントロピー符号化部１３１３に出力される。量子化部１３０４は、量子化制御パラメータを、ワールド単位、スペース単位、又はボリューム単位で制御してもよい。その際には、三次元データ符号化装置１３００は、量子化制御パラメータをそれぞれのヘッダ情報等に付加する。また、量子化部１３０４は、予測残差の周波数成分毎に、重みを変えて量子化制御を行ってもよい。例えば、量子化部１３０４は、低周波数成分は細かく量子化し、高周波成分は粗く量子化してもよい。この場合、三次元データ符号化装置１３００は、各周波数成分の重みを表すパラメータをヘッダに付加してもよい。
量子化部１３０４は、スペースが色情報等の属性情報を持たない場合は、処理をスキップしてもよい。また、三次元データ符号化装置１３００は、量子化部１３０４の処理をスキップするか否かを示す情報（フラグ）をビットストリームに付加してもよい。
逆量子化部１３０５は、量子化制御パラメータを用いて、量子化部１３０４で生成された量子化係数に逆量子化を行うことで予測残差の逆量子化係数を生成し、生成した逆量子化係数を逆変換部１３０６に出力する。
逆変換部１３０６は、逆量子化部１３０５で生成された逆量子化係数に対し逆変換を適用することで逆変換適用後予測残差を生成する。この逆変換適用後予測残差は、量子化後に生成された予測残差であるため、変換部１３０３が出力した予測残差とは完全には一致しなくてもよい。
加算部１３０７は、逆変換部１３０６で生成された逆変換適用後予測残差と、量子化前の予測残差の生成に用いられた、後述するイントラ予測又はインター予測により生成された予測ボリュームとを加算して再構成ボリュームを生成する。この再構成ボリュームは、参照ボリュームメモリ１３０８、又は、参照スペースメモリ１３１０に格納される。
イントラ予測部１３０９は、参照ボリュームメモリ１３０８に格納された隣接ボリュームの属性情報を用いて、符号化対象ボリュームの予測ボリュームを生成する。属性情報とは、ボクセルの色情報又は反射度を含む。イントラ予測部１３０９は、符号化対象ボリュームの色情報又は反射度の予測値を生成する。
図４４は、イントラ予測部１３０９の動作を説明するための図である。例えば、イントラ予測部１３０９は、図４４に示す、符号化対象ボリューム（ボリュームｉｄｘ＝３）の予測ボリュームを、隣接ボリューム（ボリュームｉｄｘ＝０）から生成する。ここで、ボリュームｉｄｘとはスペース内のボリュームに対し付加される識別子情報であり、各ボリュームに異なる値が割当てられる。ボリュームｉｄｘの割当ての順番は符号化順と同じ順番であってもよいし、符号化順とは異なる順番であってもよい。例えば、イントラ予測部１３０９は、図４４に示す符号化対象ボリュームの色情報の予測値として、隣接ボリュームであるボリュームｉｄｘ＝０内に含まれるボクセルの色情報の平均値を用いる。この場合、符号化対象ボリューム内に含まれる各ボクセルの色情報から、色情報の予測値が差し引かれることで予測残差が生成される。この予測残差に対して変換部１３０３以降の処理が行われる。また、この場合、三次元データ符号化装置１３００は、隣接ボリューム情報と、予測モード情報とをビットストリームに付加する。ここで隣接ボリューム情報とは、予測に用いた隣接ボリュームを示す情報であり、例えば、予測に用いた隣接ボリュームのボリュームｉｄｘを示す。また、予測モード情報とは、予測ボリュームの生成に使用したモードを示す。モードとは、例えば、隣接ボリューム内のボクセルの平均値から予測値を生成する平均値モード、又は隣接ボリューム内のボクセルの中間値から予測値を生成する中間値モード等である。
イントラ予測部１３０９は、予測ボリュームを、複数の隣接ボリュームから生成してもよい。例えば、図４４に示す構成において、イントラ予測部１３０９は、ボリュームｉｄｘ＝０のボリュームから予測ボリューム０を生成し、ボリュームｉｄｘ＝１のボリュームから予測ボリューム１を生成する。そして、イントラ予測部１３０９は、予測ボリューム０と予測ボリューム１の平均を最終的な予測ボリュームとして生成する。この場合、三次元データ符号化装置１３００は、予測ボリュームの生成に使用した複数のボリュームの複数のボリュームｉｄｘをビットストリームに付加してもよい。
図４５は、本実施の形態に係るインター予測処理を模式的に示す図である。インター予測部１３１１は、ある時刻Ｔ＿Ｃｕｒのスペース（ＳＰＣ）を、異なる時刻Ｔ＿ＬＸの符号化済みスペースを用いて符号化（インター予測）する。この場合、インター予測部１３１１は、異なる時刻Ｔ＿ＬＸの符号化済みスペースに回転及び並進処理を適用して符号化処理を行う。
また、三次元データ符号化装置１３００は、異なる時刻Ｔ＿ＬＸのスペースに適用した回転及び並進処理に関わるＲＴ情報をビットストリームに付加する。異なる時刻Ｔ＿ＬＸとは、例えば、前記ある時刻Ｔ＿Ｃｕｒより前の時刻Ｔ＿Ｌ０である。このとき、三次元データ符号化装置１３００は、時刻Ｔ＿Ｌ０のスペースに適用した回転及び並進処理に関わるＲＴ情報ＲＴ＿Ｌ０をビットストリームに付加してもよい。
または、異なる時刻Ｔ＿ＬＸとは、例えば、前記ある時刻Ｔ＿Ｃｕｒより後の時刻Ｔ＿Ｌ１である。このとき、三次元データ符号化装置１３００は、時刻Ｔ＿Ｌ１のスペースに適用した回転及び並進処理に関わるＲＴ情報ＲＴ＿Ｌ１をビットストリームに付加してもよい。
または、インター予測部１３１１は、異なる時刻Ｔ＿Ｌ０及び時刻Ｔ＿Ｌ１の両方のスペースを参照して符号化（双予測）を行う。この場合には、三次元データ符号化装置１３００は、それぞれのスペースに適用した回転及び並進に関わるＲＴ情報ＲＴ＿Ｌ０及びＲＴ＿Ｌ１の両方をビットストリームに付加してもよい。
なお、上記ではＴ＿Ｌ０をＴ＿Ｃｕｒより前の時刻、Ｔ＿Ｌ１をＴ＿Ｃｕｒより後の時刻としたが、必ずしもこれに限らない。例えば、Ｔ＿Ｌ０とＴ＿Ｌ１は共にＴ＿Ｃｕｒより前の時刻でもよい。または、Ｔ＿Ｌ０とＴ＿Ｌ１は共にＴ＿Ｃｕｒより後の時刻でもよい。
また、三次元データ符号化装置１３００は、複数の異なる時刻のスペースを参照して符号化を行う場合には、それぞれのスペースに適用した回転及び並進に関わるＲＴ情報をビットストリームに付加してもよい。例えば、三次元データ符号化装置１３００は、参照する複数の符号化済みスペースを２つの参照リスト（Ｌ０リスト及びＬ１リスト）で管理する。Ｌ０リスト内の第１の参照スペースをＬ０Ｒ０とし、Ｌ０リスト内の第２の参照スペースをＬ０Ｒ１とし、Ｌ１リスト内の第１の参照スペースをＬ１Ｒ０とし、Ｌ１リスト内の第２の参照スペースをＬ１Ｒ１とした場合、三次元データ符号化装置１３００は、Ｌ０Ｒ０のＲＴ情報ＲＴ＿Ｌ０Ｒ０と、Ｌ０Ｒ１のＲＴ情報ＲＴ＿Ｌ０Ｒ１と、Ｌ１Ｒ０のＲＴ情報ＲＴ＿Ｌ１Ｒ０と、Ｌ１Ｒ１のＲＴ情報ＲＴ＿Ｌ１Ｒ１とをビットストリームに付加する。例えば、三次元データ符号化装置１３００は、これらのＲＴ情報をビットストリームのヘッダ等に付加する。
また、三次元データ符号化装置１３００は、複数の異なる時刻の参照スペースを参照して符号化を行う場合、参照スペース毎に回転及び並進を適用するか否かを判定する。その際、三次元データ符号化装置１３００は、参照スペース毎に回転及び並進を適用したか否かを示す情報（ＲＴ適用フラグ等）をビットストリームのヘッダ情報等に付加してもよい。例えば、三次元データ符号化装置１３００は、符号化対象スペースから参照する参照スペース毎にＩＣＰ（Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ Ｃｌｏｓｅｓｔ Ｐｏｉｎｔ）アルゴリズムを用いてＲＴ情報、及びＩＣＰエラー値を算出する。三次元データ符号化装置１３００は、ＩＣＰエラー値が、予め定められた一定値以下の場合は、回転及び並進を行う必要がないと判定してＲＴ適用フラグをオフに設定する。一方、三次元データ符号化装置１３００は、ＩＣＰエラー値が上記一定値より大きい場合は、ＲＴ適用フラグをオンに設定し、ＲＴ情報をビットストリームに付加する。
図４６は、ＲＴ情報及びＲＴ適用フラグをヘッダに付加するシンタックス例を示す図である。なお、各シンタックスに割当てるビット数は、そのシンタックスが取りうる範囲で決定してもよい。例えば、参照リストＬ０内に含まれる参照スペース数が８つの場合、ＭａｘＲｅｆＳｐｃ＿ｌ０には３ｂｉｔが割当てられてもよい。割当てるビット数を、各シンタックスが取りうる値に応じて可変にしてもよいし、取りうる値に関わらず固定にしてもよい。割り当てるビット数を固定にする場合は、三次元データ符号化装置１３００は、その固定ビット数を別のヘッダ情報に付加してもよい。
ここで、図４６に示す、ＭａｘＲｅｆＳｐｃ＿ｌ０は、参照リストＬ０内に含まれる参照スペース数を示す。ＲＴ＿ｆｌａｇ＿ｌ０［ｉ］は、参照リストＬ０内の参照スペースｉのＲＴ適用フラグである。ＲＴ＿ｆｌａｇ＿ｌ０［ｉ］が１の場合、参照スペースｉに回転及び並進が適用される。ＲＴ＿ｆｌａｇ＿ｌ０［ｉ］が０の場合、参照スペースｉに回転及び並進が適用されない。
Ｒ＿ｌ０［ｉ］及びＴ＿ｌ０［ｉ］は、参照リストＬ０内の参照スペースｉのＲＴ情報である。Ｒ＿ｌ０［ｉ］は、参照リストＬ０内の参照スペースｉの回転情報である。回転情報は、適用された回転処理の内容を示し、例えば、回転行列、又はクォータニオン等である。Ｔ＿ｌ０［ｉ］は、参照リストＬ０内の参照スペースｉの並進情報である。並進情報は、適用された並進処理の内容を示し、例えば、並進ベクトル等である。
ＭａｘＲｅｆＳｐｃ＿ｌ１は、参照リストＬ１内に含まれる参照スペース数を示す。ＲＴ＿ｆｌａｇ＿ｌ１［ｉ］は、参照リストＬ１内の参照スペースｉのＲＴ適用フラグである。ＲＴ＿ｆｌａｇ＿ｌ１［ｉ］が１の場合、参照スペースｉに回転及び並進が適用される。ＲＴ＿ｆｌａｇ＿ｌ１［ｉ］が０の場合、参照スペースｉに回転及び並進が適用されない。
Ｒ＿ｌ１［ｉ］及びＴ＿ｌ１［ｉ］は、参照リストＬ１内の参照スペースｉのＲＴ情報である。Ｒ＿ｌ１［ｉ］は、参照リストＬ１内の参照スペースｉの回転情報である。回転情報は、適用された回転処理の内容を示し、例えば、回転行列、又はクォータニオン等である。Ｔ＿ｌ１［ｉ］は、参照リストＬ１内の参照スペースｉの並進情報である。並進情報は、適用された並進処理の内容を示し、例えば、並進ベクトル等である。
インター予測部１３１１は、参照スペースメモリ１３１０に格納された符号化済みの参照スペースの情報を用いて符号化対象ボリュームの予測ボリュームを生成する。上述したように、インター予測部１３１１は、符号化対象ボリュームの予測ボリュームを生成する前に、符号化対象スペースと参照スペースの全体的な位置関係を近づけるために、符号化対象スペースと参照スペースでＩＣＰ（Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ Ｃｌｏｓｅｓｔ Ｐｏｉｎｔ）アルゴリズムを用いてＲＴ情報を求める。そして、インター予測部１３１１は、求めたＲＴ情報を用いて参照スペースに回転及び並進処理を適用することで参照スペースＢを得る。その後、インター予測部１３１１は、符号化対象スペース内の符号化対象ボリュームの予測ボリュームを参照スペースＢ内の情報を用いて生成する。ここで、三次元データ符号化装置１３００は、参照スペースＢを得るために用いられたＲＴ情報を符号化対象スペースのヘッダ情報等に付加する。
このように、インター予測部１３１１は、参照スペースに回転及び並進処理を適用することにより符号化対象スペースと参照スペースとの全体的な位置関係を近づけてから、参照スペースの情報を用いて予測ボリュームを生成することで予測ボリュームの精度を向上できる。また、予測残差を抑制できるので符号量を削減できる。なお、ここでは、符号化対象スペースと参照スペースとを用いてＩＣＰを行う例を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、インター予測部１３１１は、処理量を削減するために、ボクセル又はポイントクラウド数を間引いた符号化対象スペース、及び、ボクセル又はポイントクラウド数を間引いた参照スペースの少なくとも一方を用いてＩＣＰを行うことで、ＲＴ情報を求めてもよい。
また、インター予測部１３１１は、ＩＣＰの結果得られるＩＣＰエラー値が、予め定められた第１閾値より小さい場合、つまり、例えば符号化対象スペースと参照スペースの位置関係が近い場合には、回転及び並進処理は必要ないと判断し、回転及び並進を行わなくてもよい。この場合、三次元データ符号化装置１３００は、ＲＴ情報をビットストリームに付加しないことによりオーバーヘッドを抑制してもよい。
また、インター予測部１３１１は、ＩＣＰエラー値が、予め定められた第２閾値より大きい場合には、スペース間の形状変化が大きいと判断し、符号化対象スペースの全てのボリュームにイントラ予測を適用してもよい。以下、イントラ予測を適用するスペースをイントラスペースと呼ぶ。また、第２閾値は上記第１閾値より大きい値である。また、ＩＣＰに限定せず、２つのボクセル集合、又は、２つのポイントクラウド集合からＲＴ情報を求める方法であれば、どのような手法を適用してもよい。
また、三次元データに形状又は色等の属性情報が含まれる場合には、インター予測部１３１１は、符号化対象スペース内の符号化対象ボリュームの予測ボリュームとして、例えば参照スペース内で符号化対象ボリュームと最も形状又は色等の属性情報が近いボリュームを探索する。また、この参照スペースは、例えば、上述した回転及び並進処理が行われた後の参照スペースである。インター予測部１３１１は、探索により得られたボリューム（参照ボリューム）から予測ボリュームを生成する。図４７は、予測ボリュームの生成動作を説明するための図である。インター予測部１３１１は、図４７に示す符号化対象ボリューム（ボリュームｉｄｘ＝０）を、インター予測を用いて符号化する場合、参照スペース内の参照ボリュームを順にスキャンしながら、符号化対象ボリュームと参照ボリュームとの差分である予測残差が一番小さいボリュームを探索する。インター予測部１３１１は、予測残差が一番小さいボリュームを予測ボリュームとして選択する。符号化対象ボリュームと予測ボリュームとの予測残差が変換部１３０３以降の処理により符号化される。ここで、予測残差とは、符号化対象ボリュームの属性情報と予測ボリュームの属性情報との差分である。また、三次元データ符号化装置１３００は、予測ボリュームとして参照した参照スペース内の参照ボリュームのボリュームｉｄｘをビットストリームのヘッダ等に付加する。
図４７に示す例では、参照スペースＬ０Ｒ０のボリュームｉｄｘ＝４の参照ボリュームが符号化対象ボリュームの予測ボリュームとして選択される。そして、符号化対象ボリュームと参照ボリュームとの予測残差と、参照ボリュームｉｄｘ＝４とが符号化されてビットストリームに付加される。
なお、ここでは属性情報の予測ボリュームを生成する例を説明したが、位置情報の予測ボリュームについても同様の処理が行われてもよい。
予測制御部１３１２は、符号化対象ボリュームをイントラ予測、及びインター予測のいずれを用いて符号化するかを制御する。ここで、イントラ予測、及びインター予測を含むモードを予測モードと呼ぶ。例えば、予測制御部１３１２は、符号化対象ボリュームをイントラ予測で予測した場合の予測残差と、インター予測で予測した場合の予測残差とを評価値として算出し、評価値が小さい方の予測モードを選択する。なお、予測制御部１３１２は、イントラ予測の予測残差とインター予測の予測残差とに、それぞれ直交変換、量子化、及び、エントロピー符号化を適用することで実際の符号量を算出し、算出した符号量を評価値として予測モードを選択してもよい。また、評価値に予測残差以外のオーバーヘッド情報（参照ボリュームｉｄｘ情報など）を加えるようにしてもよい。また、予測制御部１３１２は、符号化対象スペースをイントラスペースで符号化すると予め決定されている場合には、常にイントラ予測を選択してもよい。
エントロピー符号化部１３１３は、量子化部１３０４からの入力である量子化係数を可変長符号化することにより符号化信号（符号化ビットストリーム）を生成する。具体的には、エントロピー符号化部１３１３は、例えば、量子化係数を二値化し、得られた二値信号を算術符号化する。
次に、三次元データ符号化装置１３００により生成された符号化信号を復号する三次元データ復号装置について説明する。図４８は、本実施の形態に係る三次元データ復号装置１４００のブロック図である。この三次元データ復号装置１４００は、エントロピー復号部１４０１と、逆量子化部１４０２と、逆変換部１４０３と、加算部１４０４と、参照ボリュームメモリ１４０５と、イントラ予測部１４０６と、参照スペースメモリ１４０７と、インター予測部１４０８と、予測制御部１４０９とを備える。
エントロピー復号部１４０１は、符号化信号（符号化ビットストリーム）を可変長復号する。例えば、エントロピー復号部１４０１は、符号化信号を算術復号して二値信号を生成し、生成した二値信号から量子化係数を生成する。
逆量子化部１４０２は、エントロピー復号部１４０１から入力された量子化係数を、ビットストリーム等に付加された量子化パラメータを用いて逆量子化することで逆量子化係数を生成する。
逆変換部１４０３は、逆量子化部１４０２から入力された逆量子化係数を逆変換することで予測残差を生成する。例えば、逆変換部１４０３は、逆量子化係数を、ビットストリームに付加された情報に基づいて逆直交変換することで予測残差を生成する。
加算部１４０４は、逆変換部１４０３で生成された予測残差と、イントラ予測又はインター予測により生成された予測ボリュームとを加算して再構成ボリュームを生成する。この再構成ボリュームは、復号三次元データとして出力されるとともに、参照ボリュームメモリ１４０５、又は、参照スペースメモリ１４０７に格納される。
イントラ予測部１４０６は、参照ボリュームメモリ１４０５内の参照ボリュームとビットストリームに付加された情報とを用いてイントラ予測により予測ボリュームを生成する。具体的には、イントラ予測部１４０６は、ビットストリームに付加された隣接ボリューム情報（例えばボリュームｉｄｘ）と、予測モード情報とを取得し、隣接ボリューム情報で示さる隣接ボリュームを用いて、予測モード情報で示されるモードにより予測ボリュームを生成する。なお、これらの処理の詳細は、ビットストリームに付与された情報が用いられる点を除き、上述したイントラ予測部１３０９による処理と同様である。
インター予測部１４０８は、参照スペースメモリ１４０７内の参照スペースとビットストリームに付加された情報とを用いてインター予測により予測ボリュームを生成する。具体的には、インター予測部１４０８は、ビットストリームに付加された参照スペース毎のＲＴ情報を用いて参照スペースに対して回転及び並進処理を適用し、適用後の参照スペースを用いて予測ボリュームを生成する。なお、参照スペース毎のＲＴ適用フラグがビットストリーム内に存在する場合には、インター予測部１４０８は、ＲＴ適用フラグに応じて参照スペースに回転及び並進処理を適用する。なお、これらの処理の詳細は、ビットストリームに付与された情報が用いられる点を除き、上述したインター予測部１３１１による処理と同様である。
予測制御部１４０９は、復号対象ボリュームをイントラ予測で復号するか、インター予測で復号するかを制御する。例えば、予測制御部１４０９は、ビットストリームに付加された、使用する予測モードを示す情報に応じてイントラ予測又はインター予測を選択する。なお、予測制御部１４０９は、復号対象スペースをイントラスペースで復号すると予め決定されている場合は、常にイントラ予測を選択してもよい。
以下、本実施の形態の変形例について説明する。本実施の形態ではスペース単位で回転及び並進が適用される例を説明したが、より細かい単位で回転及び並進が適用されてもよい。例えば、三次元データ符号化装置１３００は、スペースをサブスペースに分割し、サブスペース単位で回転及び並進を適用してもよい。この場合、三次元データ符号化装置１３００は、サブスペース毎にＲＴ情報を生成し、生成したＲＴ情報をビットストリームのヘッダ等に付加する。また、三次元データ符号化装置１３００は、符号化単位であるボリューム単位で回転及び並進を適用してもよい。この場合、三次元データ符号化装置１３００は、符号化ボリューム単位でＲＴ情報を生成し、生成したＲＴ情報をビットストリームのヘッダ等に付加する。さらに、上記を組み合わせてもよい。つまり、三次元データ符号化装置１３００は、大きい単位で回転及び並進を適用し、その後、細かい単位で回転及び並進を適用してもよい。例えば、三次元データ符号化装置１３００は、スペース単位で回転及び並進を適用し、得られたスペースに含まれる複数のボリュームの各々に対して、互いに異なる回転及び並進を適用してもよい。
また、本実施の形態では参照スペースに回転及び並進を適用する例を説明したが、必ずしもこれに限らない。例えば、三次元データ符号化装置１３００は、例えば、スケール処理を適用して三次元データの大きさを変化させてもよい。また、三次元データ符号化装置１３００は、回転、並進及びスケールのうち、いずれか１つ又は２つを適用してもよい。また、上記のように多段階で異なる単位で処理を適用する場合には、各単位に適用される処理の種類が異なってもよい。例えば、スペース単位では回転及び並進が適用され、ボリューム単位では並進が適用されてもよい。
なお、これらの変形例については、三次元データ復号装置１４００に対しても同様に適用できる。
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１３００は、以下の処理を行う。図４８は、三次元データ符号化装置１３００によるインター予測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１３００は、対象三次元データ（例えば符号化対象スペース）と異なる時刻の参照三次元データ（例えば参照スペース）に含まれる三次元点の位置情報を用いて予測位置情報（例えば予測ボリューム）を生成する（Ｓ１３０１）。具体的には、三次元データ符号化装置１３００は、参照三次元データに含まれる三次元点の位置情報に回転及び並進処理を適用することで予測位置情報を生成する。
なお、三次元データ符号化装置１３００は、回転及び並進処理を第１の単位（例えばスペース）で行い、予測位置情報の生成を第１の単位より細かい第２の単位（例えばボリューム）で行ってもよい。例えば、三次元データ符号化装置１３００は、回転及び並進処理後の参照スペースに含まれる複数のボリュームのうち、符号化対象スペースに含まれる符号化対象ボリュームと位置情報の差が最小となるボリュームを探索し、得られたボリュームを予測ボリュームとして用いる。なお、三次元データ符号化装置１３００は、回転及び並進処理と、予測位置情報の生成とを同一の単位で行ってもよい。
また、三次元データ符号化装置１３００は、参照三次元データに含まれる三次元点の位置情報に第１の単位（例えばスペース）で第１回転及び並進処理を適用し、第１回転及び並進処理により得られた三次元点の位置情報に、第１の単位より細かい第２の単位（例えばボリューム）で第２回転及び並進処理を適用することで予測位置情報を生成してもよい。
ここで、三次元点の位置情報及び予測位置情報は、例えば図４１に示すように、８分木構造で表現される。例えば、三次元点の位置情報及び予測位置情報は、８分木構造における深度と幅とのうち、幅を優先したスキャン順で表される。または、三次元点の位置情報及び予測位置情報は、８分木構造における深度と幅とのうち、深度を優先したスキャン順で表される。
また、図４６に示すように、三次元データ符号化装置１３００は、参照三次元データに含まれる三次元点の位置情報に回転及び並進処理を適用するか否かを示すＲＴ適用フラグを符号化する。つまり、三次元データ符号化装置１３００は、ＲＴ適用フラグを含む符号化信号（符号化ビットストリーム）を生成する。また、三次元データ符号化装置１３００は、回転及び並進処理の内容を示すＲＴ情報を符号化する。つまり、三次元データ符号化装置１３００は、ＲＴ情報を含む符号化信号（符号化ビットストリーム）を生成する。なお、三次元データ符号化装置１３００は、ＲＴ適用フラグにより回転及び並進処理を適用することが示される場合にＲＴ情報を符号化し、ＲＴ適用フラグにより回転及び並進処理を適用しないことが示される場合にＲＴ情報を符号化しなくてもよい。
また、三次元データは、例えば、三次元点の位置情報と、各三次元点の属性情報（色情報等）とを含む。三次元データ符号化装置１３００は、参照三次元データに含まれる三次元点の属性情報を用いて予測属性情報を生成する（Ｓ１３０２）。
次に、三次元データ符号化装置１３００は、対象三次元データに含まれる三次元点の位置情報を、予測位置情報を用いて符号化する。例えば、三次元データ符号化装置１３００は、図３８に示すように対象三次元データに含まれる三次元点の位置情報と予測位置情報との差分である差分位置情報を算出する（Ｓ１３０３）。
また、三次元データ符号化装置１３００は、対象三次元データに含まれる三次元点の属性情報を、予測属性情報を用いて符号化する。例えば、三次元データ符号化装置１３００は、対象三次元データに含まれる三次元点の属性情報と予測属性情報との差分である差分属性情報を算出する（Ｓ１３０４）。次に、三次元データ符号化装置１３００は、算出された差分属性情報に変換及び量子化を行う（Ｓ１３０５）。
最後に、三次元データ符号化装置１３００は、差分位置情報と、量子化後の差分属性情報とを符号化（例えばエントロピー符号化）する（Ｓ１３０６）。つまり、三次元データ符号化装置１３００は、差分位置情報と差分属性情報とを含む符号化信号（符号化ビットストリーム）を生成する。
なお、三次元データに属性情報が含まれない場合には、三次元データ符号化装置１３００は、ステップＳ１３０２、Ｓ１３０４及びＳ１３０５を行わなくてもよい。また、三次元データ符号化装置１３００は、三次元点の位置情報の符号化と、三次元点の属性情報の符号化とのうち、一方のみを行ってもよい。
また、図４９に示す処理の順序は一例であり、これに限定されない。例えば、位置情報に対する処理（Ｓ１３０１、Ｓ１３０３）と、属性情報に対する処理（Ｓ１３０２、Ｓ１３０４、Ｓ１３０５）とは互いに独立しているため、任意の順序で行われてもよいし、一部が並列処理されてもよい。
以上により、本実施の形態に三次元データ符号化装置１３００は、対象三次元データと異なる時刻の参照三次元データに含まれる三次元点の位置情報を用いて予測位置情報を生成し、対象三次元データに含まれる三次元点の位置情報と予測位置情報との差分である差分位置情報を符号化する。これにより、符号化信号のデータ量を削減できるので符号化効率を向上できる。
また、本実施の形態に三次元データ符号化装置１３００は、参照三次元データに含まれる三次元点の属性情報を用いて予測属性情報を生成し、対象三次元データに含まれる三次元点の属性情報と予測属性情報との差分である差分属性情報を符号化する。これにより、符号化信号のデータ量を削減できるので符号化効率を向上できる。
例えば、三次元データ符号化装置１３００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。
図４８は、三次元データ復号装置１４００によるインター予測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１４００は、符号化信号（符号化ビットストリーム）から、差分位置情報と差分属性情報とを復号（例えばエントロピー復号）する（Ｓ１４０１）。
また、三次元データ復号装置１４００は、符号化信号から、参照三次元データに含まれる三次元点の位置情報に回転及び並進処理を適用するか否かを示すＲＴ適用フラグを復号する。また、三次元データ復号装置１４００は、回転及び並進処理の内容を示すＲＴ情報を復号する。なお、三次元データ復号装置１４００は、ＲＴ適用フラグにより回転及び並進処理を適用することが示される場合にＲＴ情報を復号し、ＲＴ適用フラグにより回転及び並進処理を適用しないことが示される場合にＲＴ情報を復号しなくてもよい。
次に、三次元データ復号装置１４００は、復号された差分属性情報に逆量子化及び逆変換を行う（Ｓ１４０２）。
次に、三次元データ復号装置１４００は、対象三次元データ（例えば復号対象スペース）と異なる時刻の参照三次元データ（例えば参照スペース）に含まれる三次元点の位置情報を用いて予測位置情報（例えば予測ボリューム）を生成する（Ｓ１４０３）。具体的には、三次元データ復号装置１４００は、参照三次元データに含まれる三次元点の位置情報に回転及び並進処理を適用することで予測位置情報を生成する。
より具体的には、三次元データ復号装置１４００は、ＲＴ適用フラグにより回転及び並進処理を適用することが示される場合に、ＲＴ情報で示される参照三次元データに含まれる三次元点の位置情報に回転及び並進処理を適用する。一方、ＲＴ適用フラグにより回転及び並進処理を適用しないことが示される場合には、三次元データ復号装置１４００は、参照三次元データに含まれる三次元点の位置情報に回転及び並進処理を適用しない。
なお、三次元データ復号装置１４００は、回転及び並進処理を第１の単位（例えばスペース）で行い、予測位置情報の生成を第１の単位より細かい第２の単位（例えばボリューム）で行ってもよい。なお、三次元データ復号装置１４００は、回転及び並進処理と、予測位置情報の生成とを同一の単位で行ってもよい。
また、三次元データ復号装置１４００は、参照三次元データに含まれる三次元点の位置情報に第１の単位（例えばスペース）で第１回転及び並進処理を適用し、第１回転及び並進処理により得られた三次元点の位置情報に、第１の単位より細かい第２の単位（例えばボリューム）で第２回転及び並進処理を適用することで予測位置情報を生成してもよい。
ここで、三次元点の位置情報及び予測位置情報は、例えば図４１に示すように、８分木構造で表現される。例えば、三次元点の位置情報及び予測位置情報は、８分木構造における深度と幅とのうち、幅を優先したスキャン順で表される。または、三次元点の位置情報及び予測位置情報は、８分木構造における深度と幅とのうち、深度を優先したスキャン順で表される。
三次元データ復号装置１４００は、参照三次元データに含まれる三次元点の属性情報を用いて予測属性情報を生成する（Ｓ１４０４）。
次に、三次元データ復号装置１４００は、符号化信号に含まれる符号化位置情報を予測位置情報を用いて復号することで対象三次元データに含まれる三次元点の位置情報を復元する。ここで、符号化位置情報とは、例えば、差分位置情報であり、三次元データ復号装置１４００は、差分位置情報と予測位置情報とを加算することで対象三次元データに含まれる三次元点の位置情報を復元する（Ｓ１４０５）。
また、三次元データ復号装置１４００は、符号化信号に含まれる符号化属性情報を予測属性情報を用いて復号することで対象三次元データに含まれる三次元点の属性情報を復元する。ここで、符号化属性情報とは、例えば、差分属性情報であり、三次元データ復号装置１４００は、差分属性情報と予測属性情報とを加算することで対象三次元データに含まれる三次元点の属性情報を復元する（Ｓ１４０６）。
なお、三次元データに属性情報が含まれない場合には、三次元データ復号装置１４００は、ステップＳ１４０２、Ｓ１４０４及びＳ１４０６を行わなくてもよい。また、三次元データ復号装置１４００は、三次元点の位置情報の復号と、三次元点の属性情報の復号とのうち、一方のみを行ってもよい。
また、図５０に示す処理の順序は一例であり、これに限定されない。例えば、位置情報に対する処理（Ｓ１４０３、Ｓ１４０５）と、属性情報に対する処理（Ｓ１４０２、Ｓ１４０４、Ｓ１４０６）とは互いに独立しているため、任意の順序で行われてもよいし、一部が並列処理されてもよい。
（実施の形態８）
本実施の形態では、三次元データの符号化における三次元点（ポイントクラウド）の表現手法について説明する。
図５１は、本実施の形態に係る三次元データの配信システムの構成を示すブロック図である。図５１に示す配信システムは、サーバ１５０１と、複数のクライアント１５０２とを含む。
サーバ１５０１は、記憶部１５１１と、制御部１５１２とを含む。記憶部１５１１は、符号化された三次元データである符号化三次元マップ１５１３を格納している。
図５２は、符号化三次元マップ１５１３のビットストリームの構成例を示す図である。三次元マップは、複数のサブマップ（ｓｕｂ－ｍａｐ）に分割され、各サブマップが符号化される。各サブマップには、サブ座標情報を含むランダムアクセスヘッダ（ＲＡ）が付加される。サブ座標情報は、サブマップの符号化効率を向上させるために用いられる。このサブ座標情報は、サブマップのサブ座標（ｓｕｂ－ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ）を示す。サブ座標は、基準座標（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ）を基準としたサブマップの座標である。なお、複数のサブマップが含まれる三次元マップを全体マップと呼ぶ。また、全体マップにおいて基準となる座標（例えば原点）を基準座標と呼ぶ。つまり、サブ座標は、全体マップの座標系におけるサブマップの座標である。言い換えると、サブ座標は、全体マップの座標系とサブマップの座標系とのオフセットを示す。また、基準座標を基準とする全体マップの座標系における座標を全体座標と呼ぶ。サブ座標を基準とするサブマップの座標系における座標を差分座標と呼ぶ。
クライアント１５０２は、サーバ１５０１にメッセージを送信する。このメッセージは、クライアント１５０２の位置情報を含む。サーバ１５０１に含まれる制御部１５１２は、受信したメッセージに含まれる位置情報に基づき、クライアント１５０２の位置に最も近い位置のサブマップのビットストリームを取得する。サブマップのビットストリームは、サブ座標情報を含み、クライアント１５０２に送信される。クライアント１５０２に含まれるデコーダ１５２１は、このサブ座標情報を用いて、基準座標を基準としたサブマップの全体座標を得る。クライアント１５０２に含まれるアプリケーション１５２２は、得られたサブマップの全体座標を用いて、自己位置に関連するアプリケーションを実行する。
また、サブマップは全体マップの一部領域を示す。サブ座標は全体マップの基準座標空間においてサブマップが位置する座標である。例えばＡの全体マップ中に、ＡＡのサブマップＡ、及びＡＢのサブマップＢが存在するとする。車両は、ＡＡの地図を参照したい場合は、サブマップＡから復号を開始し、ＡＢの地図を参照したい場合は、サブマップＢから復号を開始する。ここでサブマップはランダムアクセスポイントである。具体的には、Ａは大阪府、ＡＡは大阪市、ＡＢは高槻市などである。
各サブマップはサブ座標情報と共にクライアントに送信される。サブ座標情報は各サブマップのヘッダ情報、又は送信パケット等に含まれる。
各サブマップのサブ座標情報の基準の座標となる基準座標は、全体マップのヘッダ情報などサブマップより上位の空間のヘッダ情報に付加されてもよい。
サブマップは１つのスペース（ＳＰＣ）で構成されてもよい。また、サブマップは複数のＳＰＣで構成されてもよい。
また、サブマップは、ＧＯＳ（Ｇｒｏｕｐ ｏｆ Ｓｐａｃｅ）を含んでもよい。またサブマップは、ワールドで構成されてもよい。例えば、サブマップの中に複数のオブジェクトがある場合、複数のオブジェクトを別々のＳＰＣに割り当てるとサブマップは複数のＳＰＣで構成される。また複数のオブジェクトを１つのＳＰＣに割り当てるとサブマップは１つのＳＰＣで構成される。
次に、サブ座標情報を用いた場合の符号化効率の改善効果について説明する。図５３は、この効果を説明するための図である。例えば、図５３に示す、基準座標から遠い位置の三次元点Ａを符号化するためには、多くのビット数が必要となる。ここで、サブ座標と三次元点Ａとの距離は、基準座標と三次元点Ａとの距離よりも短い。よって、基準座標を基準とした三次元点Ａの座標を符号化する場合よりも、サブ座標を基準とした三次元点Ａの座標を符号化することで、符号化効率を改善できる。また、サブマップのビットストリームは、サブ座標情報を含む。サブマップのビットストリームと基準座標とを復号側（クライアント）に送ることで、復号側においてサブマップの全体座標を復元できる。
図５４は、サブマップの送信側であるサーバ１５０１による処理のフローチャートである。
まず、サーバ１５０１は、クライアント１５０２から、クライアント１５０２の位置情報を含むメッセージを受信する（Ｓ１５０１）。制御部１５１２は、記憶部１５１１から、クライアントの位置情報に基づくサブマップの符号化ビットストリームを取得する（Ｓ１５０２）。そして、サーバ１５０１は、サブマップの符号化ビットストリームと基準座標とをクライアント１５０２に送信する（Ｓ１５０３）。
図５５は、サブマップの受信側であるクライアント１５０２による処理のフローチャートである。
まず、クライアント１５０２は、サーバ１５０１から送信されたサブマップの符号化ビットストリームと基準座標とを受信する（Ｓ１５１１）。次に、クライアント１５０２は、符号化ビットストリームを復号することでサブマップとサブ座標情報とを取得する（Ｓ１５１２）。次に、クライアント１５０２は、基準座標とサブ座標とを用いてサブマップ内の差分座標を全体座標に復元する（Ｓ１５１３）。
次に、サブマップに関する情報のシンタックス例を説明する。サブマップの符号化において、三次元データ符号化装置は、各ポイントクラウド（三次元点）の座標からサブ座標を減算することで差分座標を算出する。そして、三次元データ符号化装置は、各ポイントクラウドの値として、差分座標をビットストリームに符号化する。また、符号化装置は、サブ座標を示すサブ座標情報をビットストリームのヘッダ情報として符号化する。これにより、三次元データ復号装置は、各ポイントクラウドの全体座標を得ることができる。例えば、三次元データ符号化装置はサーバ１５０１に含まれ、三次元データ復号装置はクライアント１５０２に含まれる。
図５６は、サブマップのシンタックス例を示す図である。図５６に示すＮｕｍＯｆＰｏｉｎｔは、サブマップに含まれるポイントクラウド数を示す。ｓｕｂ＿ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ＿ｘ、ｓｕｂ＿ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ＿ｙ、及びｓｕｂ＿ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ＿ｚは、サブ座標情報である。ｓｕｂ＿ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ＿ｘは、サブ座標のｘ座標を示す。ｓｕｂ＿ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ＿ｙは、サブ座標のｙ座標を示す。ｓｕｂ＿ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ＿ｚは、サブ座標のｚ座標を示す。
また、ｄｉｆｆ＿ｘ［ｉ］、ｄｉｆｆ＿ｙ［ｉ］、及びｄｉｆｆ＿ｚ［ｉ］は、サブマップ内のｉ番目ポイントクラウドの差分座標である。ｄｉｆｆ＿ｘ［ｉ］は、サブマップ内のｉ番目ポイントクラウドのｘ座標とサブ座標のｘ座標との差分値を示す。ｄｉｆｆ＿ｙ［ｉ］は、サブマップ内のｉ番目ポイントクラウドのｙ座標とサブ座標のｙ座標との差分値を示す。ｄｉｆｆ＿ｚ［ｉ］は、サブマップ内のｉ番目ポイントクラウドのｚ座標とサブ座標のｚ座標との差分値を示す。
三次元データ復号装置は、ｉ番目のポイントクラウドの全体座標であるｐｏｉｎｔ＿ｃｌｏｕｄ［ｉ］＿ｘ、ｐｏｉｎｔ＿ｃｌｏｕｄ［ｉ］＿ｙ、及びｐｏｉｎｔ＿ｃｌｏｕｄ［ｉ］＿ｚを下記式を用いて復号する。ｐｏｉｎｔ＿ｃｌｏｕｄ［ｉ］＿ｘは、ｉ番目のポイントクラウドの全体座標のｘ座標である。ｐｏｉｎｔ＿ｃｌｏｕｄ［ｉ］＿ｙは、ｉ番目のポイントクラウドの全体座標のｙ座標である。ｐｏｉｎｔ＿ｃｌｏｕｄ［ｉ］＿ｚは、ｉ番目のポイントクラウドの全体座標のｚ座標である。
ｐｏｉｎｔ＿ｃｌｏｕｄ［ｉ］＿ｘ＝ｓｕｂ＿ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ＿ｘ＋ｄｉｆｆ＿ｘ［ｉ］
ｐｏｉｎｔ＿ｃｌｏｕｄ［ｉ］＿ｙ＝ｓｕｂ＿ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ＿ｙ＋ｄｉｆｆ＿ｙ［ｉ］
ｐｏｉｎｔ＿ｃｌｏｕｄ［ｉ］＿ｚ＝ｓｕｂ＿ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ＿ｚ＋ｄｉｆｆ＿ｚ［ｉ］
次に、８分木符号化の適用の切り替え処理について説明する。三次元データ符号化装置は、サブマップ符号化時に、各ポイントクラウドを８分木表現で符号化する（以下、８分木符号化（ｏｃｔｒｅｅ符号化）と呼ぶ）を用いるか、サブ座標からの差分値を符号化する（以下、非８分木符号化（ｎｏｎ－ｏｃｔｒｅｅ符号化）と呼ぶ）を用いるかを選択する。図５７は、この動作を模式的に示す図である。例えば、三次元データ符号化装置は、サブマップ内のポイントクラウド数が予め定められた閾値以上の場合には、サブマップに８分木符号化を適用する。三次元データ符号化装置は、サブマップ内のポイントクラウド数が上記閾値より小さい場合は、サブマップに非８分木符号化を適用する。これにより、三次元データ符号化装置は、サブマップ内に含まれるオブジェクトの形状及び密度に応じて適切に８分木符号化を用いるか、非８分木符号化を用いるかを選択できるので、符号化効率を向上することができる。
また、三次元データ符号化装置は、サブマップに８分木符号化と非８分木符号化とのどちらを適用したかを示す情報（以下、８分木符号化適用情報と呼ぶ）を、サブマップのヘッダ等に付加する。これにより、三次元データ復号装置は、ビットストリームが、サブマップが８分木符号化されることで得られたビットストリームであるか、サブマップが非８分木符号化されることで得られたビットストリームであるかを判別できる。
また、三次元データ符号化装置は、８分木符号化と非８分木符号化とのそれぞれを同一のポイントクラウドに適用した際の符号化効率を算出し、符号化効率が良い符号化方式をサブマップに適用してもよい。
図５８は、この切り替えを行う場合のサブマップのシンタックス例を示す図である。図５８に示すｃｏｄｉｎｇ＿ｔｙｐｅは、符号化タイプを示す情報であり、上記８分木符号化適用情報である。ｃｏｄｉｎｇ＿ｔｙｐｅ＝００は、８分木符号化が適用されたことを示す。ｃｏｄｉｎｇ＿ｔｙｐｅ＝０１は、非８分木符号化が適用されたことを示す。ｃｏｄｉｎｇ＿ｔｙｐｅ＝１０又は１１は、上記外の他の符号化方式などが適用されたことを示す。
符号化タイプが非８分木符号化（ｎｏｎ＿ｏｃｔｒｅｅ）の場合、サブマップは、ＮｕｍＯｆＰｏｉｎｔと、サブ座標情報（ｓｕｂ＿ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ＿ｘ、ｓｕｂ＿ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ＿ｙ、及びｓｕｂ＿ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ＿ｚ）とを含む。
符号化タイプが８分木符号化（ｏｃｔｒｅｅ）の場合、サブマップは、ｏｃｔｒｅｅ＿ｉｎｆｏを含む。ｏｃｔｒｅｅ＿ｉｎｆｏは、８分木符号化に必要な情報であり、例えばｄｅｐｔｈ情報などを含む。
符号化タイプが非８分木符号化（ｎｏｎ＿ｏｃｔｒｅｅ）の場合、サブマップは、差分座標（ｄｉｆｆ＿ｘ［ｉ］、ｄｉｆｆ＿ｙ［ｉ］、及びｄｉｆｆ＿ｚ［ｉ］）を含む。
符号化タイプが８分木符号化（ｏｃｔｒｅｅ）の場合、サブマップは、８分木符号化に関する符号化データであるｏｃｔｒｅｅ＿ｄａｔａを含む。
なお、ここでは、ポイントクラウドの座標系としてｘｙｚ座標系が用いられる例を示したが、極座標系が用いられてもよい。
図５９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、処理対象のサブマップである対象サブマップ内のポイントクラウド数を算出する（Ｓ１５２１）。次に、三次元データ符号化装置は、算出されたポイントクラウド数が予め定められた閾値以上であるか否かを判定する（Ｓ１５２２）。
ポイントクラウド数が閾値以上の場合（Ｓ１５２２でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は、対象サブマップに８分木符号化を適用する（Ｓ１５２３）。また、三次元点データ符号化装置は、対象サブマップに８分木符号化を適用したことを示す８分木符号化適用情報をビットストリームのヘッダに付加する（Ｓ１５２５）。
一方、ポイントクラウド数が閾値未満の場合（Ｓ１５２２でＮｏ）、三次元データ符号化装置は、対象サブマップに非８分木符号化を適用する（Ｓ１５２４）。また、三次元点データ符号化装置は、対象サブマップに非８分木符号化を適用したことを示す８分木符号化適用情報をビットストリームのヘッダに付加する（Ｓ１５２５）。
図６０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、ビットストリームのヘッダから８分木符号化適用情報を復号する（Ｓ１５３１）。次に、三次元データ復号装置は、復号した８分木符号化適用情報に基づき、対象サブマップに適用された符号化タイプが８分木符号化であるか否かを判定する（Ｓ１５３２）。
８分木符号化適用情報により示される符号化タイプが８分木符号化である場合（Ｓ１５３２でＹｅｓ）、三次元データ復号装置は、８分木復号により対象サブマップを復号する（Ｓ１５３３）。一方、８分木符号化適用情報により示される符号化タイプが非８分木符号化である場合（Ｓ１５３２でＮｏ）、三次元データ復号装置は、非８分木復号により対象サブマップを復号する（Ｓ１５３４）。
以下、本実施の形態の変形例について説明する。図６１～図６３は、符号化タイプの切り替え処理の変形例の動作を模式的に示す図である。
図６１に示すように、三次元データ符号化装置は、８分木符号化を適用するか非８分木符号化を適用するかをスペース毎に選択してもよい。この場合は、三次元データ符号化装置は、８分木符号化適用情報をスペースのヘッダに付加する。これにより、三次元データ復号装置は、８分木符号化が適用されたか否かをスペース毎に判断できる。また、この場合、三次元データ符号化装置は、スペース毎にサブ座標を設定し、スペース内の各ポイントクラウドの座標からサブ座標の値を引いた差分値を符号化する。
これにより、三次元データ符号化装置は、スペース内のオブジェクトの形状又はポイントクラウド数に応じて８分木符号化を適用するか否かを適切に切り替えることができるので、符号化効率を向上できる。
また、図６２に示すように、三次元データ符号化装置は、８分木符号化を適用するか非８分木符号化を適用するかをボリューム毎に選択してもよい。この場合は、三次元データ符号化装置は、８分木符号化適用情報をボリュームのヘッダに付加する。これにより、三次元データ復号装置は、８分木符号化が適用されたか否かをボリューム毎に判断できる。また、この場合、三次元データ符号化装置は、ボリューム毎にサブ座標を設定し、ボリューム内の各ポイントクラウドの座標からサブ座標の値を引いた差分値を符号化する。
これにより、三次元データ符号化装置は、ボリューム内のオブジェクトの形状又はポイントクラウド数に応じて８分木符号化を適用するか否かを適切に切り替えることができるので、符号化効率を向上できる。
また、上記説明では、非８分木符号化として、各ポイントクラウドの座標からサブ座標を引いた差分を符号化する例を示したが、必ずしもこれに限らず、８分木符号化以外のどのような符号化方法で符号化してもよい。例えば、図６３に示すように、三次元データ符号化装置は、非８分木符号化として、サブ座標からの差分ではなく、サブマップ、スペース、又はボリューム内のポイントクラウドの値そのものを符号化する方式（以下、原座標符号化と呼ぶ）を用いてもよい。
その場合は、三次元データ符号化装置は、対象空間（サブマップ、スペース、又はボリューム）に原座標符号化が適用されたことを示す情報をヘッダに格納する。これにより、三次元データ復号装置は、対象空間に原座標符号化が適用されたか否かを判断できる。
また、原座標符号化を適用する場合には、三次元データ符号化装置は、原座標に量子化及び算術符号化を適用せずに符号化を行ってもよい。また、三次元データ符号化装置は、原座標を予め定められた固定のビット長で符号化してもよい。これにより、三次元データ符号化装置は、あるタイミングで一定のビット長のストリームを生成することができる。
また、上記説明では、非８分木符号化として、各ポイントクラウドの座標からサブ座標を引いた差分を符号化する例を示したが、必ずしもこれに限らない。
例えば、三次元データ符号化装置は、各ポイントクラウドの座標間の差分値を順に符号化してもよい。図６４は、この場合の動作を説明するための図である。例えば、図６４に示す例では、三次元データ符号化装置は、ポイントクラウドＰＡを符号化する際に、サブ座標を予測座標として用い、ポイントクラウドＰＡの座標と予測座標との差分値を符号化する。また、三次元データ符号化装置は、ポイントクラウドＰＢを符号化する際には、ポイントクラウドＰＡの座標を予測座標として用い、ポイントクラウドＰＢと予測座標との差分値を符号化する。また、三次元データ符号化装置は、ポイントクラウドＰＣを符号化する際には、ポイントクラウドＰＢを予測座標として用い、ポイントクラウドＰＢと予測座標との差分値を符号化する。このように、三次元データ符号化装置は、複数のポイントクラウドにスキャン順を設定し、処理対象の対象ポイントクラウドの座標と、対象ポイントクラウドに対してスキャン順で直前のポイントクラウドの座標との差分値を符号化してもよい。
また、上記説明では、サブ座標は、サブマップの左下手前の隅の座標であったが、サブ座標の位置はこれに限らない。図６５～図６７は、サブ座標の位置の別の例を示す図である。サブ座標は、サブ座標の設定位置は、対象空間（サブマップ、スペース、又はボリューム）内のどの座標に設定されてもよい。つまり、サブ座標は、上述したように、対象空間の左下手前の隅の座標であってもよい。図６５に示すように、サブ座標は、対象空間の中心の座標であってもよい。図６６に示すように、サブ座標は、対象空間の右上奥の隅の座標であってもよい。また、サブ座標は、対象空間の左下手前又は右上奥の隅の座標に限らず、対象空間のいずれかの隅の座標であってもよい。
また、サブ座標の設定位置は、対象空間（サブマップ、スペース、又はボリューム）内のあるポイントクラウドの座標と同一であってもよい。例えば、図６７に示す例では、サブ座標の座標は、ポイントクラウドＰＤの座標と一致する。
また、本実施の形態では、８分木符号化を適用するか、非８分木符号化を適用するかを切り替える例を示したが、必ずしもこれには限らない。例えば、三次元データ符号化装置は、８分木以外の別の木構造を適用するかと、当該木構造以外の非木構造を適用するかとを切り替えてもよい。例えば、別の木構造とは、座標軸の１つに垂直な平面を使って分割を行うｋｄ木などである。なお、別の木構造として、どのような方式を用いてもよい。
また、本実施の形態では、ポイントクラウドが持つ座標情報を符号化する例を示したが、必ずしもこれには限らない。三次元データ符号化装置は、例えば、色情報、三次元特徴量又は、可視光の特徴量なども座標情報と同様の方法で符号化してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、サブマップ内の各ポイントクラウドが持つ色情報の平均値をサブ色情報（ｓｕｂ－ｃｏｌｏｒ）に設定し、各ポイントクラウドの色情報とサブ色情報との差分を符号化してもよい。
また、本実施の形態では、ポイントクラウドの数等に応じて符号化効率が良い符号化方式（８分木符号化又は非８分木符号化）を選択する例を示したが、必ずこれには限らない。例えば、サーバ側である三次元データ符号化装置は、８分木符号化により符号化したポイントクラウドのビットストリーム、非８分木符号化により符号化したポイントクラウドのビットストリーム、及びその両方により符号化したポイントクラウドのビットストリームを保持しておき、通信環境又は三次元データ復号装置の処理能力に応じて、三次元データ復号装置に送信するビットストリームを切り替えてもよい。
図６８は、８分木符号化の適用を切り替える場合のボリュームのシンタックス例を示す図である。図６８に示すシンタックスは、図５８に示すシンタックスと基本的には同じであるが、各情報がボリューム単位の情報である点が異なる。具体的には、ＮｕｍＯｆＰｏｉｎｔは、ボリュームに含まれるポイントクラウド数を示す。ｓｕｂ＿ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ＿ｘ、ｓｕｂ＿ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ＿ｙ、及びｓｕｂ＿ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ＿ｚは、ボリュームのサブ座標情報である。
また、ｄｉｆｆ＿ｘ［ｉ］、ｄｉｆｆ＿ｙ［ｉ］、及びｄｉｆｆ＿ｚ［ｉ］は、ボリューム内のｉ番目ポイントクラウドの差分座標である。ｄｉｆｆ＿ｘ［ｉ］は、ボリューム内のｉ番目ポイントクラウドのｘ座標とサブ座標のｘ座標との差分値を示す。ｄｉｆｆ＿ｙ［ｉ］は、ボリューム内のｉ番目ポイントクラウドのｙ座標とサブ座標のｙ座標との差分値を示す。ｄｉｆｆ＿ｚ［ｉ］は、ボリューム内のｉ番目ポイントクラウドのｚ座標とサブ座標のｚ座標との差分値を示す。
なお、スペースにおけるボリュームの相対位置が計算できる場合は、三次元データ符号化装置は、サブ座標情報をボリュームのヘッダに含めなくてもよい。つまり、三次元データ符号化装置は、サブ座標情報をヘッダに含めずに、スペースにおけるボリュームの相対位置を計算し、計算した位置を各ボリュームのサブ座標として用いてよい。
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、三次元データに含まれる複数の空間単位（例えば、サブマップ、スペース又はボリューム）のうち対象空間単位を８分木構造で符号化するか否かを判定する（例えば、図５９のＳ１５２２）。例えば、三次元データ符号化装置は、対象空間単位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場合、対象空間単位を８分木構造で符号化すると判定する。また、三次元データ符号化装置は、対象空間単位に含まれる三次元点の数が上記閾値以下の場合、対象空間単位を８分木構造で符号化しないと判定する。
対象空間単位を８分木構造で符号化すると判定された場合（Ｓ１５２２でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は、対象空間単位を８分木構造を用いて符号化する（Ｓ１５２３）。また、対象空間単位を８分木構造で符号化しないと判定された場合（Ｓ１５２２でＮｏ）、三次元データ符号化装置は、対象空間単位を８分木構造とは異なる方式で符号化する（Ｓ１５２４）。例えば、三次元データ符号化装置は、異なる方式では、対象空間単位に含まれる三次元点の座標を符号化する。具体的には、三次元データ符号化装置は、異なる方式では、対象空間単位の基準座標と、対象空間単位に含まれる三次元点の座標との差分を符号化する。
次に、三次元データ符号化装置は、対象空間単位を８分木構造で符号化したか否かを示す情報をビットストリームに付加する（Ｓ１５２５）。
これによれば、当該三次元データ符号化装置は、符号化信号のデータ量を削減できるので符号化効率を向上できる。
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、三次元データに含まれる複数の対象空間単位（例えば、サブマップ、スペース又はボリューム）のうち対象空間単位を８分木構造で復号するか否かを示す情報をビットストリームから復号する（例えば、図６０のＳ１５３１）。上記情報により対象空間単位を８分木構造で復号すると示される場合（Ｓ１５３２でＹｅｓ）、三次元データ復号装置は、対象空間単位を８分木構造を用いて復号する（Ｓ１５３３）。
上記情報により前記対象空間単位を８分木構造で復号しないと示される場合（Ｓ１５３２でＮｏ）、三次元データ復号装置は、対象空間単位を８分木構造とは異なる方式で復号する（Ｓ１５３４）。例えば、三次元データ復号装置は、異なる方式では、対象空間単位に含まれる三次元点の座標を復号する。具体的には、三次元データ復号装置は、異なる方式では、対象空間単位の基準座標と、対象空間単位に含まれる三次元点の座標との差分を復号する。
これによれば、当該三次元データ復号装置は、符号化信号のデータ量を削減できるので符号化効率を向上できる。
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９）
本実施の形態では、８分木構造等の木構造の符号化方法について説明する。
重要領域（ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ａｒｅａ）を識別し、重要領域の三次元データを優先的に復号することで、効率を向上できる。
図６９は、三次元地図における重要領域の例を示す図である。重要領域は、例えば三次元地図中の三次元点のうち、特徴量の値が大きい三次元点を一定数以上含む領域である。または、重要領域は、例えば、車載等のクライアントが自己位置推定を行う場合に必要な三次元点を一定数以上含む領域であってもよい。または、重要領域は、人の三次元モデルにおける顔の領域であってもよい。このように重要領域は、アプリケーション毎に定義可能であり、アプリケーションに応じて重要領域を切り替えてもよい。
本実施の形態では８分木構造等を表現する方式として、オキュパンシー符号化（オキュパンシー符号化）と、ロケーション符号化（Ｌｏｃａｔｉｏｎ Ｃｏｄｉｎｇ）とが用いられる。また、オキュパンシー符号化により得られたビット列をオキュパンシー符号（Ｏｃｃｕｐａｎｃｙ ｃｏｄｅ）と呼ぶ。ロケーション符号化により得られたビット列をロケーション符号（Ｌｏｃａｔｉｏｎ ｃｏｄｅ）と呼ぶ。
図７０は、オキュパンシー符号の一例を示す図である。図７０は４分木構造のオキュパンシー符号の例を示す。図７０では、各ノードにオキュパンシー符号が割当てられる。各オキュパンシー符号は各ノードの子ノードまたはリーフに三次元点が含まれるか否かを示す。例えば４分木の場合は、各ノードが持つ４個の子ノードまたはリーフがそれぞれ三次元点を含むか否かを示す情報が４ビットのオキュパンシー符号で表される。また、８分木の場合は、各ノードが持つ８個の子ノードまたはリーフがそれぞれ三次元点を含むか否かを示す情報が８ビットのオキュパンシー符号で表される。なお、ここでは、説明の簡略化のため４分木構造を例に説明を行うが８分木構造に対しても同様に適用できる。例えば、図７０に示すように、オキュパンシー符号は、図４０等において説明した幅優先でノードとリーフとをスキャンしたビット例である。オキュパンシー符号では、複数の三次元点の情報を固定順で復号するため、任意の三次元点の情報を優先して復号することはできない。なお、オキュパンシー符号は、図４０等において説明した深さ優先でノードとリーフとをスキャンしたビット列であってもよい。
以下、ロケーション符号化について説明する。ロケーション符号を用いることで８分木構造における重要な部分を直接的に復号することがきる。また、深層にある重要三次元点を効率的に符号化できる。
図７１は、ロケーション符号化を説明するための図であり、４分木構造の一例を示す図である。図７１に示す例では、４分木構造により三次元点Ａ～Ｉが表される。また、三次元点Ａ及びＣが重要領域に含まれる重要三次元点である。
図７２は、図７１に示す４分木構造における重要三次元点Ａ及びＣを表すオキュパンシー符号及びロケーション符号を示す図である。
ロケーション符号化では、木構造において、符号化対象の三次元点である対象三次元点が属するリーフに至るまでの経路に存在するノードのインデックスと、リーフのインデックスとを符号化する。ここで、インデックスとは、各ノード及びリーフに割り当てる数値である。言い換えると、インデックスとは、対象ノードの複数の子ノードを識別するための識別子である。図７１に示すように４分木の場合には、インデックスは０～３のいずれかを示す。
例えば、図７１に示す４分木構造では、リーフＡが対象三次元点である場合、リーフＡは０→２→１→０→１→２→１と表現される。ここで、各インデックスの最大値が右図の場合４（２ｂｉｔで表現可）であるため、リーフＡのロケーション符号に必要なビット数は７×２ｂｉｔ＝１４ｂｉｔである。リーフＣが符号化対象の場合も同様に必要ビット数は１４ｂｉｔである。なお、８分木の場合は、各インデックスの最大値は８（３ｂｉｔで表現可）であるため、３ｂｉｔ×リーフの深さで必要ビット数を算出できる。なお、三次元データ符号化装置は、各インデックスをバイナリ化後、エントロピー符号化してデータ量を削減してもよい。
また、図７２に示すように、オキュパンシー符号では、リーフＡ及びＣを復号するためには、その上層の全てのノードを復号する必要がある。一方で、ロケーション符号ではリーフＡ及びＣのデータのみを復号できる。これにより、図７２に示すように、ロケーション符号を用いることでオキュパンシー符号に比べて、ビット数を削減できる。
また、図７２に示すように、ロケーション符号の一部又は全てに対して、ＬＺ７７等の辞書式圧縮を行うことで、さらに、符号量を削減できる。
次に、ＬｉＤＡＲで得られた三次元点（ポイントクラウド）に対してロケーション符号化を適用する例を説明する。図７３は、ＬｉＤＡＲで得られた三次元点の例を示す図である。ＬｉＤＡＲで得られた三次元点は、疎である。つまり、この三次元点をオキュパンシー符号で表した場合、値ゼロの数が多くなる。また、この三次元点には、高い三次元精度が要求される。つまり、８分木構造の階層が深くなる。
図７４は、このような疎な深い８分木構造の例を示す図である。図７４に示す８分木構造のオキュパンシー符号は１３６ビット（＝８ビット×１７ノード）である。また、深さが６であり、三次元点が６個存在するので、ロケーション符号は、３ビット×６×６＝１０８ビットである。つまり、ロケーション符号はオキュパンシー符号に対して、２０％の符号量の削減が可能である。このように、疎な深い８分木構造に対してロケーション符号化を適用することで符号量を低減できる。
以下、オキュパンシー符号とロケーション符号との符号量について説明する。８分木構造の深さが１０である場合、三次元点の最大数は、８１０＝１０７３７４１８２４個である。また、８分木構造のオキュパンシー符号のビット数Ｌｏは、以下で表される。
Ｌｏ＝８＋８２＋・・・＋８１０＝１２７１３３５１２ビット
よって、１三次元点当たりのビット数は、１．１４３ビットである。なお、オキュパンシー符号では、このビット数は、８分木構造に含まれる三次元点の数が変化しても変化しない。
一方、ロケーション符号では、１三次元点当たりのビット数は、８分木構造の深さに直接影響される。具体的には、１三次元点当たりのロケーション符号のビット数は、３ビット×深さ１０＝３０ビットである。
よって、８分木構造のロケーション符号のビット数Ｌｌは、以下で表される。
Ｌｌ＝３０×Ｎ
ここでＮは、８分木構造に含まれる三次元点の数である。
よって、Ｎ＜Ｌｏ／３０＝４０９０４４５０．４の場合、つまり、三次元点の数が４０９０４４５０個より少ない場合、ロケーション符号の符号量がオキュパンシー符号の符号量より少なくなる（Ｌｌ＜Ｌｏ）。
このように、三次元点が少ない場合には、オキュパンシー符号の符号量よりロケーション符号の符号量が少なくなり、三次元点が多い場合には、オキュパンシー符号の符号量よりロケーション符号の符号量が多くなる。
よって、三次元データ符号化装置は、入力された三次元点の数に応じて、ロケーション符号化とオキュパンシー符号化とのいずれを用いるかを切り替えてもよい。この場合、三次元データ符号化装置は、ロケーション符号化とオキュパンシー符号化とのどちらで符号化を行ったかを示す情報をビットストリームのヘッダ情報等に付加してもよい。
以下、ロケーション符号化とオキュパンシー符号化とを組み合わせた混合符号化について説明する。密な重要領域を符号化する場合には、ロケーション符号化とオキュパンシー符号化とを組み合わせた混合符号化が有効である。図７５は、この例を示す図である。図７５に示す例では、重要三次元点が密に配置されている。この場合、三次元テータ符号化装置は、深さの浅い上層についてはロケーション符号化を行い、下層についてはオキュパンシー符号化を用いる。具体的には、最深共通ノードまではロケーション符号化が用いられ、最深共通ノードより深層ではオキュパンシー符号化が用いられる。ここで、最深共通ノードとは、複数の重要三次元点の共通の先祖となるノードのうち、最も深層のノードである。
次に、圧縮効率を優先した混合符号化について説明する。三次元データ符号化装置は、８分木の符号化において予め定められたルールに従い、ロケーション符号化とオキュパンシー符号化とを切り替えてもよい。
図７６は、このルールの一例を示す図である。まず、三次元データ符号化装置は、各レベル（深さ）における三次元点が含まれるノードの割合を確認する。当該割合が予め定められた閾値より高い場合、三次元データ符号化装置は、対象レベルの上層のいくつかのノードをオキュパンシー符号化する。例えば、三次元データ符号化装置は、対象レベルから最深共通ノードまでのレベルにオキュパンシー符号化を適用する。
例えば、図７６に示す例では、第３レベルにける三次元点が含まれるノードの割合が閾値より高い。よって、三次元データ符号化装置は、当該第３レベルから最深共通ノードまでの第２レベル及び第３レベルに対してオキュパンシー符号化を適用し、それ以外の第１レベル及び第４レベルに対してはロケーション符号化を適用する。
上記閾値の算出方法について説明する。８分木構造の１層には、１個のルートノードと８個の子ノードとが存在する。よって、オキュパンシー符号化では、８分木構造の１層を符号化するために８ビットが必要である。一方、ロケーション符号化では、三次元点が含まれる子ノード毎に３ビットが必要である。よって、三次元点が含まれるノードの数が２より大きい場合、オキュパンシー符号化がロケーション符号化より効果的である。つまり、このケースでは、閾値は２である。
以下、上述したロケーション符号化、オキュパンシー符号化又は混合符号化により生成されるビットストリームの構成例を説明する。
図７７は、ロケーション符号化により生成されるビットストリームの一例を示す図である。図７７に示すようにロケーション符号化により生成されるビットストリームは、ヘッダと、複数のロケーション符号とを含む。各ロケーション符号化は、１つの三次元点に対する。
この構成により、三次元データ復号装置は、複数の三次元点を個別に高精度に復号できる。なお、図７７は４分木構造の場合のビットストリームの例を示す。８分木構造の場合には、各インデックスは０～７の値をとり得る。
また、三次元データ符号化装置は、１つの三次元点を表すインデックスの列をバイナリ化したうえでエントリピー符号化してもよい。例えば、インデックスの列が０１２１の場合、三次元データ符号化装置は、０１２１を０００１１００１にバイナリ化し、このビット列に算術符号化を行ってもよい。
図７８は、重要三次元点を含む場合の混合符号化により生成されるビットストリームの一例を示す図である。図７８に示すように、上層のロケーション符号と、下層の重要三次元点のオキュパンシー符号と、下層の重要三次元点以外の非重要三次元点のオキュパンシー符号とがこの順に配置される。なお、図７８に示すロケーション符号長は、その後に続くロケーション符号の符号量を表す。また、オキュパンシー符号量は、その後に続くオキュパンシー符号の符号量を表す。
この構成により、三次元データ復号装置は、アプリケーションに応じて異なる復号計画を選択することができる。
また、重要三次元点の符号化データは、ビットスリームの先頭付近に格納され、重要領域に含まれない非重要三次元点の符号化データは重要三次元点の符号化データの後に格納される。
図７９は、図７８に示す重要三次元点のオキュパンシー符号により表される木構造を示す図である。図８０は、図７８に示す非重要三次元点のオキュパンシー符号により表される木構造を示す図である。図７９に示すように、重要三次元点のオキュパンシー符号においては、非重要三次元点に関する情報は除外されている。具体的には、深さ５のノード０及びノード３には、重要三次元点が含まれないため、ノード０及びノード３には三次元点が含まれないことを示す値０が割り当てられる。
一方、図８０に示すように、非重要三次元点のオキュパンシー符号においては、重要三次元点に関する情報は除外されている。具体的には、深さ５のノード１には、非重要三次元点が含まれないため、ノード１には三次元点が含まれないことを示す値０が割り当てられる。
このように、三次元データ符号化装置は、元の木構造を、重要三次元点を含む第１木構造と、非重要三次元点を含む第２木構造とに分割し、第１木構造と第２木構造とを独立してオキュパンシー符号化する。これにより、三次元データ復号装置は、重要三次元点を優先して復号することができる。
次に、効率を重視した混合符号化により生成されるビットストリームの構成例を説明する。図８１は、効率を重視した混合符号化により生成されるビットストリームの構成例を示す図である。図８１に示すように、サブツリー毎に、サブツリールートロケーションと、オキュパンシー符号量と、オキュパンシー符号とがこの順に配置される。図８１に示すサブツリーロケーションは、サブツリーのルートのロケーション符号である。
上記の構成において、８木構造にロケーション符号化、及びオキュパンシー符号化のうち一方のみが適用される場合には、以下が成り立つ。
サブツリーのルートのロケーション符号化の長さがが、８分木構造の深さと等しい場合には、サブツリーは子ノードを有さない。つまり、木構造の全てにロケーション符号化が適用されている。
サブツリーのルートが８分木構造のルートと等しい場合、木構造の全てにオキュパンシー符号化が適用されている。
例えば、上記のルールに基づき、三次元データ復号装置は、ビットストリームにロケーション符号が含まれるかオキュパンシー符号化が含まれるかを判別できる。
また、ビットストリームは、ロケーション符号化、オキュパンシー符号化、及び混合符号化のいずれが用いられているかを示す符号化モード情報を含んでもよい。図８２は、この場合のビットストリームの例を示す図である。例えば、図８２に示すように、ビットストリームに、符号化モードを示す２ビットの符号化モード情報が付加される。
なお、（１）ロケーション符号化における「三次元点数」は、その後に続く、三次元点の数を表す。また、（２）オキュパンシー符号化における「オキュパンシー符号量」は、その後に続くオキュパンシー符号の符号量を表す。また、（３）混合符号化（重要三次元点）における「重要サブツリー数」は重要三次元点を含むサブツリーの数を表す。また、（４）混合符号化（効率重視）における「オキュパンシーサブツリー数」はオキュパンシー符号化されたサブツリーの数を表す。
次に、オキュパンシー符号化とロケーション符号化との適用を切り替えるために用いるシンタックス例について説明する。図８３は、このシンタックス例を示す図である。
図８３に示すｉｓｌｅａｆは、対象ノードがリーフであるか否かを示すフラグである。ｉｓｌｅａｆ＝１は、対象ノードがリーフであることを示し、ｉｓｌｅａｆ＝０は、対象ノードがリーフでなくノードであることを示す。
対象ノードがリーフである場合に、ビットストリームにｐｏｉｎｔ＿ｆｌａｇが付加される。ｐｏｉｎｔ＿ｆｌａｇは、対象ノード（リーフ）が三次元点を含むか否かを示すフラグである。ｐｏｉｎｔ＿ｆｌａｇ＝１は、対象ノードが三次元点を含むことを示し、ｐｏｉｎｔ＿ｆｌａｇ＝０は、対象ノードが三次元点を含まないことを示す。
対象ノードがリーフでない場合、ビットストリームにｃｏｄｉｎｇ＿ｔｙｐｅが付加される。ｃｏｄｉｎｇ＿ｔｙｐｅは、適用されている符号化タイプを示す符号化タイプ情報である。ｃｏｄｉｎｇ＿ｔｙｐｅ＝００は、ロケーション符号化が適用されていることを示し、ｃｏｄｉｎｇ＿ｔｙｐｅ＝０１は、オキュパンシー符号化が適用されていることを示し、ｃｏｄｉｎｇ＿ｔｙｐｅ＝１０又は１１は、他の符号化方式などが適用されていることを示す。
符号化タイプがロケーション符号化である場合、ビットストリームに、ｎｕｍＰｏｉｎｔと、ｎｕｍ＿ｉｄｘ［ｉ］と、ｉｄｘ［ｉ］［ｊ］とが付加される。
ｎｕｍＰｏｉｎｔは、ロケーション符号化を行う三次元点の数を示す。ｎｕｍ＿ｉｄｘ［ｉ］は、対象ノードから三次元点ｉまでのインデックスの数（深さ）を示す。ロケーション符号化を行う三次元点が全て同じ深さにある場合は、ｎｕｍ＿ｉｄｘ［ｉ］は全て同じ値になる。よって、図８３に示す、ｆｏｒ文（ｆｏｒ （ｉ＝０；ｉ＜ｎｕｍＰｏｉｎｔ；ｉ＋＋）｛）の前に、共通の値としてｎｕｍ＿ｉｄｘを定義してもよい。
ｉｄｘ［ｉ］［ｊ］は、対象ノードから三次元点ｉまでのインデックスのうちｊ番目のインデックスの値を示す。８分木の場合、ｉｄｘ［ｉ］［ｊ］のビット数は３ビットである。
なお、上述したように、インデックスとは、対象ノードの複数の子ノードを識別するための識別子である。８分木の場合、ｉｄｘ［ｉ］［ｊ］は、０～７のいずれかを示す。また、８分木の場合には、８個の子ノードが存在し、各子ノードは、対象ノードに対応する対象ブロックを空間的に８分割することで得られる８個のサブブロックの各々に対応する。よって、ｉｄｘ［ｉ］［ｊ］は、子ノードに対応するサブブロックの三次元位置を示す情報であってもよい。例えば、ｉｄｘ［ｉ］［ｊ］は、サブブロックのｘ、ｙ、ｚの各々の位置を示す各１ビットの情報を含む合計３ビット情報であってもよい。
符号化タイプがオキュパンシー符号化である場合、ビットストリームに、ｏｃｃｕｐａｎｃｙ＿ｃｏｄｅが付加される。ｏｃｃｕｐａｎｃｙ＿ｃｏｄｅは、対象ノードのオキュパンシー符号である。８分木の場合、ｏｃｃｕｐａｎｃｙ＿ｃｏｄｅは、例えばビット列「００１０１０００」などの８ビットのビット列である。
ｏｃｃｕｐａｎｃｙ＿ｃｏｄｅの（ｉ＋１）ビット目の値が１の場合、子ノードの処理へ移行する。つまり、子ノードが次の対象ノードに設定され、再帰的にビット列が生成される。
本実施の形態では、リーフ情報（ｉｓｌｅａｆ、ｐｏｉｎｔ＿ｆｌａｇ）をビットストリームに付加することで、８分木の末端を表す例を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、三次元データ符号化装置は、オキュパンシー符号の開始ノード（ルート）から三次元点が存在する末端（リーフ）までの最大深度（ｄｅｐｔｈ）を、開始ノードのヘッダ部に付加してもよい。そして、三次元データ符号化装置は、開始ノードから深度を増やしながら再帰的に子ノードの情報をビット列化し、深度が最大深度になった時点でリーフに到達したと判定してもよい。また、三次元データ符号化装置は、最大深度を示す情報を、ｃｏｄｉｎｇ ｔｙｐｅがオキュパンシー符号化になった最初のノードに付加してもよいし、８分木の開始ノード（ルート）に付加してもよい。
上記のように、三次元データ符号化装置は、各ノードのヘッダ情報として、オキュパンシー符号化とロケーション符号化とを切り替えるための情報をビットストリームに付加してもよい。
また、三次元データ符号化装置は、上記方法で生成された各ノードのｃｏｄｉｎｇ＿ｔｙｐｅ、ｎｕｍＰｏｉｎｔ、ｎｕｍ＿ｉｄｘ、ｉｄｘ、ｏｃｃｕｐａｎｃｙ＿ｃｏｄｅを、エントロピー符号化してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、各値を２値化したうえで算術符号化する。
また、上記シンタックスでは、オキュパンシー符号として８分木構造の深さ優先のビット列が用いられる場合を例示したが、必ずしもこれに限らない。三次元データ符号化装置は、オキュパンシー符号として８分木構造の幅優先のビット列を用いてもよい。三次元データ符号化装置は、幅優先のビット列を用いる場合にも各ノードのヘッダ情報としてオキュパンシー符号化とロケーション符号化とを切り替えるための情報をビットストリームに付加してもよい。
本実施の形態では、８分木構造を例に示したが、必ずしもこれに限らず、４分木及び１６分木等のＮ分木（Ｎは２以上の整数）、又は、その他の木構造に対して、上記手法を適用してもよい。
以下、オキュパンシー符号化とロケーション符号化との適用を切り替える符号化処理のフロー例を説明する。図８４は、本実施の形態に係る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、三次元データに含まれる複数の三次元点を８分木構造で表現する（Ｓ１６０１）。次に、三次元データ符号化装置は、８分木構造におけるルートを対象ノードに設定する（Ｓ１６０２）。次に、三次元データ符号化装置は、対象ノードに対するノード符号化処理を行うことで、８分木構造のビット列を生成する（Ｓ１６０３）。次に、三次元データ符号化装置は、生成されたビット列をエントロピー符号化することでビットストリームを生成する（Ｓ１６０４）。
図８５は、ノード符号化処理（Ｓ１６０３）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、対象ノードがリーフであるか否かを判定する（Ｓ１６１１）。対象ノードがリーフでない場合（Ｓ１６１１でＮｏ）、三次元データ符号化装置は、リーフフラグ（ｉｓｌｅａｆ）を０に設定し、当該リーフフラグをビット列に付加する（Ｓ１６１２）。
次に、三次元データ符号化装置は、三次元点を含む子ノードの数が、予め定められた閾値より多いかを判定する（Ｓ１６１３）。なお、三次元データ符号化装置は、この閾値をビット列に付加してもよい。
三次元点を含む子ノードの数が、予め定められた閾値より多い場合（Ｓ１６１３でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は、符号化タイプ（ｃｏｄｉｎｇ＿ｔｙｐｅ）をオキュパンシー符号化に設定し、当該符号化タイプをビット列に付加する（Ｓ１６１４）。
次に、三次元データ符号化装置は、オキュパンシー符号化情報を設定し、当該オキュパンシー符号化情報をビット列に付加する。具体的には、三次元データ符号化装置は、対象ノードのオキュパンシー符号を生成し、当該オキュパンシー符号をビット列に付加する（Ｓ１６１５）。
次に、三次元データ符号化装置は、オキュパンシー符号に従って、次の対象ノードを設定する（Ｓ１６１６）。具体的には、三次元データ符号化装置は、オキュパンシー符号が「１」である未処理の子ノードから次の対象ノードに設定する。
次に、三次元データ符号化装置は、新たに設定した対象ノードに対してノード符号化処理を行う（Ｓ１６１７）。つまり、新たに設定した対象ノードに対して図８５に示す処理が行われる。
全ての子ノードの処理が完了していない場合（Ｓ１６１８でＮｏ）、ステップＳ１６１６以降の処理が再度行われる。一方、全ての子ノードの処理が完了した場合（Ｓ１６１８でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は、ノード符号化処理を終了する。
また、ステップＳ１６１３において、三次元点を含む子ノードの数が、予め定められた閾値以下である場合（Ｓ１６１３でＮｏ）、三次元データ符号化装置は、符号化タイプをロケーション符号化に設定し、当該符号化タイプをビット列に付加する（Ｓ１６１９）。
次に、三次元データ符号化装置は、ロケーション符号化情報を設定し、当該ロケーション符号化情報をビット列に付加する。具体的には、三次元データ符号化装置は、ロケーション符号を生成し、当該ロケーション符号化をビット列に付加する（Ｓ１６２０）。ロケーション符号は、ｎｕｍＰｏｉｎｔ、ｎｕｍ＿ｉｄｘ及びｉｄｘを含む。
また、ステップＳ１６１１において、対象ノードがリーフである場合（Ｓ１６１１でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は、リーフフラグを１に設定し、当該リーフフラグをビット列に付加する（Ｓ１６２１）。また、三次元データ符号化装置は、リーフが三次元点を含むか否かを示す情報であるポイントフラグ（ｐｏｉｎｔ＿ｆｌａｇ）を設定し、当該ポイントフラグをビット列に付加する（Ｓ１６２２）。
次に、オキュパンシー符号化とロケーション符号化との適用を切り替える復号処理のフロー例を説明する。図８５は、本実施の形態に係る復号処理のフローチャートである。
三次元データ復号装置は、ビットストリームをエントロピー復号することでビット列を生成する（Ｓ１６３１）。次に、三次元データ復号装置は、得られたビット列にノード復号処理を行うことで８分木構造を復元する（Ｓ１６３２）。次に、三次元データ復号装置は、復元した８分木構造から三次元点を生成する（Ｓ１６３３）。
図８７は、ノード復号処理（Ｓ１６３２）のフローチャートである。まず、三次元データ復号装置は、ビット列からリーフフラグ（ｉｓｌｅａｆ）を取得（復号）する（Ｓ１６４１）。次に、三次元データ復号装置は、リーフフラグに基づき対象ノードがリーフであるか否かを判定する（Ｓ１６４２）。
対象ノードがリーフでない場合（Ｓ１６４２でＮｏ）、三次元データ復号装置は、ビット列から符号化タイプ（ｃｏｄｉｎｇ＿ｔｙｐｅ）を取得する（Ｓ１６４３）。三次元データ復号装置は、符号化タイプがオキュパンシー符号化であるか否かを判定する（Ｓ１６４４）。
符号化タイプがオキュパンシー符号化である場合（Ｓ１６４４でＹｅｓ）、三次元データ復号装置は、ビット列からオキュパンシー符号化情報を取得する。具体的には、三次元データ復号装置は、ビット列からオキュパンシー符号を取得する（Ｓ１６４５）。
次に、三次元データ復号装置は、オキュパンシー符号に従って、次の対象ノードを設定する（Ｓ１６４６）。具体的には、三次元データ復号装置は、オキュパンシー符号が「１」である未処理の子ノードから次の対象ノードに設定する。
次に、三次元データ復号装置は、新たに設定した対象ノードに対してノード復号処理を行う（Ｓ１６４７）。つまり、新たに設定した対象ノードに対して図８７に示す処理が行われる。
全ての子ノードの処理が完了していない場合（Ｓ１６４８でＮｏ）、ステップＳ１６４６以降の処理が再度行われる。一方、全ての子ノードの処理が完了した場合（Ｓ１６４８でＹｅｓ）、三次元データ復号装置は、ノード復号処理を終了する。
また、ステップＳ１６４４において符号化タイプがロケーション符号化である場合（Ｓ１６４４でＮｏ）、三次元データ復号装置は、ビット列からロケーション符号化情報を取得する。具体的には、三次元データ復号装置は、ビット列からロケーション符号を取得する（Ｓ１６４９）。ロケーション符号は、ｎｕｍＰｏｉｎｔ、ｎｕｍ＿ｉｄｘ及びｉｄｘを含む。
また、ステップＳ１６４２において対象ノードがリーフである場合（Ｓ１６４２でＹｅｓ）、三次元データ復号装置は、ビット列から、リーフが三次元点を含むか否かを示す情報であるポイントフラグ（ｐｏｉｎｔ＿ｆｌａｇ）を取得する（Ｓ１６５０）。
なお、本実施の形態では符号化タイプをノード毎に切り替える例を示したが、必ずしもこれに限らない。符号化タイプは、ボリューム、スペース又はワールド単位で固定されてもよい。その場合、三次元データ符号化装置は、符号化タイプ情報を、ボリューム、スペース又はワールドのヘッダ情報に付加してもよい。
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、三次元データに含まれる複数の三次元点のＮ（Ｎは２以上の整数）分木構造を第１方式（ロケーション符号化）で表す第１情報を生成し、第１情報を含むビットストリームを生成する。第１情報は、複数の三次元点の各々に対応する三次元点情報（ロケーション符号）を含む。各三次元点情報は、Ｎ分木構造における複数の層の各々に対応するインデックス（ｉｄｘ）を含む。各インデックスは、対応する層に属するＮ個のサブブロックのうち、対応する三次元点が属するサブブロックを示す。
言い換えると、各三次元点情報は、Ｎ分木構造において、対応する三次元点までの経路を示す。各インデックスは、対応する層（ノード）に属するＮ個の子ノードのうち、上記経路に含まれる子ノードを示す。
これによれば、当該三次元データ符号化方法は、三次元点を選択的に復号可能なビットストリームを生成できる。
例えば、三次元点情報（ロケーション符号）は、当該三次元点情報に含まれるインデックスの数を示す情報（ｎｕｍ＿ｉｄｘ）を含む。言い換えると、当該情報は、Ｎ分木構造における、対応する三次元点までの深さ（層数）を示す。
例えば、第１情報は、当該第１情報に含まれる三次元点情報の数を示す情報（ｎｕｍＰｏｉｎｔ）を含む。言い換えると、当該情報は、Ｎ分木構造に含まれる三次元点の数を示す。
例えば、Ｎは８であり、インデックスは３ビットである。
例えば、三次元データ符号化装置は、第１情報を生成する第１符号化モードと、Ｎ分木構造を第２方式（オキュパンシー符号化）で表す第２情報（オキュパンシー符号）を生成し、第２情報を含むビットストリームを生成する第２符号化モードとを有する。第２情報は、Ｎ分木構造における複数の層に属する複数のサブブロックの各々に対応し、対応するサブブロックに三次元点が存在するか否かを示す１ビットの情報を複数含む。
例えば、三次元データ符号化装置は、複数の三次元点の数が予め定められた閾値以下の場合、第１符号化モードを用い、複数の三次元点の数が閾値より多い場合、第２符号化モードを用いる。これによれば、当該三次元データ符号化装置は、ビットストリームの符号量を低減できる。
例えば、第１情報及び第２情報は、当該情報がＮ分木構造を第１方式で表す情報であるか、第２方式で表す情報であるかを示す情報（符号化モード情報）を含む。
例えば、三次元データ符号化装置は、図７５等に示すように、Ｎ分木構造の一部に第１符号化モードを用い、Ｎ分木構造の他の一部に第２符号化モードを用いる。
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、ビットストリームから、三次元データに含まれる複数の三次元点のＮ（Ｎは２以上の整数）分木構造を第１方式（ロケーション符号化）で表す第１情報（ロケーション符号）を取得する。第１情報は、複数の三次元点の各々に対応する三次元点情報（ロケーション符号）を含む。各三次元点情報は、Ｎ分木構造における複数の層の各々に対応するインデックス（ｉｄｘ）を含む。各インデックスは、対応する層に属するＮ個のサブブロックのうち、対応する三次元点が属するサブブロックを示す。
言い換えると、各三次元点情報は、Ｎ分木構造において、対応する三次元点までの経路を示す。各インデックスは、対応する層（ノード）に属するＮ個の子ノードのうち、上記経路に含まれる子ノードを示す。
三次元データ復号装置は、さらに、三次元点情報を用いて、当該三次元点情報に対応する三次元点を復元する。
これによれば、当該三次元データ復号装置は、ビットストリームから三次元点を選択的に復号できる。
例えば、三次元点情報（ロケーション符号）は、当該三次元点情報に含まれるインデックスの数を示す情報（ｎｕｍ＿ｉｄｘ）を含む。言い換えると、当該情報は、Ｎ分木構造における、対応する三次元点までの深さ（層数）を示す。
例えば、第１情報は、当該第１情報に含まれる三次元点情報の数を示す情報（ｎｕｍＰｏｉｎｔ）を含む。言い換えると、当該情報は、Ｎ分木構造に含まれる三次元点の数を示す。
例えば、Ｎは８であり、インデックスは３ビットである。
例えば、三次元データ復号装置は、さらに、ビットストリームから、Ｎ分木構造を第２方式（オキュパンシー符号化）で表す第２情報（オキュパンシー符号）を取得する。三次元データ復号装置は、第２情報を用いて、複数の三次元点を復元する。第２情報は、Ｎ分木構造における複数の層に属する複数のサブブロックの各々に対応し、対応するサブブロックに三次元点が存在するか否かを示す１ビットの情報を複数含む。
例えば、第１情報及び第２情報は、当該情報がＮ分木構造を第１方式で表す情報であるか、第２方式で表す情報であるかを示す情報（符号化モード情報）を含む。
例えば、図７５等に示すように、Ｎ分木構造の一部は第１方式で表され、Ｎ分木構造の他の一部は第２方式で表される。
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１０）
本実施の形態では、８分木構造等の木構造の符号化方法の別の例について説明する。図８８は、本実施の形態に係る木構造の一例を示す図である。なお、図８８は、４分木構造の例を示す。
三次元点が含まれるリーフを有効リーフと呼び、三次元点が含まれないリーフを無効リーフと呼ぶ。有効リーフの数が閾値以上である枝（ｂｒａｎｃｈ）を密な枝（ｄｅｎｓｅ ｂｒａｎｃｈ）と呼ぶ。有効リーフの数が閾値より小さい枝を疎な枝（ｓｐａｒｓｅ ｂｒａｎｃｈ）と呼ぶ。
三次元データ符号化装置は、木構造のある層（レイヤ）において、各枝に含まれる三次元点の数（つまり有効リーフの数）を算出する。図８８は、閾値が５である場合の例を表す。この例では、層１に２つの枝が存在する。左側の枝には７個の三次元点が含まれるため、左側の枝は密な枝と判定される。右側の枝には２個の三次元点が含まれるため、右側の枝は疎な枝と判定される。
図８９は、例えば、層５の各枝が持つ有効リーフの数（３Ｄ ｐｏｉｎｔｓ）の例を表す図である。図８９の横軸は、層５の枝の識別番号であるインデックスを示す。図８９に示すように、特定の枝に、他の枝に比べて明らかに多くの三次元点が含まれる。このような密な枝には、疎な枝に比べて、オキュパンシー符号化がより有効である。
以下、オキュパンシー符号化とロケーション符号化の適用方法について説明する。図９０は、層５における各枝に含まれる三次元点の数（有効リーフの数）と適用する符号化方式との関係を示す図である。図９０に示すように、三次元データ符号化装置は、密な枝に対してはオキュパンシー符号化を適用し、疎な枝に対してはロケーション符号化を適用する。これにより、符号化効率を向上できる。
図９１は、ＬｉＤＡＲデータにおける密な枝領域の例を示す図である。図９１に示すように、領域によって、各枝に含まれる三次元点の数から算出される三次元点の密度が異なる。
また、密な三次元点（枝）と疎な三次元点（枝）とを分離することで以下の利点がある。ＬｉＤＡＲセンサに近いほど三次元点の密度は高くなる。よって、疎密に応じて枝を分離することで、距離方向の区画が可能となる。このような区画は、特定のアプリケーションでは有効である。また、疎な枝に対しては、オキュパンシー符号化以外の手法を用いることが有効である。
本実施の形態では、三次元データ符号化装置は、入力された三次元点群を２つ以上のサブ三次元点群に分離し、各サブ三次元点群に異なる符号化方法を適用する。
例えば、三次元データ符号化装置は、入力された三次元点群を密な枝を含むサブ三次元点群Ａ（密な三次元点群：ｄｅｎｓｅ ｃｌｏｕｄ）と、疎な枝を含むサブ三次元点群Ｂ（疎な三次元点群：ｓｐａｒｓｅ ｃｌｏｕｄ）とに分離する。図９２は、図８８に示す木構造から分離された、密な枝を含むサブ三次元点群Ａ（密な三次元点群）の例を示す図である。図９３は、図８８に示す木構造から分離された、疎な枝を含むサブ三次元点群Ｂ（疎な三次元点群）の例を示す図である。
次に、三次元データ符号化装置は、サブ三次元点群Ａをオキュパンシー符号化で符号化し、サブ三次元点群Ｂをロケーション符号化で符号化する。
なお、ここでは、異なる符号化方法として、異なる符号化方式（オキュパンシー符号化とロケーション符号化）を適用する例を示したが、例えば、三次元データ符号化装置は、サブ三次元点群Ａとサブ三次元点群Ｂとに同じ符号化方式を用い、かつ、サブ三次元点群Ａとサブ三次元点群Ｂとで符号化に用いるパラメータを異ならせてもよい。
以下、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流れについて説明する。図９４は、本実施の形態に係る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、入力された三次元点群を、サブ三次元点群に分離する（Ｓ１７０１）。三次元データ符号化装置は、この分離を自動的に行ってもよいし、ユーザにより入力された情報に基づき行ってもよい。例えば、ユーザによりサブ三次元点群の範囲等が指定されてもよい。また、自動的に行う例としては、例えば、入力データがＬｉＤＡＲデータである場合には、三次元データ符号化装置は、各点群までの距離情報を用いて分離を行う。具体的には、三次元データ符号化装置は、計測地点から一定の範囲内にある点群と範囲外にある点群とを分離する。また、三次元データ符号化装置は、重要なエリアとそうでないエリアといった情報を用いて分離を行ってもよい。
次に、三次元データ符号化装置は、サブ三次元点群Ａを手法Ａで符号化することで符号化データ（符号化ビットストリーム）を生成する（Ｓ１７０２）。また、三次元データ符号化装置は、サブ三次元点群Ｂを手法Ｂで符号化することで符号化データを生成する（Ｓ１７０３）。なお、三次元データ符号化装置は、サブ三次元点群Ｂを手法Ａで符号化してもよい。この場合、三次元データ符号化装置は、サブ三次元点群Ａの符号化に用いた符号化パラメータとは異なるパラメータを用いてサブ三次元点群Ｂを符号化する。例えば、このパラメータは量子化パラメータであってもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、サブ三次元点群Ａの符号化に用いた量子化パラメータよりも大きい量子化パラメータを用いて、サブ三次元点群Ｂを符号化する。この場合、三次元データ符号化装置は、各サブ三次元点群の符号化データのヘッダに当該サブ三次元点群の符号化に用いた量子化パラメータを示す情報を付加してもよい。
次に、三次元データ符号化装置は、ステップＳ１７０２で得られた符号化データと、ステップＳ１７０３で得られた符号化データとを結合することでビットストリームを生成する（Ｓ１７０４）。
また、三次元データ符号化装置は、ビットストリームのヘッダ情報として、各サブ三次元点群を復号するための情報を符号化してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、下記のような情報を符号化してもよい。
ヘッダ情報は、符号化されたサブ三次元点の数を示す情報を含んでもよい。この例では、この情報は２を示す。
ヘッダ情報は、各サブ三次元点群に含まれる三次元点の数と符号化方法とを示す情報を含んでもよい。この例では、この情報は、サブ三次元点群Ａに含まれる三次元点の数と、サブ三次元点群Ａに適用した符号化方法（手法Ａ）と、サブ三次元点群Ｂに含まれる三次元点の数と、サブ三次元点群Ｂに適用した符号化方法（手法Ｂ）とを示す。
ヘッダ情報は、各サブ三次元点群の符号化データの開始位置、又は終端位置を識別するための情報を含んでもよい。
また、三次元データ符号化装置は、サブ三次元点群Ａとサブ三次元点群Ｂとを並列に符号化してもよい。または、三次元データ符号化装置は、サブ三次元点群Ａとサブ三次元点群Ｂと順に符号化してもよい。
また、サブ三次元点群への分離の方法は、上記に限らない。例えば、三次元データ符号化装置は、分離方法を変化させて、複数の分離方法の各々を用いて符号化を行い、各分離方法を用いて得られた符号化データの符号化効率を算出する。そして、三次元データ符号化装置は、最も符号化効率が高い分離方法を選択する。例えば、三次元データ符号化装置は、複数の層の各々で三次元点群を分離し、それぞれの場合における符号化効率を算出し、最も符号化効率が高くなる分離方法（つまり分離を行う層）を選択し、選択した分離方法でサブ三次元点群を生成して符号化を行ってもよい。
また、三次元データ符号化装置は、符号化データを結合する際に、重要なサブ三次元点群の符号化情報ほど、ビットストリームの先頭に近い位置に配置してもよい。これにより、三次元データ復号装置は、先頭のビットストリームを復号するだけで重要な情報を取得できるので、重要な情報を早く取得できることが可能となる。
次に、三次元データ復号装置による三次元データ復号処理の流れについて説明する。図９５は、本実施の形態に係る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、例えば、上記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取得する。次に、三次元データ復号装置は、取得したビットストリームからサブ三次元点群Ａの符号化データとサブ三次元点群Ｂの符号化データとを分離する（Ｓ１７１１）。具体的には、三次元データ復号装置は、ビットストリームのヘッダ情報から各サブ三次元点群を復号するための情報を復号し、当該情報を用いて各サブ三次元点群の符号化データを分離する。
次に、三次元データ復号装置は、サブ三次元点群Ａの符号化データを手法Ａで復号することでサブ三次元点群Ａを得る（Ｓ１７１２）。また、三次元データ復号装置は、サブ三次元点群Ｂの符号化データを手法Ｂで復号することでサブ三次元点群Ｂを得る（Ｓ１７１３）。次に、三次元データ復号装置は、サブ三次元点群Ａとサブ三次元点群Ｂとを結合する（Ｓ１７１４）。
なお、三次元データ復号装置は、サブ三次元点群Ａとサブ三次元点群Ｂとを並列に復号してもよい。または、三次元データ復号装置は、サブ三次元点群Ａとサブ三次元点群Ｂとを順に復号してもよい。
また、三次元データ復号装置は、必要なサブ三次元点群を復号してもよい。例えば、三次元データ復号装置は、サブ三次元点群Ａを復号し、サブ三次元点群Ｂを復号しなくてもよい。例えば、サブ三次元点群ＡがＬｉＤＡＲデータの重要エリアに含まれる三次元点群である場合、三次元データ復号装置は、その重要エリアの三次元点群を復号する。この重要エリアの三次元点群を用いて車等における自己位置推定などが行われる。
次に、本実施の形態に係る符号化処理の具体例を説明する。図９６は、本実施の形態に係る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、入力された三次元点を疎な三次元点群と密な三次元点群とに分離する（Ｓ１７２１）。具体的には、三次元データ符号化装置は、８分木構造のある層の枝が持つ有効リーフの数をカウントする。三次元データ符号化装置は、各枝の有効リーフ数に応じて、各枝を密な枝又は疎な枝に設定する。そして、三次元データ符号化装置は、密な枝を集めたサブ三次元点群（密な三次元点群）と、疎な枝を集めたサブ三次元点群（疎な三次元点群）とを生成する。
次に、三次元データ符号化装置は、疎な三次元点群を符号化することで符号化データを生成する（Ｓ１７２２）。例えば、三次元データ符号化装置は、ロケーション符号化を用いて疎な三次元点群を符号化する。
また、三次元データ符号化装置は、密な三次元点群を符号化することで符号化データを生成する（Ｓ１７２３）。例えば、三次元データ符号化装置は、オキュパンシー符号化を用いて密な三次元点群を符号化する。
次に、三次元データ符号化装置は、ステップＳ１７２２で得られた疎な三次元点群の符号化データと、ステップＳ１７２３で得られた密な三次元点群の符号化データとを結合することでビットストリームを生成する（Ｓ１７２４）。
また、三次元データ符号化装置は、ビットストリームのヘッダ情報として、疎な三次元点群と密な三次元点群を復号するための情報を符号化してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、下記のような情報を符号化してもよい。
ヘッダ情報は、符号化されたサブ三次元点群の数を示す情報を含んでもよい。この例では、この情報は２を示す。
ヘッダ情報は、各サブ三次元点群に含まれる三次元点の数と符号化方法とを示す情報を含んでもよい。この例では、この情報は、疎な三次元点群に含まれる三次元点の数と、疎な三次元点群に適用した符号化方法（ロケーション符号化）と、密な三次元点群に含まれる三次元点の数と、密な三次元点群に適用した符号化方法（オキュパンシー符号化）とを示す。
ヘッダ情報は、各サブ三次元点群の符号化データの開始位置、又は終端位置を識別するための情報を含んでもよい。この例では、この情報は、疎な三次元点群の符号化データの開始位置及び終端位置、並びに、密な三次元点群の符号化データの開始位置及び終端位置のすくなくとも一つを示す。
また、三次元データ符号化装置は、疎な三次元点群と密な三次元点群とを並列に符号化してもよい。または、三次元データ符号化装置は、疎な三次元点群と密な三次元点群とを順に符号化してもよい。
次に、三次元データ復号処理の具体例について説明する。図９７は、本実施の形態に係る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、例えば、上記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取得する。次に、三次元データ復号装置は、取得したビットストリームから疎な三次元点群の符号化データと密な三次元点群の符号化データとに分離する（Ｓ１７３１）。具体的には、三次元データ復号装置は、ビットストリームのヘッダ情報から各サブ三次元点群を復号するための情報を復号し、当該情報を用いて各サブ三次元点群の符号化データを分離する。この例では、三次元データ復号装置は、ビットストリームから疎な三次元点群と密な三次元点群の符号化データをヘッダ情報を用いて分離する。
次に、三次元データ復号装置は、疎な三次元点群の符号化データを復号することで疎な三次元点群を得る（Ｓ１７３２）。例えば、三次元データ復号装置は、ロケーション符号化された符号化データを復号するためのロケーション復号を用いて疎な三次元点群を復号する。
また、三次元データ復号装置は、密な三次元点群の符号化データを復号することで密な三次元点群を得る（Ｓ１７３３）。例えば、三次元データ復号装置は、オキュパンシー符号化された符号化データを復号するためのオキュパンシー復号を用いて密な三次元点群を復号する。
次に、三次元データ復号装置は、ステップＳ１７３２で得られた疎な三次元点群と、ステップＳ１７３３で得られた密な三次元点群とを結合する（Ｓ１７３４）。
なお、三次元データ復号装置は、疎な三次元点群と密な三次元点群とを並列に復号してもよい。または、三次元データ復号装置は、疎な三次元点群と密な三次元点群とを順に復号してもよい。
また、三次元データ復号装置は、一部の必要なサブ三次元点群を復号してもよい。例えば、三次元データ復号装置は、密な三次元点群を復号し、疎な三次元データを復号しなくてもよい。例えば、密な三次元点群がＬｉＤＡＲデータの重要エリアに含まれる三次元点群である場合、三次元データ復号装置は、その重要エリアの三次元点群を復号する。この重要エリアの三次元点群を用いて車等における自己位置推定などが行われる。
図９８は、本実施の形態に係る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、入力された三次元点群を疎な三次元点群と密な三次元点群とに分離することで、疎な三次元点群と密な三次元点群を生成する（Ｓ１７４１）。
次に、三次元データ符号化装置は、密な三次元点群を符号化することで符号化データを生成する（Ｓ１７４２）。また、三次元データ符号化装置は、疎な三次元点群を符号化することで符号化データを生成する（Ｓ１７４３）。最後に、三次元データ符号化装置は、ステップＳ１７４２で得られた疎な三次元点群の符号化データと、ステップＳ１７４３で得られた密な三次元点群の符号化データとを結合することでビットストリーム生成する（Ｓ１７４４）。
図９９は、本実施の形態に係る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、ビットスリームから、密な三次元点群の符号化データと疎な三次元点群の符号化データとを抽出する（Ｓ１７５１）。次に、三次元データ復号装置は、密な三次元点群の符号化データを復号することで密な三次元点群の復号データを得る（Ｓ１７５２）。また、三次元データ復号装置は、疎な三次元点群の符号化データを復号することで疎な三次元点群の復号データを得る（Ｓ１７５３）。次に、三次元データ復号装置は、ステップＳ１７５２で得られた密な三次元点群の復号データと、ステップＳ１７５３で得られた疎な三次元点群の復号データとを結合することで三次元点群を生成する（Ｓ１７５４）。
なお、三次元データ符号化装置及び三次元データ復号装置は、密な三次元点群と疎な三次元点群とのどちらを先に符号化又は復号してもよい。また、複数のプロセッサ等により、並列に符号化処理又は復号処理が行われてもよい。
また、三次元データ符号化装置は、密な三次元点群と疎な三次元点群との一方を符号化してもよい。例えば、密な三次元点群に重要な情報が含まれる場合、三次元データ符号化装置は、入力された三次元点群から密な三次元点群と疎な三次元点群とを抽出し、密な三次元点群を符号化し、疎な三次元点群を符号化しない。これにより、三次元データ符号化装置は、ビット量を抑制しつつ、重要な情報をストリームに付加することができる。例えば、サーバとクライアントとの間において、サーバにクライアントからクライアント周囲の三次元点群情報の送信要求があった場合、サーバは、クライアント周囲の重要な情報を密な三次元点群として符号化してクライアントに送信する。これにより、サーバは、ネットワーク帯域を抑えつつ、クライアントが要求する情報を送信することができる。
また、三次元データ復号装置は、密な三次元点群と疎な三次元点群との一方を復号してもよい。例えば、密な三次元点群に重要な情報が含まれる場合、三次元データ復号装置は、密な三次元点群を復号し、疎な三次元点群を復号しない。これにより、三次元データ復号装置は、復号処理の処理負荷を抑えつつ、必要な情報を取得できる。
図１００は、図９８に示す三次元点の分離処理（Ｓ１７４１）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、層Ｌと閾値ＴＨを設定する（Ｓ１７６１）。なお、三次元データ符号化装置は、設定した層Ｌと閾値ＴＨとを示す情報をビットストリームに付加してもよい。つまり、三次元データ符号化装置は、設定した層Ｌと閾値ＴＨとを示す情報を含むビットストリームを生成してもよい。
次に、三次元データ符号化装置は、処理対象の位置を、８分木のルートから層Ｌの先頭の枝に移動する。つまり、三次元データ符号化装置は、処理対象の枝として、層Ｌの先頭の枝を選択する（Ｓ１７６２）。
次に、三次元データ符号化装置は、層Ｌの処理対象の枝の有効リーフ数をカウントする（Ｓ１７６３）。処理対象の枝の有効リーフ数が閾値ＴＨより多い場合（Ｓ１７６４でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は、処理対象の枝を密な枝として密な三次元点群に登録する（Ｓ１７６５）。一方、処理対象の枝の有効リーフ数が閾値ＴＨ以下の場合（Ｓ１７６４でＮｏ）、三次元データ符号化装置は、処理対象の枝を疎な枝として疎な三次元点群に登録する（Ｓ１７６６）。
層Ｌの全ての枝の処理を完了していない場合（Ｓ１７６７でＮｏ）、三次元データ符号化装置は、処理対象の位置を、層Ｌの次の枝に移動する。つまり、三次元データ符号化装置は、処理対象の枝として、層Ｌの次の枝を選択する（Ｓ１７６８）。そして、三次元データ符号化装置は、選択した次の処理対象の枝に対してステップＳ１７６３以降の処理を行う。
上記の処理が、層Ｌの全ての枝の処理を完了するまで（Ｓ１７６７でＹｅｓ）、繰り返される。
なお、上記説明では層Ｌと閾値ＴＨは予め設定されているが、必ずしもこれに限らない。例えば、三次元データ符号化装置は、層Ｌと閾値ＴＨとの組を複数パターン設定し、各組を用いて密な三次元点群と疎な三次元点群を生成し、それぞれを符号化する。三次元データ符号化装置は、複数の組のうち、生成された符号化データの符号化効率が最も高い層Ｌと閾値ＴＨとの組で最終的に密な三次元点群と疎な三次元点群を符号化する。これにより符号化効率を高めることができる。また、三次元データ符号化装置は、例えば、層Ｌ及び閾値ＴＨを算出してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、木構造に含まれる層の最大値の半分の値を層Ｌに設定してもよい。また、三次元データ符号化装置は、木構造に含まれる複数の三次元点の総数の半分の値を閾値ＴＨに設定してもよい。
また、上記説明では、入力三次元点群を密な三次元点群と疎な三次元点群との２種類に分類する例を述べたが、三次元データ符号化装置は、入力三次元点群をを３種類以上の三次元点群に分類してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、処理対象の枝の有効リーフ数が閾値ＴＨ１以上の場合、処理対象の枝を第１の密な三次元点群に分類し、処理対象の枝の有効リーフ数が第１閾値ＴＨ１未満かつ第２閾値ＴＨ２以上の場合、処理対象の枝を第２の密な三次元点群に分類する。三次元データ符号化装置は、処理対象の枝の有効リーフ数が第２閾値ＴＨ２未満かつ第３閾値ＴＨ３以上の場合、処理対象の枝を第１の疎な三次元点群に分類し、処理対象の枝の有効リーフ数が閾値ＴＨ３未満の場合、処理対象の枝を第２の疎な三次元点群に分類する。
以下、本実施の形態に係る三次元点群の符号化データのシンタックス例について説明する。図１０１は、このシンタックス例を示す図である。ｐｃ＿ｈｅａｄｅｒ（）は、例えば、入力された複数の三次元点のヘッダ情報である。
図１０１に示すｎｕｍ＿ｓｕｂ＿ｐｃは、サブ三次元点群の数を示す。ｎｕｍＰｏｉｎｔ［ｉ］は、ｉ番目のサブ三次元点群の中に含まれる三次元点の数を示す。ｃｏｄｉｎｇ＿ｔｙｐｅ［ｉ］は、ｉ番目のサブ三次元点群に適用される符号化タイプ（符号化方式）を示す符号化タイプ情報である。例えば、ｃｏｄｉｎｇ＿ｔｙｐｅ＝００はロケーション符号化が適用されていることを示す。ｃｏｄｉｎｇ＿ｔｙｐｅ＝０１はオキュパンシー符号化が適用されていることを示す。ｃｏｄｉｎｇ＿ｔｙｐｅ＝１０又は１１は、他の符号化方式が適用されていることを示す。
ｄａｔａ＿ｓｕｂ＿ｃｌｏｕｄ（）は、ｉ番目のサブ三次元点群の符号化データである。ｃｏｄｉｎｇ＿ｔｙｐｅ＿００＿ｄａｔａは、ｃｏｄｉｎｇ＿ｔｙｐｅが００の符号化タイプが適用された符号化データであり、例えばロケーション符号化が適用された符号化データである。ｃｏｄｉｎｇ＿ｔｙｐｅ＿０１＿ｄａｔａは、ｃｏｄｉｎｇ＿ｔｙｐｅが０１の符号化タイプが適用された符号化データであり、例えばオキュパンシー符号化が適用された符号化データである。
ｅｎｄ＿ｏｆ＿ｄａｔａは、符号化データの終端を示す終端情報である。例えば、このｅｎｄ＿ｏｆ＿ｄａｔａには、符号化データに使用しない固定のビット列が割り当てられる。これにより、三次元データ復号装置は、例えば、ｅｎｄ＿ｏｆ＿ｄａｔａのビット列をビットストリームから探索することで、復号の必要のない符号化データの復号処理をスキップできる。
なお、三次元データ符号化装置は、上記方法で生成された符号化データをエントロピー符号化してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、各値を２値化したうえで算出符号化する。
また、本実施の形態では、４分木構造又は８分木構造の例を示したが、必ずしもこれに限らず、２分木、１６分木等のＮ分木（Ｎは２以上の整数）、又は、その他の木構造に対して、上記手法を適用してもよい。
［変形例］
上記説明では、図９３及び図９４に示すように、密な枝と、その上層（全体の木構造のルートから密な枝のルートに至る木構造）とを含む木構造が符号化され、疎な枝と、その上層（全体の木構造のルートから疎な枝のルートに至る木構造）とを含む木構造が符号化される。本変形例では、三次元データ符号化装置は、密な枝と疎な枝とを分離し、密な枝と疎な枝とを符号化する。つまり、符号化する木構造には、上層の木構造は含まれない。例えば、三次元データ符号化装置は、密な枝にオキュパンシー符号化を適用し、疎な枝にロケーション符号化を適用する。
図１０２は、図８８に示す木構造から分離された、密な枝の例を示す図である。図１０３は、図８８に示す木構造から分離された、疎な枝の例を示す図である。本変形例は、図１０２及び図１０３に示す木構造がそれぞれ符号化される。
また、三次元データ符号化装置は、上層の木構造を符号化しない代わりに、枝の位置を示す情報を符号化する。例えば、この情報は、枝のルートの位置を示す。
例えば、三次元データ符号化装置は、密な枝を生成した層を示すレイヤ情報と、密な枝が当該層の何番目の枝であるかを示す枝情報とを、当該密な枝の符号化データとして符号化する。これにより、三次元データ復号装置は、ビットストリームからレイヤ情報及び枝情報を復号し、これらのレイヤ情報及び枝情報を用いて、復号した密な枝がどの層の何番目の枝の三次元点群であるかを把握できる。また同様に、三次元データ符号化装置は、疎な枝を生成した層を示すレイヤ情報と、疎な枝が当該層の何番目の枝であるかを示す枝情報を、疎な枝の符号化データとして符号化する。
これにより、三次元データ復号装置は、ビットストリームからレイヤ情報及び枝情報を復号し、これらのレイヤ情報及び枝情報を用いて、復号した疎な枝がどの層の何番目の枝の三次元点群であるかを把握できる。これにより、密な枝及び疎な枝より上位の層の情報を符号化することによるオーバヘッドを削減できるので、符号化効率を向上できる。
なお、枝情報は、レイヤ情報で示される層内の各枝に割り振られた値を示してもよい。また、枝情報は、８分木のルートを起点として各ノードに割り振られた値を示してもよい。この場合、レイヤ情報は符号化されなくてもよい。また、三次元データ符号化装置は、密な枝と疎な枝をそれぞれ複数生成してもよい。
図１０４は、本変形例における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、入力された三次元点群から１以上の疎な枝と１以上の密な枝とを生成する（Ｓ１７７１）。
次に、三次元データ符号化装置は、密な枝を符号化することで符号化データを生成する（Ｓ１７７２）。次に、三次元データ符号化装置は、ステップＳ１７７１で生成した全ての密な枝の符号化が完了したか否かを判定する（Ｓ１７７３）。
全ての密な枝の符号化が完了していない場合（Ｓ１７７３でＮｏ）、三次元データ符号化装置は、次の密な枝を選択し（Ｓ１７７４）、選択した密な枝を符号化することで符号化データを生成する（Ｓ１７７２）。
一方、全ての密な枝の符号化が完了した場合（Ｓ１７７３でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は、疎な枝を符号化することで符号化データを生成する（Ｓ１７７５）。次に、三次元データ符号化装置は、ステップＳ１７７１で生成した全ての疎な枝の符号化が完了したか否かを判定する（Ｓ１７７６）。
全ての疎な枝の符号化が完了していない場合（Ｓ１７７６でＮｏ）、三次元データ符号化装置は、次の疎な枝を選択し（Ｓ１７７７）、選択した疎な枝を符号化することで符号化データを生成する（Ｓ１７７５）。
一方、全ての疎な枝の符号化が完了した場合（Ｓ１７７６でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は、ステップＳ１７７２及びＳ１７７５で生成された符号化データを結合してビットストリームを生成する（Ｓ１７７８）。
図１０４は、本変形例における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、密な枝の１以上の符号化データと疎な枝の１以上の符号化データとを抽出する（Ｓ１７８１）。次に、三次元データ復号装置は、密な枝の符号化データを復号することで密な枝の復号データを得る（Ｓ１７８２）。
次に、三次元データ復号装置は、ステップＳ１７８１で抽出した全ての密な枝の符号化データの復号が完了したか否かを判定する（Ｓ１７８３）。全ての密な枝の符号化データの復号が完了していない場合（Ｓ１７８３でＮｏ）、三次元データ復号装置は、次の密な枝の符号化データを選択し（Ｓ１７８４）、選択した密な枝の符号化データを復号することで密な枝の復号データを得る（Ｓ１７８２）。
一方、全ての密な枝の符号化データの復号が完了した場合（Ｓ１７８３でＹｅｓ）、三次元データ復号装置は、疎な枝の符号化データを復号することで疎な枝の復号データを得る（Ｓ１７８５）。
次に、三次元データ復号装置は、ステップＳ１７８１で抽出した全ての疎な枝の符号化データの復号が完了したか否かを判定する（Ｓ１７８６）。全ての疎な枝の符号化データの復号が完了していない場合（Ｓ１７８６でＮｏ）、三次元データ復号装置は、次の疎な枝の符号化データを選択し（Ｓ１７８７）、選択した疎な枝の符号化データを復号することで疎な枝の復号データを得る（Ｓ１７８５）。
一方、全ての疎な枝の符号化データの復号が完了した場合（Ｓ１７８６でＹｅｓ）、三次元データ復号装置は、ステップＳ１７８２及びＳ１７８５で得られた復号データを結合することで三次元点群を生成する（Ｓ１７８８）。
なお、三次元データ符号化装置及び三次元データ復号装置は、密な枝と疎な枝とのどちらを先に符号化又は復号してもよい。また、複数のプロセッサ等により、並列に符号化処理、又は復号処理が行われてもよい。
また、三次元データ符号化装置は、密な枝と疎な枝との一方を符号化してもよい。また、三次元データ符号化装置は、複数の密な枝の一部を符号化してもよい。例えば、特定の密な枝に重要な情報が含まれる場合、三次元データ符号化装置は、入力された三次元点群から密な枝と疎な枝とを抽出し、重要な情報が含まれる密な枝を符号化し、他の密な枝及び疎な枝を符号化しない。これにより、三次元データ符号化装置は、ビット量を抑制しつつ、重要な情報をストリームに付加することができる。例えば、サーバとクライアントとの間において、サーバにクライアントからクライアント周囲の三次元点群情報の送信要求があった場合、サーバは、クライアント周囲の重要な情報を密な枝として符号化してクライアントに送信する。これにより、サーバは、ネットワーク帯域を抑えつつ、クライアントが要求する情報を送信することができる。
また、三次元データ復号装置は、密な枝と疎な枝との一方を復号してもよい。また、三次元データ復号装置は、複数の密な枝の一部を復号してもよい。例えば、特定の密な枝に重要な情報が含まれる場合、三次元データ復号装置は、その特定の密な枝を復号し、他の密な枝及び疎な枝を復号しない。これにより、三次元データ復号装置は、復号処理の処理負荷を抑えつつ、必要な情報を取得できる。
図１０６は、図１０４に示す三次元点の分離処理（Ｓ１７７１）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、層Ｌと閾値ＴＨを設定する（Ｓ１７６１）。なお、三次元データ符号化装置は、設定した層Ｌと閾値ＴＨとを示す情報をビットストリームに付加してもよい。
次に、三次元データ符号化装置は、処理対象の枝として、層Ｌの先頭の枝を選択する（Ｓ１７６２）。次に、三次元データ符号化装置は、層Ｌの処理対象の枝の有効リーフ数をカウントする（Ｓ１７６３）。処理対象の枝の有効リーフ数が閾値ＴＨより多い場合（Ｓ１７６４でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は、処理対象の枝を密な枝に設定し、ビットストリームにレイヤ情報と枝情報とを付加する（Ｓ１７６５Ａ）。一方、処理対象の枝の有効リーフ数が閾値ＴＨ以下の場合（Ｓ１７６４でＮｏ）、三次元データ符号化装置は、処理対象の枝を疎な枝に設定し、ビットストリームにレイヤ情報と枝情報とを付加する（Ｓ１７６６Ａ）。
層Ｌの全ての枝の処理を完了していない場合（Ｓ１７６７でＮｏ）、三次元データ符号化装置は、処理対象の枝として、層Ｌの次の枝を選択する（Ｓ１７６８）。そして、三次元データ符号化装置は、選択した次の処理対象の枝に対してステップＳ１７６３以降の処理を行う。上記の処理が、層Ｌの全ての枝の処理を完了するまで（Ｓ１７６７でＹｅｓ）、繰り返される。
なお、上記説明では層Ｌと閾値ＴＨは予め設定されているが、必ずしもこれに限らない。例えば、三次元データ符号化装置は、層Ｌと閾値ＴＨとの組を複数パターン設定し、各組を用いて密な枝と疎な枝とを生成し、それぞれを符号化する。三次元データ符号化装置は、複数の組のうち、生成された符号化データの符号化効率が最も高い層Ｌと閾値ＴＨとの組で最終的に密な枝と疎な枝を符号化する。これにより符号化効率を高めることができる。また、三次元データ符号化装置は、例えば、層Ｌ及び閾値ＴＨを算出してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、木構造に含まれる層の最大値の半分の値を層Ｌに設定してもよい。また、三次元データ符号化装置は、木構造に含まれる複数の三次元点の総数の半分の値を閾値ＴＨに設定してもよい。
以下、本変形例に係る三次元点群の符号化データのシンタックス例について説明する。図１０７は、このシンタックス例を示す図である。図１０７に示すシンタックス例では、図１０１に示すシンタックス例に対して、レイヤ情報であるｌａｙｅｒ＿ｉｄ［ｉ］と、枝情報であるｂｒａｎｃｈ＿ｉｄ［ｉ］とが追加されている。
ｌａｙｅｒ＿ｉｄ［ｉ］は、ｉ番目のサブ三次元点群が属するレイヤ番号を示す。ｂｒａｎｃｈ＿ｉｄ［ｉ］は、ｉ番目のサブ三次元点群のｌａｙｅｒ＿ｉｄ［ｉ］内における枝番号を示す。
ｌａｙｅｒ＿ｉｄ［ｉ］及びｂｒａｎｃｈ＿ｉｄ［ｉ］は、例えば８分木における枝の場所を表すレイヤ情報及び枝情報である。例えば、ｌａｙｅｒ＿ｉｄ［ｉ］＝２、ｂｒａｎｃｈ＿ｉｄ［ｉ］＝５は、ｉ番目の枝が層２の５番目の枝であることを示す。
なお、三次元データ符号化装置は、上記方法で生成された符号化データをエントロピー符号化してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、各値を２値化したうえで算出符号化する。
また、本変形例では、４分木構造又は８分木構造の例を示したが、必ずしもこれに限らず、２分木、１６分木等のＮ分木（Ｎは２以上の整数）、又は、その他の木構造に対して、上記手法を適用してもよい。
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１０８に示す処理を行う。
まず、三次元データ符号化装置は、三次元データに含まれる複数の三次元点のＮ（Ｎは２以上の整数）分木構造を生成する（Ｓ１８０１）。
次に、三次元データ符号化装置は、Ｎ分木構造に含まれる複数の層のいずれかである第１層に含まれる第１ノードをルートとする第１の枝を第１符号化処理で符号化することで第１符号化データを生成する（Ｓ１８０２）。
また、三次元データ符号化装置は、第１層に含まれる、第１ノードと異なる第２ノードをルートとする第２の枝を第１符号化処理と異なる第２符号化処理で符号化することで第２符号化データを生成する（Ｓ１８０３）。
次に、三次元データ符号化装置は、第１符号化データと第２符号化データとを含むビットストリームを生成する（Ｓ１８０４）。
これによれば、三次元データ符号化装置は、Ｎ分木構造に含まれる各々の枝に適した符号化処理を適用できるので符号化効率を向上できる。
例えば、第１の枝に含まれる三次元点の数は、予め定められた閾値より少なく、第２の枝に含まれる三次元点の数は、閾値より多い。つまり、三次元データ符号化装置は、処理対象の枝に含まれる三次元点の数が、閾値より少ない場合、処理対象の枝を第１の枝に設定し、処理対象の枝に含まれる三次元点の数が、閾値より多い場合、処理対象の枝を第２の枝に設定する。
例えば、第１符号化データは、第１の枝に含まれる複数の第１三次元点の第１Ｎ分木構造を第１方式で表す第１情報を含む。第２符号化データは、第２の枝に含まれる複数の第２三次元点の第２Ｎ分木構造を第２方式で表す第２情報を含む。つまり、第１符号化処理と第２符号化処理とは、符号化方式が異なる。
例えば、第１符号化処理ではロケーション符号化が用いられ、第２符号化処理ではオキュパンシー符号化が用いられる。つまり、第１情報は、複数の第１三次元点の各々に対応する三次元点情報を含む。各三次元点情報は、第１Ｎ分木構造における複数の層の各々に対応するインデックスを含む。各インデックスは、対応する層に属するＮ個のサブブロックのうち、対応する第１三次元点が属するサブブロックを示す。第２情報は、第２Ｎ分木構造における複数の層に属する複数のサブブロックの各々に対応し、対応するサブブロックに三次元点が存在するか否かを示す１ビットの情報を複数含む。
例えば、第２符号化処理で使用される量子化パラメータは、第１符号化処理で使用される量子化パラメータと異なる。つまり、第１符号化処理と第２符号化処理とは、符号化方式は同一であり、使用されるパラメータが異なる。
例えば、図９２及び図９３に示すように、三次元データ符号化装置は、第１の枝の符号化では、Ｎ分木構造のルートから第１ノードに至る木構造と、第１の枝とを含む木構造を第１符号化処理で符号化し、第２の枝の符号化では、Ｎ分木構造のルートから第２ノードに至る木構造と、第２の枝とを含む木構造を第２符号化処理で符号化する。
例えば、第１符号化データは、第１の枝の符号化データと、Ｎ分木構造における第１ノードの位置を示す第３情報とを含む。第２符号化データは、第２の枝の符号化データと、Ｎ分木構造における第２ノードの位置を示す第４情報とを含む。
例えば、第３情報は、第１層を示す情報（レイヤ情報）と、第１ノードが第１層に含まれるノードのうちいずれのノードであるかを示す情報（枝情報）とを含む。第４情報は、第１層を示す情報（レイヤ情報）と、第２ノードが第１層に含まれるノードのうちいずれのノードであるかを示す情報（枝情報）とを含む。
例えば、第１符号化データは、第１の枝に含まれる三次元点の数を示す情報（ｎｕｍＰｏｉｎｔ）を含み、第２符号化データは、第２の枝に含まれる三次元点の数を示す情報（ｎｕｍＰｏｉｎｔ）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、実施の形態に係る三次元データ復号装置は、図１０９に示す処理を行う。
まず、三次元データ復号装置は、ビットストリームから、複数の三次元点のＮ（Ｎは２以上の整数）分木構造に含まれる複数の層のいずれかである第１層に含まれる第１ノードをルートとする第１の枝が符号化されることで得られた第１符号化データと、第１層に含まれる、第１ノードと異なる第２ノードをルートとする第２の枝が符号化されることで得られた第２符号化データとを取得する（Ｓ１８１１）。
次に、三次元データ復号装置は、第１符号化データを第１復号処理で復号することで第１の枝の第１復号データを生成する（Ｓ１８１２）。
また、三次元データ復号装置は、第２符号化データを、第１復号処理と異なる第２復号処理で復号することで第２の枝の第２復号データを生成する（Ｓ１８１３）。
次に、三次元データ復号装置は、第１復号データと第２復号データとを用いて複数の三次元点を復元する（Ｓ１８１４）。例えば、この三次元点は、第１復号データで示される複数の三次元点と、第２復号データで示される複数の三次元点とを含む。
これによれば、三次元データ復号装置は、符号化効率を向上したビットストリームを復号できる。
例えば、第１の枝に含まれる三次元点の数は、予め定められた閾値より少なく、第２の枝に含まれる三次元点の数は、閾値より多い。
例えば、第１符号化データは、第１の枝に含まれる複数の第１三次元点の第１Ｎ分木構造を第１方式で表す第１情報を含む。第２符号化データは、第２の枝に含まれる複数の第２三次元点の第２Ｎ分木構造を第２方式で表す第２情報を含む。つまり、第１復号処理と第２復号処理とは、符号化方式（復号方式）が異なる。
例えば、第１符号化データにはロケーション符号化が用いられており、第２符号化データにはオキュパンシー符号化が用いられている。つまり、第１情報は、複数の第１三次元点の各々に対応する三次元点情報を含む。各三次元点情報は、第１Ｎ分木構造における複数の層の各々に対応するインデックスを含む。各インデックスは、対応する層に属するＮ個のサブブロックのうち、対応する第１三次元点が属するサブブロックを示す。第２情報は、第２Ｎ分木構造における複数の層に属する複数のサブブロックの各々に対応し、対応するサブブロックに三次元点が存在するか否かを示す１ビットの情報を複数含む。
例えば、第２復号処理で使用される量子化パラメータは、第１復号処理で使用される量子化パラメータと異なる。つまり、第１復号処理と第２復号処理とは、符号化方式（復号方式）は同一であり、使用されるパラメータが異なる。
例えば、図９２及び図９３に示すように、三次元データ復号装置は、第１の枝の復号では、Ｎ分木構造のルートから第１ノードに至る木構造と、第１の枝とを含む木構造を第１復号処理で復号し、第２の枝の復号では、Ｎ分木構造のルートから第２ノードに至る木構造と、第２の枝とを含む木構造を第２復号処理で復号する。
例えば、第１符号化データは、第１の枝の符号化データと、Ｎ分木構造における第１ノードの位置を示す第３情報とを含む。第２符号化データは、第２の枝の符号化データと、Ｎ分木構造における第２ノードの位置を示す第４情報とを含む。
例えば、第３情報は、第１層を示す情報（レイヤ情報）と、第１ノードが第１層に含まれるノードのうちいずれのノードであるかを示す情報（枝情報）とを含む。第４情報は、第１層を示す情報（レイヤ情報）と、第２ノードが第１層に含まれるノードのうちいずれのノードであるかを示す情報（枝情報）とを含む。
例えば、第１符号化データは、第１の枝に含まれる三次元点の数を示す情報（ｎｕｍＰｏｉｎｔ）を含み、第２符号化データは、第２の枝に含まれる三次元点の数を示す情報（ｎｕｍＰｏｉｎｔ）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１１）
本実施の形態では、８分木のオキュパンシー符号に対する適応的なエントロピー符号化（算術符号化）について説明する。
図１１０は、４分木の木構造の一例を示す図である。図１１１は、図１１０に示す木構造のオキュパンシー符号を示す図である。図１１２は、本実施に形態に係る三次元データ符号化装置の動作を模式的に示す図である。
本実施の形態に係る三次元データ符号化装置は、８分木における８ビットのオキュパンシー符号化をエントロピー符号化する。また、三次元データ符号化装置は、オキュパンシー符号のエントロピー符号化処理において、符号化テーブルを更新する。また、三次元データ符号化装置は、単一の符号化テーブルを用いるのではなく、三次元点の類似性情報を利用するために適応的な符号化テーブルを用いる。つまり、三次元テータ符号化装置は、複数の符号化テーブルを用いる。
また、類似性情報とは、例えば、三次元点の幾何情報、８分木の構造情報、又は、三次元点の属性情報である。
なお、図１１０～図１１２では、４分木を例に示したが、２分木、８分木、１６分木等のＮ分木の場合に同様の手法を適用してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、８分木の場合は８ビットのオキュパンシー符号、４分木の場合は４ビットのオキュパンシー符号、１６分木の場合は１６ビットのオキュパンシー符号に対して、適応的テーブル（ａｄａｐｔｉｖｅ ｔａｂｌｅ：符号化テーブルとも呼ぶ）を用いてエントロピー符号化を行う。
以下、三次元点（ポイントクラウド）の幾何情報（ｇｅｏｍｅｔｒｙ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を用いた適応的なエントロピー符号化処理について説明する。
木構造内の２つのノードにおいて、各ノードの周辺の幾何学的な配置が類似する場合、子ノードの占有状態（つまり、三次元点が含まれるか否かの状態）が類似する可能性がある。よって、三次元データ符号化装置は、親ノードの周辺の幾何学的な配置を用いて、グループ化を行う。これにより、三次元データ符号化装置は、子ノードの占有状態をグループ化し、グループ毎に異なる符号化テーブルを用いることができる。よって、エントロピー符号化の符号化効率を向上できる。
図１１３は、幾何情報の一例を示す図である。幾何情報は対象ノードの複数の隣接ノードの各々が占有されているか否か（つまり三次元点を含むか否か）を示す情報を含む。例えば、三次元データ符号化装置は、対象ノードの周辺の幾何学的な配置（Ｌｏｃａｌ ｇｅｏｍｅｔｒｙ）を、隣接ノードに三次元点が含まれるか否か（ｏｃｃｕｐｉｅｄ ｏｒ ｎｏｎ－ｏｃｃｕｐｉｅｄ）の情報を用いて算出する。隣接ノードとは、例えば対象ノードの空間的に周囲に存在するノード、または、対象ノードとは異なる時間の同一位置、もしくはその空間的に周囲に存在するノードである。
図１１３において、ハッチングの立方体は符号化対象の対象ノードを示す。白い立方体は隣接ノードであり、かつ三次元点を含むノードを示す。図１１３において、（２）に示す幾何パターンは（１）に示す幾何パターンを回転した形を表す。よって、三次元データ符号化装置は、これらの幾何パターンは、幾何類似性（ｇｅｏｍｅｔｒｙ ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙ）が高いと判断し、これらの幾何パターンに対しては同一の符号化テーブルを用いてエントロピー符号化を行う。また、三次元データ符号化装置は、（３）及び（４）の幾何パターンに対しては幾何類似性が低いと判断し、別の符号化テーブルを用いてエントロピー符号化を行う。
図１１４は、図１１３に示す（１）～（４）の幾何パターンにおける対象ノードのオキュパンシー符号と、エントロピー符号化に用いられる符号化テーブルの例を示す図である。三次元データ符号化装置は、上記のように幾何パターン（１）と（２）については同じ幾何グループに含まれると判断し、同一の符号化テーブルＡを用いる。また、三次元データ符号化装置は、幾何パターン（３）及び（４）にはそれぞれ符号化テーブルＢ及び符号化テーブルＣを用いる。
また、図１１４に示すように、同一の幾何グループに含まれる幾何パターン（１）と（２）の対象ノードのオキュパンシー符号が同一になる場合がある。
次に、木構造の構造情報（ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を用いた適応的なエントロピー符号化処理について説明する。例えば、構造情報は対象ノードが属する層を示す情報を含む。
図１１５は、木構造の一例を示す図である。一般に局所的な物体の形状は、探索の尺度に依存する。例えば、木構造において、下層は上層よりも疎になる傾向がある。よって、三次元データ符号化装置は、図１１５に示すように上層と下層とで異なる符号化テーブルを用いることで、エントロピー符号化の符号化効率を向上できる。
つまり、三次元データ符号化装置は、各層のオキュパンシー符号を符号化する際に、層毎に異なる符号化テーブルを用いてもよい。例えば、図１１５に示す木構造に対して、三次元データ符号化装置は、層Ｎ（Ｎ＝０～６）のオキュパンシー符号の符号化には層Ｎ用の符号化テーブルを用いてエントロピー符号化を行ってもよい。これにより、三次元データ符号化装置は、層毎のオキュパンシー符号の出現パターンに応じて符号化テーブルを切替えることができるので符号化効率を向上できる。
また、三次元データ符号化装置は、図１１５に示すように、層０から層２までのオキュパンシー符号には符号化テーブルＡを用い、層３から層６までのオキュパンシー符号には符号化テーブルＢを用いてもよい。これにより、三次元データ符号化装置は、各層群毎のオキュパンシー符号の出現パターンに応じて符号化テーブルを切替えることができるので符号化効率を向上できる。また、三次元データ符号化装置は、各層で用いる符号化テーブルの情報をビットストリームのヘッダに付加してもよい。または、各層で用いる符号化テーブルが規格等で予め定められていてもよい。
次に、三次元点の属性情報（ｐｒｏｐｅｒｔｙ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を用いた適応的なエントロピー符号化処理について説明する。例えば、属性情報は対象ノードが含まれる物体の情報、又は対象ノードが保持する法線ベクトルの情報を含む。
三次元点の属性情報を用いて、類似する幾何学的な配置を有する三次元点をグループ化することができる。例えば、三次元点が有する共通の属性情報として、各三次元点の方向を表す法線ベクトル（ｎｏｒｍａｌ ｖｅｃｔｏｒ）を用いることができる。法線ベクトルを用いることで、木構造内の類似するオキュパンシー符号に関連する幾何学的な配置を見つけることができる。
また、属性情報として、色又は反射率（反射度）が用いられてもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、三次元点の色又は反射度を用いて、類似する幾何学的な配置を有する三次元点をグループ化し、グループ毎に符号化テーブルを切替える等の処理を行う。
図１１６は、法線ベクトルに基づく符号化テーブルの切り替えを説明するための図である。図１１６に示すように、対象ノードの法線ベクトルが属する法線ベクトル群が異なる場合、異なる符号化テーブルが用いられる。例えば、予め定められた範囲に含まれる法線ベクトルが１つの法線ベクトル群に分類される。
また、対象物の分類が異なる場合、オキュパンシー符号も異なる可能性が高い。よって、三次元データ符号化装置は、対象ノードが属する対象物の分類に応じて、符号化テーブルを選択してもよい。図１１７は、対象物の分類に基づく符号化テーブルの切り替えを説明するための図である。図１１７に示すように、対象物の分類が異なる場合、異なる符号化テーブルが用いられる。
以下、本実施の形態に係るビットストリームの構成例について説明する。図１１８は、本実施の形態に係る三次元データ符号化装置により生成されるビットストリームの構成例を示す図である。図１１８に示すようにビットストリームは、符号化テーブル群と、テーブルインデクスと、符号化オキュパンシーとを含む。符号化テーブル群は、複数の符号化テーブルを含む。
テーブルインデックスは、後続の符号化オキュパンシーのエントロピー符号化に用いられた符号化テーブルを示すインデックスである。符号化オキュパンシーは、エントロピー符号化後のオキュパンシー符号である。また、図１１８に示すようにビットストリームは、テーブルインデックスと符号化オキュパンシーとの組を複数含む。
例えば、図１１８に示す例の場合、符号化オキュパンシー０は、テーブルインデックス０で示されるコンテキストモデル（以下コンテキストとも呼ぶ）を用いてエントロピー符号化されたデータである。また、符号化オキュパンシー１は、テーブルインデックス１で示されるコンテキストを用いてエントロピー符号化されたデータである。また、予め規格等で符号化オキュパンシー０を符号化するためのコンテキストを規定しておき、三次元データ復号装置は、符号化オキュパンシー０の復号時にそのコンテキストを使用してもよい。これにより、テーブルインデックスをビットストリームに付加する必要がなくなるので、オーバヘッドを削減できる。
また、三次元データ符号化装置は、ヘッダ内に各コンテキストを初期化するための情報を付加してもよい。
三次元データ符号化装置は、対象ノードの幾何情報、構造情報又は属性情報を用いて符号化テーブルを決定し、決定した符号化テーブルを用いてオキュパンシー符号を符号化する。三次元データ符号化装置は、符号化結果と符号化に用いた符号化テーブルの情報（テーブルインデクス等）をビットストリームに付加し、当該ビットストリームを三次元データ復号装置に送信する。これにより、三次元データ復号装置は、ヘッダに付加された符号化テーブルの情報を用いてオキュパンシー符号を復号できる。
また、三次元データ符号化装置は、符号化に用いた符号化テーブルの情報をビットストリームに付加せず、三次元データ復号装置は、復号後の対象ノードの幾何情報、構造情報又は属性情報を用いて符号化テーブルを三次元データ符号化装置と同じ方法で決定し、決定した符号化テーブルを用いてオキュパンシー符号を復号してもよい。これにより、ビットストリームに符号化テーブルの情報を付加する必要がなくなるので、オーバヘッドを削減できる。
図１１９及び図１２０は、符号化テーブルの例を示す図である。図１１９及び図１２０に示すように、１つの符号化テーブルは、８ビットのオキュパンシー符号の値毎に、当該値に対応するコンテキストモデル及びコンテキストモデルタイプを示す。
図１１９に示す符号化テーブルのように、複数のオキュパンシー符号に同一のコンテキストモデル（コンテキスト）が適用されてもよい。また、各オキュパンシー符号に別々のコンテキストモデルが割り当てられてもよい。これにより、オキュパンシー符号の出現確率に応じてコンテキストモデルを割り当てることができるので、符号化効率を向上することができる。
また、コンテキストモデルタイプは、例えば、コンテキストモデルが、オキュパンシー符号の出現頻度に応じて確率テーブルを更新するコンテキストモデルであるか、確率テーブルを固定したコンテキストモデルであるか等を示す。
次に、ビットストリーム及び符号化テーブルの別の例を示す。図１２１は、ビットストリームの変形例の構成例を示す図である。図１２１に示すようにビットストリームは、符号化テーブル群と、符号化オキュパンシーとを含む。符号化テーブル群は、複数の符号化テーブルを含む。
図１２２及び図１２３は、符号化テーブルの例を示す図である。図１２２及び図１２３に示すように、１つの符号化テーブルは、オキュパンシー符号に含まれる１ビット毎に、当該１ビットに対応するコンテキストモデル及びコンテキストモデルタイプを示す。
図１２４は、オキュパンシー符号と、オキュパンシー符号のビット番号との関係の一例を示す図である。
このように、三次元データ符号化装置は、オキュパンシー符号をバイナリデータとして扱い、ビット毎に別々のコンテキストモデルを割り当ててオキュパンシー符号をエントロピー符号化してもよい。これにより、オキュパンシー符号の各ビットの出現確率に応じてコンテキストモデルを割り当てることができるので、符号化効率を向上することができる。
具体的には、オキュパンシー符号の各ビットは、対象ノードに対応する空間ブロックを分割したサブブロックに対応する。よって、ブロック内の同じ空間位置のサブブロックに同様の傾向がある場合に符号化効率を向上できる。例えば、地面又は道路の表面がブロック内を横断する場合、８分木では、下の４つのブロックには三次元点が含まれ、上の４つのブロックには三次元点が含まれない。また、水平方向に並ぶ複数のブロックにおいて同様のパターンが現れる。よって、上記のようにビット毎にコンテキストを切り替えることで符号化効率を向上できる。
また、オキュパンシー符号の各ビットの出現頻度に応じて確率テーブルを更新するコンテキストモデルが用いられてもよい。また、確率テーブルを固定したコンテキストモデルが用いられてもよい。
次に、本実施の形態に係る三次元データ符号化処理及び三次元データ復号処理の流れを説明する。
図１２５は、幾何情報を用いた適応的なエントロピー符号化処理を含む三次元データ符号化処理のフローチャートである。
分解処理では、三次元点の初期バウンダリングボックスから８分木が生成される。バウンダリングボックス内の三次元点の位置に応じてバウンダリングボックスは分割される。具体的には、空でないサブ空間はさらに分割される。次に、サブ空間に三次元点が含まれるか否かを示す情報がオキュパンシー符号に符号化される。なお、図１２７及び図１２９に示す処理においても同様の処理が行われる。
まず、三次元データ符号化装置は、入力された三次元点を取得する（Ｓ１９０１）。次に、三次元データ符号化装置は、単位長の分解処理が完了したか否かを判定する（Ｓ１９０２）。
単位長の分解処理が完了していない場合（Ｓ１９０２でＮｏ）、三次元データ符号化装置は、対象ノードに分解処理を行うことで８分木を生成する（Ｓ１９０３）。
次に、三次元データ符号化装置は、幾何情報を取得し（Ｓ１９０４）、取得した幾何情報に基づき符号化テーブルを選択する（Ｓ１９０５）。ここで幾何情報とは、例えば、上述したように、対象ノードの周辺ブロックの占有状態の幾何学的な配置等を示す情報である。
次に、三次元データ符号化装置は、選択された符号化テーブルを用いて、対象ノードのオキュパンシー符号をエントロピー符号化する（Ｓ１９０６）。
上記ステップＳ１９０３～Ｓ１９０６の処理が単位長の分解処理が完了するまで繰り返される。単位長の分解処理が完了した場合（Ｓ１９０２でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は、生成した情報を含むビットストリームを出力する（Ｓ１９０７）。
三次元データ符号化装置は、対象ノードの幾何情報、構造情報又は属性情報を用いて符号化テーブルを決定し、決定した符号化テーブルを用いてオキュパンシー符号のビット列を符号化する。三次元データ符号化装置は、符号化結果と符号化に用いた符号化テーブルの情報（テーブルインデックスなど）をビットストリームに付加し、当該ビットストリームを三次元データ復号装置に送信する。これにより、三次元データ復号装置は、ヘッダに付加された符号化テーブルの情報を用いてオキュパンシー符号を復号できる。
また、三次元データ符号化装置は、符号化に用いた符号化テーブルの情報をビットストリームに付加せず、三次元データ復号装置は、復号後の対象ノードの幾何情報、構造情報又は属性情報を用いて符号化テーブルを三次元データ符号化装置と同じ方法で決定し、決定した符号化テーブルを用いてオキュパンシー符号を復号してもよい。これにより、ビットストリームに符号化テーブルの情報を付加する必要がなくなるので、オーバヘッドを削減できる。
図１２６は、幾何情報を用いた適応的なエントロピー復号処理を含む三次元データ復号処理のフローチャートである。
復号処理に含まれる分解処理は、上述した符号化処理に含まれる分解処理と同様であるが、以下の点が異なる。三次元データ復号装置は、復号したオキュパンシー符号を用いて、初期バウンダリングボックスを分割する。三次元データ復号装置は、単位長の処理を終了した場合、バウンダリングボックスの位置を三次元点と位置として保存する。なお、図１２８及び図１３０に示す処理においても同様の処理が行われる。
まず、三次元データ復号装置は、入力されたビットストリームを取得する（Ｓ１９１１）。次に、三次元データ復号装置は、単位長の分解処理が完了したか否かを判定する（Ｓ１９１２）。
単位長の分解処理が完了していない場合（Ｓ１９１２でＮｏ）、三次元データ復号装置は、対象ノードに分解処理を行うことで８分木を生成する（Ｓ１９１３）。
次に、三次元データ復号装置は、幾何情報を取得し（Ｓ１９１４）、取得した幾何情報に基づき符号化テーブルを選択する（Ｓ１９１５）。ここで幾何情報とは、例えば、上述したように、対象ノードの周辺ブロックの占有状態の幾何学的な配置等を示す情報である。
次に、三次元データ復号装置は、選択された符号化テーブルを用いて、対象ノードのオキュパンシー符号をエントロピー復号する（Ｓ１９１６）。
上記ステップＳ１９１３～Ｓ１９１６の処理が単位長の分解処理が完了するまで繰り返される。単位長の分解処理が完了した場合（Ｓ１９１２でＹｅｓ）、三次元データ復号装置は、三次元点を出力する（Ｓ１９１７）。
図１２７は、構造情報を用いた適応的なエントロピー符号化処理を含む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、入力された三次元点を取得する（Ｓ１９２１）。次に、三次元データ符号化装置は、単位長の分解処理が完了したか否かを判定する（Ｓ１９２２）。
単位長の分解処理が完了していない場合（Ｓ１９２２でＮｏ）、三次元データ符号化装置は、対象ノードに分解処理を行うことで８分木を生成する（Ｓ１９２３）。
次に、三次元データ符号化装置は、構造情報を取得し（Ｓ１９２４）、取得した構造情報に基づき符号化テーブルを選択する（Ｓ１９２５）。ここで構造情報とは、例えば、上述したように、対象ノードが属する層等を示す情報である。
次に、三次元データ符号化装置は、選択された符号化テーブルを用いて、対象ノードのオキュパンシー符号をエントロピー符号化する（Ｓ１９２６）。
上記ステップＳ１９２３～Ｓ１９２６の処理が単位長の分解処理が完了するまで繰り返される。単位長の分解処理が完了した場合（Ｓ１９２２でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は、生成した情報を含むビットストリームを出力する（Ｓ１９２７）。
図１２８は、構造情報を用いた適応的なエントロピー復号処理を含む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、入力されたビットストリームを取得する（Ｓ１９３１）。次に、三次元データ復号装置は、単位長の分解処理が完了したか否かを判定する（Ｓ１９３２）。
単位長の分解処理が完了していない場合（Ｓ１９３２でＮｏ）、三次元データ復号装置は、対象ノードに分解処理を行うことで８分木を生成する（Ｓ１９３３）。
次に、三次元データ復号装置は、構造情報を取得し（Ｓ１９３４）、取得した構造情報に基づき符号化テーブルを選択する（Ｓ１９３５）。ここで構造情報とは、例えば、上述したように、対象ノードが属する層等を示す情報である。
次に、三次元データ復号装置は、選択された符号化テーブルを用いて、対象ノードのオキュパンシー符号をエントロピー復号する（Ｓ１９３６）。
上記ステップＳ１９３３～Ｓ１９３６の処理が単位長の分解処理が完了するまで繰り返される。単位長の分解処理が完了した場合（Ｓ１９３２でＹｅｓ）、三次元データ復号装置は、三次元点を出力する（Ｓ１９３７）。
図１２９は、属性情報を用いた適応的なエントロピー符号化処理を含む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、入力された三次元点を取得する（Ｓ１９４１）。次に、三次元データ符号化装置は、単位長の分解処理が完了したか否かを判定する（Ｓ１９４２）。
単位長の分解処理が完了していない場合（Ｓ１９４２でＮｏ）、三次元データ符号化装置は、対象ノードに分解処理を行うことで８分木を生成する（Ｓ１９４３）。
次に、三次元データ符号化装置は、属性情報を取得し（Ｓ１９４４）、取得した属性情報に基づき符号化テーブルを選択する（Ｓ１９４５）。ここで属性情報とは、例えば、上述したように、対象ノードの法線ベクトル等を示す情報である。
次に、三次元データ符号化装置は、選択された符号化テーブルを用いて、対象ノードのオキュパンシー符号をエントロピー符号化する（Ｓ１９４６）。
上記ステップＳ１９４３～Ｓ１９４６の処理が単位長の分解処理が完了するまで繰り返される。単位長の分解処理が完了した場合（Ｓ１９４２でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は、生成した情報を含むビットストリームを出力する（Ｓ１９４７）。
図１３０は、属性情報を用いた適応的なエントロピー復号処理を含む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、入力されたビットストリームを取得する（Ｓ１９５１）。次に、三次元データ復号装置は、単位長の分解処理が完了したか否かを判定する（Ｓ１９５２）。
単位長の分解処理が完了していない場合（Ｓ１９５２でＮｏ）、三次元データ復号装置は、対象ノードに分解処理を行うことで８分木を生成する（Ｓ１９５３）。
次に、三次元データ復号装置は、属性情報を取得し（Ｓ１９５４）、取得した属性情報に基づき符号化テーブルを選択する（Ｓ１９５５）。ここで属性情報とは、例えば、上述したように、対象ノードの法線ベクトル等を示す情報である。
次に、三次元データ復号装置は、選択された符号化テーブルを用いて、対象ノードのオキュパンシー符号をエントロピー復号する（Ｓ１９５６）。
上記ステップＳ１９５３～Ｓ１９５６の処理が単位長の分解処理が完了するまで繰り返される。単位長の分解処理が完了した場合（Ｓ１９５２でＹｅｓ）、三次元データ復号装置は、三次元点を出力する（Ｓ１９５７）。
図１３１は、幾何情報を用いた符号化テーブルの選択処理（Ｓ１９０５）のフローチャートである。
三次元データ符号化装置は、幾何情報として、例えば木構造の幾何グループの情報を用いてオキュパンシー符号のエントロピー符号化に用いる符号化テーブルを切替えてもよい。ここで幾何グループの情報とは、対象ノードの幾何パターンが含まれる幾何グループを示す情報である。
図１３１に示すように、幾何情報で示される幾何グループが幾何グループ０である場合（Ｓ１９６１でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は符号化テーブル０を選択する（Ｓ１９６２）。幾何情報で示される幾何グループが幾何グループ１である場合（Ｓ１９６３でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は符号化テーブル１を選択する（Ｓ１９６４）。それ以外の場合（Ｓ１９６３でＮｏ）、三次元データ符号化装置は符号化テーブル２を選択する（Ｓ１９６５）。
なお、符号化テーブルの選択方法は上記に限らない。例えば、三次元データ符号化装置は、幾何情報で示される幾何グループが幾何グループ２である場合には、符号化テーブル２を用いるなど、幾何グループの値に応じて更に符号化テーブルを切り替えてもよい。
例えば、幾何グループは、対象ノードに隣接するノードに点群が含まれるか否かを示す占有情報を用いて決定される。また、回転等の変換を適用することで同じ形状になる幾何パターンは、同一の幾何グループに含まれてもよい。また、三次元データ符号化装置は、対象ノードに隣接する、又は対象ノードの周囲に位置する、対象ノードと同一層に属するノードの占有情報を用いて幾何グループを選択してもよい。また、三次元データ符号化装置は、対象ノードとは別の層に属するノードの占有情報を用いて幾何グループを選択してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、親ノード、又は、親ノードに隣接する、或いは親ノードの周囲に位置するノードの占有情報を用いて幾何グループを選択してもよい。
なお、三次元データ復号装置における幾何情報を用いた符号化テーブルの選択処理（Ｓ１９１５）も上記と同様である。
図１３２は、構造情報を用いた符号化テーブルの選択処理（Ｓ１９２５）のフローチャートである。
三次元データ符号化装置は、構造情報として、例えば木構造の層の情報を用いてオキュパンシー符号のエントロピー符号化に用いる符号化テーブルを切替えてもよい。ここで、層の情報は、例えば、対象ノードが属する層を示す。
図１３２に示すように、対象ノードが層０に属する場合（Ｓ１９７１でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は符号化テーブル０を選択する（Ｓ１９７２）。対象ノードが層１に属する場合（Ｓ１９７３でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は符号化テーブル１を選択する（Ｓ１９７４）。それ以外の場合（Ｓ１９７３でＮｏ）、三次元データ符号化装置は符号化テーブル２を選択する（Ｓ１９７５）。
なお、符号化テーブルの選択方法は上記に限らない。例えば、三次元データ符号化装置は、対象ノードが層２に属する場合には、符号化テーブル２を用いるなど、対象ノードが属する層に応じて更に符号化テーブルを切り替えてもよい。
また、三次元データ復号装置における構造情報を用いた符号化テーブルの選択処理（Ｓ１９３５）も上記と同様である。
図１３３は、属性情報を用いた符号化テーブルの選択処理（Ｓ１９４５）のフローチャートである。
三次元データ符号化装置は、属性情報として、例えば対象ノードが属する対象物の情報、又は対象ノードの法線ベクトルの情報を用いてオキュパンシー符号のエントロピー符号化に用いる符号化テーブルを切替えてもよい。
図１３３に示すように、対象ノードの法線ベクトルが法線ベクトル群０に属する場合（Ｓ１９８１でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は符号化テーブル０を選択する（Ｓ１９８２）。対象ノードの法線ベクトルが法線ベクトル群１に属する場合（Ｓ１９８３でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は符号化テーブル１を選択する（Ｓ１９８４）。それ以外の場合（Ｓ１９８３でＮｏ）、三次元データ符号化装置は符号化テーブル２を選択する（Ｓ１９８５）。
なお、符号化テーブルの選択方法は上記に限らない。例えば、三次元データ符号化装置は、対象ノードの法線ベクトルが法線ベクトル群２に属する場合には、符号化テーブル２を用いるなど、対象ノードの法線ベクトルが属する法線ベクトル群に応じて更に符号化テーブルを切り替えてもよい。
例えば、三次元データ符号化装置は、法線ベクトル群を、対象ノードが持つ法線ベクトルの情報を用いて選択する。例えば、三次元データ符号化装置は、法線ベクトル間の距離が予め定められた閾値以下である法線ベクトルを同一の法線ベクトル群と判定する。
また、対象ノードが属する対象物の情報とは、例えば人物、車、又は建物等の情報であってもよい。
以下、本実施の形態に係る三次元データ符号化装置１９００及び三次元データ復号装置１９１０の構成を説明する。図１３４は、本実施の形態に係る三次元データ符号化装置１９００のブロック図である。図１３４に示す三次元データ符号化装置１９００は、８分木生成部１９０１と、類似性情報算出部１９０２と、符号化テーブル選択部１９０３と、エントロピー符号化部１９０４とを備える。
８分木生成部１９０１は、入力された三次元点からから、例えば８分木を生成し、８分木に含まれる各ノードのオキュパンシー符号を生成する。類似性情報算出部１９０２は、例えば、対象ノードの幾何情報、構造情報、又は属性情報である類似性情報を取得する。符号化テーブル選択部１９０３は、対象ノードの類似性情報に応じて、オキュパンシー符号のエントロピー符号化に用いるコンテキストを選択する。エントロピー符号化部１９０４は、選択されたコンテキストを用いてオキュパンシー符号をエントロピー符号化することでビットストリームを生成する。なお、エントロピー符号化部１９０４は、選択されたコンテキストを示す情報をビットストリームに付加してもよい。
図１３５は、本実施の形態に係る三次元データ復号装置１９１０のブロック図である。図１３５に示す三次元データ復号装置１９１０は、８分木生成部１９１１と、類似性情報算出部１９１２と、符号化テーブル選択部１９１３と、エントロピー復号部１９１４とを備える。
８分木生成部１９１１は、エントロピー復号部１９１４から得た情報を用いて、例えば下層から上層へと順に８分木を生成する。類似性情報算出部１９１２は、対象ノードの幾何情報、構造情報、又は属性情報である類似性情報を取得する。符号化テーブル選択部１９１３は、対象ノードの類似性情報に応じて、オキュパンシー符号のエントロピー復号に用いるコンテキストを選択する。エントロピー復号部１９１４は、選択されたコンテキストを用いてオキュパンシー符号をエントロピー復号することで、三次元点を生成する。なお、エントロピー復号部１９１４は、ビットストリームに付加された、選択されたコンテキストの情報を復号して取得し、当該情報で示されるコンテキストを用いてもよい。
以上、図１２２～図１２４に示すように、オキュパンシー符号の各ビットに対して複数のコンテキストが設けられる。つまり、三次元データ符号化装置は、三次元データに含まれる複数の三次元点のＮ（Ｎは２以上の整数）分木構造を表すビット列を複数の符号化テーブルから選択された符号化テーブルを用いてエントロピー符号化する。ビット列は、Ｎ分木構造におけるノード毎にＮビットの情報を含む。Ｎビットの情報は、対応するノードのＮ個の子ノードの各々に三次元点が存在するか否かを示す１ビットの情報をＮ個含む。複数の符号化テーブルの各々において、Ｎビットの情報の各ビットに対してコンテキストが設けられている。三次元データ符号化装置は、エントロピー符号化では、Ｎビットの情報の各ビットを、選択された符号化テーブルにおいて当該ビットに対して設けられているコンテキストを用いてエントロピー符号化する。
これによれば、三次元データ符号化装置は、ビット毎にコンテキストを切り替えることで符号化効率を向上できる。
例えば、三次元データ符号化装置は、エントロピー符号化では、対象のノードに隣接する複数の隣接ノードの各々に三次元点が存在するかに基づき、複数の符号化テーブルから使用する符号化テーブルを選択する。これによれば、三次元データ符号化装置は、隣接ノードに三次元点が存在するか否かに基づき符号化テーブルを切り替えることで符号化効率を向上できる。
例えば、三次元データ符号化装置は、エントロピー符号化では、複数の隣接ノードのうち三次元点が存在する隣接ノードの配置位置を示す配置パターンに基づき符号化テーブルを選択し、配置パターンのうち、回転により同一の配置パターンとなる配置パターンに対しては、同一の符号化テーブルを選択する。これによれば、三次元データ符号化装置は、符号化テーブルの増加を抑制できる。
例えば、三次元データ符号化装置は、エントロピー符号化では、対象のノードが属する層に基づき、複数の符号化テーブルから使用する符号化テーブルを選択する。これによれば、三次元データ符号化装置は、対象ノードが属する層に基づき符号化テーブルを切り替えることで符号化効率を向上できる。
例えば、三次元データ符号化装置は、エントロピー符号化では、対象のノードの法線ベクトルに基づき、複数の符号化テーブルから使用する符号化テーブルを選択する。これによれば、三次元データ符号化装置は、法線ベクトルに基づき符号化テーブルを切り替えることで符号化効率を向上できる。
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、三次元データ復号装置は、三次元データに含まれる複数の三次元点のＮ（Ｎは２以上の整数）分木構造を表すビット列を複数の符号化テーブルから選択された符号化テーブルを用いてエントロピー復号する。ビット列は、Ｎ分木構造におけるノード毎にＮビットの情報を含む。Ｎビットの情報は、対応するノードのＮ個の子ノードの各々に三次元点が存在するか否かを示す１ビットの情報をＮ個含む。複数の符号化テーブルの各々において、Ｎビットの情報の各ビットに対してコンテキストが設けられている。三次元データ復号装置は、エントロピー復号では、Ｎビットの情報の各ビットを、選択された符号化テーブルにおいて当該ビットに対して設けられているコンテキストを用いてエントロピー復号する。
これによれば、三次元データ復号装置は、ビット毎にコンテキストを切り替えることで符号化効率を向上できる。
例えば、三次元データ復号装置は、エントロピー復号では、対象のノードに隣接する複数の隣接ノードの各々に三次元点が存在するかに基づき、複数の符号化テーブルから使用する符号化テーブルを選択する。これによれば、三次元データ復号装置は、隣接ノードに三次元点が存在するか否かに基づき符号化テーブルを切り替えることで符号化効率を向上できる。
例えば、三次元データ復号装置は、エントロピー復号では、複数の隣接ノードのうち三次元点が存在する隣接ノードの配置位置を示す配置パターンに基づき符号化テーブルを選択し、配置パターンのうち、回転により同一の配置パターンとなる配置パターンに対しては、同一の符号化テーブルを選択する。これによれば、三次元データ復号装置は、符号化テーブルの増加を抑制できる。
例えば、三次元データ復号装置は、エントロピー復号では、対象のノードが属する層に基づき、複数の符号化テーブルから使用する符号化テーブルを選択する。これによれば、三次元データ復号装置は、対象ノードが属する層に基づき符号化テーブルを切り替えることで符号化効率を向上できる。
例えば、三次元データ復号装置は、エントロピー復号では、対象のノードの法線ベクトルに基づき、複数の符号化テーブルから使用する符号化テーブルを選択する。これによれば、三次元データ復号装置は、法線ベクトルに基づき符号化テーブルを切り替えることで符号化効率を向上できる。
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１２）
本実施の形態では、オキュパンシー符号の符号化時における参照の制御方法について説明する。なお、以下では、主に三次元データ符号化装置の動作を説明するが、三次元データ復号装置においても同様の処理が行われてもよい。
図１３６及び図１３７は、本実施の形態に係る参照関係を示す図である、図１３６は、参照関係を８分木構造上で示す図であり、図１３７は、参照関係を空間領域上で示す図である。
本実施の形態では、三次元データ符号化装置は、符号化対象のノード（以下、対象ノードと呼ぶ）の符号化情報を符号化する際に、対象ノードが属する親ノード（ｐａｒｅｎｔ ｎｏｄｅ）内の各ノードの符号化情報を参照する。ただし、親ノードと同一層の他のノード（以下、親隣接ノード）内の各ノードの符号化情報は参照しない。つまり、三次元データ符号化装置は、親隣接ノードの参照を不可に設定する、又は参照を禁止にする。
なお、三次元データ符号化装置は、親ノードが属する親ノード（以下、祖父ノード（ｇｒａｎｄｐａｒｅｎｔ ｎｏｄｅ）と呼ぶ）内の符号化情報の参照を許可してもよい。つまり、三次元データ符号化装置は、対象ノードが属する親ノード及び祖父ノードの符号化情報を参照して対象ノードの符号化情報を符号化してもよい。
ここで符号化情報とは、例えばオキュパンシー符号である。三次元データ符号化装置は、対象ノードのオキュパンシー符号を符号化する際に、対象ノードが属する親ノード内の各ノードに点群が含まれるか否かを示す情報（以下、占有情報）を参照する。言い換えると、三次元データ符号化装置は、対象ノードのオキュパンシー符号を符号化する際に、親ノードのオキュパンシー符号を参照する。一方で、三次元データ符号化装置は、親隣接ノード内の各ノードの占有情報は参照しない。つまり、三次元データ符号化装置は、親隣接ノードのオキュパンシー符号を参照しない。また、三次元データ符号化装置は、祖父ノード内の各ノードの占有情報を参照してもよい。つまり、三次元データ符号化装置は、親ノード及び親隣接ノードの占有情報を参照してもよい。
例えば、三次元データ符号化装置は、対象ノードのオキュパンシー符号を符号化する際に、対象ノードが属する親ノード又は祖父ノードのオキュパンシー符号を用いて対象ノードのオキュパンシー符号をエントロピー符号化する際に用いる符号化テーブルを切替える。なお、この詳細は後述する。この際、三次元データ符号化装置は、親隣接ノードのオキュパンシー符号を参照しなくてもよい。これにより、三次元データ符号化装置は、対象ノードのオキュパンシー符号を符号化する際に、親ノード又は祖父ノードのオキュパンシー符号の情報に応じて適切に符号化テーブルを切替えることができるので、符号化効率を向上できる。また、三次元データ符号化装置は、親隣接ノードを参照しないことで、親隣接ノードの情報の確認処理、及びそれらを記憶するためのメモリ容量を抑制することができる。また、８分木の各ノードのオキュパンシー符号を深さ優先順にスキャンして符号化することが容易となる。
以下、親ノードのオキュパンシー符号を用いた符号化テーブル切替例について説明する。図１３８は、対象ノードと隣接参照ノードの例を示す図である。図１３９は、親ノードとノードとの関係を示す図である。図１４０は、親ノードのオキュパンシー符号の例を示す図である。ここで、隣接参照ノードとは、対象ノードに空間的に隣接するノードのうち、対象ノードの符号化の際に参照されるノードである。図１３８に示す例では、隣接ノードは、対象ノードと同一層に属するノードである。また、参照隣接ノードとして対象ブロックのｘ方向に隣接するノードＸと、ｙ方向に隣接するノードＹと、ｚ方向に隣接するノードＺとが用いられる。つまり、ｘ、ｙ、ｚの各方向においてそれぞれ１つの隣接ブロックが参照隣接ブロックに設定される。
なお、図１３９に示すノード番号は一例であり、ノード番号とノードの位置との関係はこれに限らない。また、図１４０では、下位ビットにノード０が割り当てられ、上位ビットにノード７が割り当てられているが、逆の順序で割り当てが行われてもよい。また、各ノードは任意のビットに割り当てられてもよい。
三次元データ符号化装置は、対象ノードのオキュパンシー符号をエントロピー符号化する際の符号化テーブルを、例えば下記式により決定する。
ＣｏｄｉｎｇＴａｂｌｅ＝（ＦｌａｇＸ＜＜２）＋（ＦｌａｇＹ＜＜１）＋（ＦｌａｇＺ）
ここで、ＣｏｄｉｎｇＴａｂｌｅは、対象ノードのオキュパンシー符号用の符号化テーブルを示し、値０～７のいずれかを示す。ＦｌａｇＸは、隣接ノードＸの占有情報であり、隣接ノードＸが点群を含む（占有）なら１を示し、そうでないなら０を示す。ＦｌａｇＹは、隣接ノードＹの占有情報であり、隣接ノードＹが点群を含む（占有）なら１を示し、そうでないなら０を示す。ＦｌａｇＺは、隣接ノードＺの占有情報であり、隣接ノードＺが点群を含む（占有）なら１を示し、そうでないなら０を示す。
なお、隣接ノードが占有であるか否かを示す情報は、親ノードのオキュパンシー符号にに含まれているため、三次元データ符号化装置は、親ノードのオキュパンシー符号に示される値を用いて符号化テーブルを選択してもよい。
以上により、三次元データ符号化装置は、対象ノードの隣接ノードに点群が含まれるか否かを示す情報を用いて符号化テーブルを切替えることで符号化効率を向上できる。
また、三次元データ符号化装置は、図１３８に示すように、親ノード内の対象ノードの空間位置に応じて隣接参照ノードを切替えてもよい。つまり、三次元データ符号化装置は、対象ノードの親ノード内の空間位置に応じて、複数の隣接ノードのうち、参照する隣接ノードを切り替えてもよい。
次に、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例を説明する。図１４１は、本実施の形態に係る三次元データ符号化装置２１００のブロック図である。図１４１に示す三次元データ符号化装置２１００は、８分木生成部２１０１と、幾何情報算出部２１０２と、符号化テーブル選択部２１０３と、エントロピー符号化部２１０４とを備える。
８分木生成部２１０１は、入力された三次元点（ポイントクラウド）から、例えば８分木を生成し、８分木に含まれる各ノードのオキュパンシー符号を生成する。幾何情報算出部２１０２は、対象ノードの隣接参照ノードが占有であるか否かを示す占有情報を取得する。例えば、幾何情報算出部２１０２は、対象ノードが所属する親ノードのオキュパンシー符号から隣接参照ノードの占有情報を取得する。なお、幾何情報算出部２１０２は、図１３８に示すように、対象ノードの親ノード内の位置に応じて隣接参照ノードを切替えてもよい。また、幾何情報算出部２１０２は、親隣接ノード内の各ノードの占有情報は参照しない。
符号化テーブル選択部２１０３は、幾何情報算出部２１０２で算出された隣接参照ノードの占有情報を用いて対象ノードのオキュパンシー符号のエントロピー符号化に用いる符号化テーブルを選択する。エントロピー符号化部２１０４は、選択された符号化テーブルを用いてオキュパンシー符号をエントロピー符号化することでビットストリームを生成する。なお、エントロピー符号化部２１０４は、選択された符号化テーブルを示す情報をビットストリームに付加してもよい。
図１４２は、本実施の形態に係る三次元データ復号装置２１１０のブロック図である。図１４２に示す三次元データ復号装置２１１０は、８分木生成部２１１１と、幾何情報算出部２１１２と、符号化テーブル選択部２１１３と、エントロピー復号部２１１４とを備える。
８分木生成部２１１１は、ビットストリームのヘッダ情報等を用いて、ある空間（ノード）の８分木を生成する。８分木生成部２１１１は、例えば、ヘッダ情報に付加されたある空間のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の大きさを用いて大空間（ルートノード）を生成し、その空間をｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向にそれぞれ２分割することで８個の小空間Ａ（ノードＡ０～Ａ７）を生成して８分木を生成する。また、対象ノードとしてノードＡ０～Ａ７が順に設定される。
幾何情報算出部２１１２は、対象ノードの隣接参照ノードが占有であるか否かを示す占有情報を取得する。例えば、幾何情報算出部２１１２は、対象ノードが所属する親ノードのオキュパンシー符号から隣接参照ノードの占有情報を取得する。なお、幾何情報算出部２１１２は、図１３８に示すように、対象ノードの親ノード内の位置に応じて隣接参照ノードを切替えてもよい。また、幾何情報算出部２１１２は、親隣接ノード内の各ノードの占有情報は参照しない。
符号化テーブル選択部２１１３は、幾何情報算出部２１１２で算出された隣接参照ノードの占有情報を用いて対象ノードのオキュパンシー符号のエントロピー復号に用いる符号化テーブル（復号テーブル）を選択する。エントロピー復号部２１１４は、選択された符号化テーブルを用いてオキュパンシー符号をエントロピー復号することで、三次元点を生成する。なお、符号化テーブル選択部２１１３は、ビットストリームに付加された、選択された符号化テーブルの情報を復号して取得し、エントロピー復号部２１１４は、取得された情報で示される符号化テーブルを用いてもよい。
ビットストリームに含まれるオキュパンシー符号（８ビット）の各ビットは、８個の小空間Ａ（ノードＡ０～ノードＡ７）にそれぞれ点群が含まれるか否かを示す。また更に、三次元データ復号装置は、小空間ノードＡ０を８個の小空間Ｂ（ノードＢ０～ノードＢ７）に分割して８分木を生成し、小空間Ｂの各ノードに点群が含まれるか否かを示す情報をオキュパンシー符号を復号して取得する。このように、三次元データ復号装置は、大空間から小空間へと８分木を生成しながら各ノードのオキュパンシー符号を復号する。
以下、三次元データ符号化装置及び三次元データ復号装置による処理の流れを説明する。図１４３は、三次元データ符号化装置におけ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、入力された三次元点群の一部又は全てが含まれる空間（対象ノード）を決定（定義）する（Ｓ２１０１）。次に、三次元データ符号化装置は、対象ノードを８分割して８個の小空間（ノード）を生成する（Ｓ２１０２）。次に、三次元データ符号化装置は、各ノードに点群が含まれるか否かに応じて対象ノードのオキュパンシー符号を生成する（Ｓ２１０３）。
次に、三次元データ符号化装置は、対象ノードの隣接参照ノードの占有情報を、対象ノードの親ノードのオキュパンシー符号から算出（取得）する（Ｓ２１０４）。次に、三次元データ符号化装置は、決定した対象ノードの隣接参照ノードの占有情報に基づき、エントロピー符号化に用いる符号化テーブルを選択する（Ｓ２１０５）。次に、三次元データ符号化装置は、選択した符号化テーブルを用いて対象ノードのオキュパンシー符号をエントロピー符号化する（Ｓ２１０６）。
さらに、三次元データ符号化装置は、各ノードをそれぞれ８分割し、各ノードのオキュパンシー符号を符号化するという処理を、ノードが分割できなくなるまで繰り返す（Ｓ２１０７）。つまり、ステップＳ２１０２～Ｓ２１０６までの処理が再帰的に繰り返される。
図１４４は、三次元データ復号装置における三次元データ復号方法のフローチャートである。まず、三次元データ復号装置は、ビットストリームのヘッダ情報を用いて復号する空間（対象ノード）を決定（定義）する（Ｓ２１１１）。次に、三次元データ復号装置は、対象ノードを８分割して８個の小空間（ノード）を生成する（Ｓ２１１２）。次に、三次元データ復号装置は、対象ノードの隣接参照ノードの占有情報を、対象ノードの親ノードのオキュパンシー符号から算出（取得）する（Ｓ２１１３）。
次に、三次元データ復号装置は、隣接参照ノードの占有情報に基づきエントロピー復号に用いる符号化テーブルを選択する（Ｓ２１１４）。次に、三次元データ復号装置は、選択した符号化テーブルを用いて対象ノードのオキュパンシー符号をエントロピー復号する（Ｓ２１１５）。
さらに、三次元データ復号装置は、各ノードをそれぞれ８分割し、各ノードのオキュパンシー符号を復号するという処理を、ノードが分割できなくなるまで繰り返す（Ｓ２１１６）。つまり、ステップＳ２１１２～Ｓ２１１５までの処理が再帰的に繰り返される。
次に、符号化テーブルの切替えの例を説明する。図１４５は、符号化テーブルの切替え例を示す図である。例えば、図１４５に示す符号化テーブル０のように、複数のオキュパンシー符号に同一のコンテキストモデルが適用されてもよい。また、各オキュパンシー符号に別々のコンテキストモデルが割り当てられてもよい。これにより、オキュパンシー符号の出現確率に応じてコンテキストモデルを割り当てることができるので、符号化効率を向上できる。また、オキュパンシー符号の出現頻度に応じて確率テーブルを更新するコンテキストモデルが用いられてもよい。または、確率テーブルを固定したコンテキストモデルが用いられてもよい。
なお、図１４５では、図１１９及び図１２０に示す符号化テーブルが用いられる例を示したが、図１２２及び図１２３に示す符号化テーブルが用いられてもよい。
以下、本実施の形態の変形例１について説明する。図１４６は、本変形例における参照関係を示す図である。上記実施の形態では、三次元データ符号化装置は、親隣接ノードのオキュパンシー符号を参照しないとしたが、親隣接ノードのオキュパンシー符号化を参照するか否かを、特定の条件に応じて切り替えてもよい。
例えば、三次元データ符号化装置は、８分木を幅優先でスキャンしながら符号化を行うときは、親隣接ノード内のノードの占有情報を参照して、対象ノードのオキュパンシー符号を符号化する。一方、三次元データ符号化装置は、８分木を深さ優先でスキャンしながら符号化するときは、親隣接ノード内のノードの占有情報の参照を禁止する。このように８分木のノードのスキャン順（符号化順）に応じて、適切に参照可能なノードを切替えることにより、符号化効率の向上と処理負荷の抑制を実現できる。
なお、三次元データ符号化装置は、８分木を幅優先で符号化したか、深さ優先で符号化したか等の情報をビットストリームのヘッダに付加してもよい。図１４７は、この場合のヘッダ情報のシンタックス例を示す図である。図１４７に示すｏｃｔｒｅｅ＿ｓｃａｎ＿ｏｒｄｅｒは、８分木の符号化順を示す符号化順情報（符号化順フラグ）である。例えば、ｏｃｔｒｅｅ＿ｓｃａｎ＿ｏｒｄｅｒが０の場合、幅優先を示し、１の場合は深さ優先を示す。これにより、三次元データ復号装置は、ｏｃｔｒｅｅ＿ｓｃａｎ＿ｏｒｄｅｒを参照することで、ビットストリームが幅優先及び深さ優先のどちらで符号化されたかを知ることができるので、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、親隣接ノードの参照を禁止するか否かを示す情報をビットストリームのヘッダ情報に付加してもよい。図１４８は、この場合のヘッダ情報のシンタックス例を示す図である。ｌｉｍｉｔ＿ｒｅｆｅｒ＿ｆｌａｇは、親隣接ノードの参照を禁止するか否かを示す禁止切替情報（禁止切替フラグ）である。例えば、ｌｉｍｉｔ＿ｒｅｆｅｒ＿ｆｌａｇが１の場合は親隣接ノードの参照を禁止することを示し、０の場合は参照制限なし（親隣接ノードの参照を許可する）を示す。
つまり、三次元データ符号化装置は、親隣接ノードの参照を禁止するか否かを決定し、上記決定の結果に基づき、親隣接ノードの参照を禁止するか、許可するかを切り替える。また、三次元データ符号化装置は、上記決定の結果であって、親隣接ノードの参照を禁止するか否かを示す禁止切替情報を含むビットストリームを生成する。
また、三次元データ復号装置は、親隣接ノードの参照を禁止するか否かを示す禁止切替情報をビットストリームから取得し、禁止切替情報に基づき、親隣接ノードの参照を禁止するか、許可するかを切り替える。
これにより三次元データ符号化装置は、親隣接ノードの参照を制御してビットストリームを生成できる。また、三次元データ復号装置は、親隣接ノードの参照が禁止されているか否かを示す情報をビットストリームのヘッダから取得できる。
また、本実施の形態では、親隣接ノードの参照を禁止する符号化処理の例としてオキュパンシー符号の符号化処理を例として記載したが、必ずしもこれに限らない。例えば、８分木のノードの他の情報を符号化する際にも同様の手法を適用可能である。例えば、ノードに付加された色、法線ベクトル、又は反射率等のその他の属性情報を符号化する際に、本実施の形態の手法を適用してもよい。また、符号化テーブル又は予測値を符号化する際にも同様の手法を適用できる。
次に、本実施の形態の変形例２について説明する。上記説明では、図１３８に示すように、３つの参照隣接ノードが用いられる例を示したが４つ以上の参照隣接ノードが用いられてもよい。図１４９は、対象ノード及び参照隣接ノードの例を示す図である。
例えば、三次元データ符号化装置は、図１４９に示す対象ノードのオキュパンシー符号をエントロピー符号化する際の符号化テーブルを、例えば下記式により算出する。
ＣｏｄｉｎｇＴａｂｌｅ＝（ＦｌａｇＸ０＜＜３）＋（ＦｌａｇＸ１＜＜２）＋（ＦｌａｇＹ＜＜１）＋（ＦｌａｇＺ）
ここで、ＣｏｄｉｎｇＴａｂｌｅは、対象ノードのオキュパンシー符号用の符号化テーブルを示し、値０～１５のいずれかを示す。ＦｌａｇＸＮは、隣接ノードＸＮ（Ｎ＝０．．１）の占有情報であり、隣接ノードＸＮが点群を含む（占有）なら１を示し、そうでないなら０を示す。ＦｌａｇＹは、隣接ノードＹの占有情報であり、隣接ノードＹが点群を含む（占有）なら１を示し、そうでないなら０を示す。ＦｌａｇＺは、隣接ノードＺの占有情報であり、隣接ノードＺが点群を含む（占有）なら１を示し、そうでないなら０を示す。
この際、もし隣接ノード、例えば図１４９の隣接ノードＸ０が参照不可（参照禁止）の場合は、三次元データ符号化装置は、代替値として１（占有）、又は、０（非占有）のような固定値を用いてもよい。
図１５０は、対象ノード及び隣接ノードの例を示す図である。図１５０に示すように、隣接ノードが参照不可（参照禁止）の場合は、対象ノードの祖父ノードのオキュパンシー符号を参照して、隣接ノードの占有情報を算出してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、図１５０に示す隣接ノードＸ０の代わりに、隣接ノードＧ０の占有情報を用いて上式のＦｌａｇＸ０を算出し、算出したＦｌａｇＸ０を用いて符号化テーブルの値を決定してもよい。なお、図１５０に示す隣接ノードＧ０は、祖父ノードのオキュパンシー符号で占有か否かが判別できる隣接ノードである。隣接ノードＸ１は、親ノードのオキュパンシー符号で占有か否かが判別できる隣接ノードである。
以下、本実施の形態の変形例３について説明する。図１５１及び図１５２は、本変形例に係る参照関係を示す図である、図１５１は、参照関係を８分木構造上で示す図であり、図１５２は、参照関係を空間領域上で示す図である。
本変形例では、三次元データ符号化装置は、符号化対象のノード（以下、対象ノード２と呼ぶ）の符号化情報を符号化する際に、対象ノード２が属する親ノード内の各ノードの符号化情報を参照する。つまり、三次元データ符号化装置は、複数の隣接ノードのうち、対象ノードと親ノードが同一である第１ノードの子ノードの情報（例えば占有情報）の参照を許可する。例えば、三次元データ符号化装置は、図１５１に示す対象ノード２のオキュパンシー符号を符号化する際に、対象ノード２が属する親ノード内に存在するノード、例えば、図１５１に示す対象ノードのオキュパンシー符号を参照する。図１５１に示す対象ノードのオキュパンシー符号は、図１５２に示すように、例えば、対象ノード２に隣接する対象ノード内の各ノードが占有であるか否かを表している。よって、三次元データ符号化装置は、対象ノードのより細かい形状に応じて対象ノード２のオキュパンシー符号の符号化テーブルを切替えることができるので符号化効率を向上できる。
三次元データ符号化装置は、対象ノード２のオキュパンシー符号をエントロピー符号化する際の符号化テーブルを、例えば下記式により算出してもよい。
ＣｏｄｉｎｇＴａｂｌｅ＝（ＦｌａｇＸ１＜＜５）＋（ＦｌａｇＸ２＜＜４）＋（ＦｌａｇＸ３＜＜３）＋（ＦｌａｇＸ４＜＜２）＋（ＦｌａｇＹ＜＜１）＋（ＦｌａｇＺ）
ここで、ＣｏｄｉｎｇＴａｂｌｅは、対象ノード２のオキュパンシー符号用の符号化テーブルを示し、値０～６３のいずれかを示す。ＦｌａｇＸＮは、隣接ノードＸＮ（Ｎ＝１．．４）の占有情報であり、隣接ノードＸＮが点群を含む（占有）なら１を示し、そうでないなら０を示す。ＦｌａｇＹは、隣接ノードＹの占有情報であり、隣接ノードＹが点群を含む（占有）なら１を示し、そうでないなら０を示す。ＦｌａｇＺは、隣接ノードＹの占有情報であり、隣接ノードＺが点群を含む（占有）なら１を示し、そうでないなら０を示す。
なお、三次元データ符号化装置は、符号化テーブルの算出方法を親ノード内における対象ノード２のノード位置に応じて変更してもよい。
また、三次元データ符号化装置は、親隣接ノードの参照が禁止されていない場合、親隣接ノード内の各ノードの符号化情報を参照してよい。例えば、親隣接ノードの参照が禁止されていない場合、対象ノードと親ノードが異なる第３ノードの子ノードの情報（例えば占有情報）の参照が許可される。例えば、図１５０に示す例では、三次元データ符号化装置は、対象ノードと親ノードが異なる隣接ノードＸ０のオキュパンシー符号を参照して、隣接ノードＸ０の子ノードの占有情報を取得する。三次元データ符号化装置は、取得した隣接ノードＸ０の子ノードの占有情報に基づき、対象ノードのオキュパンシー符号のエントロピー符号化に用いる符号化テーブルを切替える。
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、三次元データに含まれる複数の三次元点のＮ（Ｎは２以上の整数）分木構造に含まれる対象ノードの情報（例えばオキュパンシー符号）を符号化する。図１３６及び図１３７に示すように、三次元データ符号化装置は、上記符号化では、対象ノードと空間的に隣接する複数の隣接ノードのうち、対象ノードと親ノードが同一である第１ノードの情報（例えば占有情報）の参照を許可し、対象ノードと親ノードが異なる第２ノードの情報（例えば占有情報）の参照を禁止する。言い換えると、三次元データ符号化装置は、上記符号化では、親ノードの情報（例えばオキュパンシー符号）の参照を許可し、親ノードと同一層の他のノード（親隣接ノード）の情報（例えばオキュパンシー符号）の参照を禁止する。
これによれば、当該三次元データ符号化装置は、対象ノードと空間的に隣接する複数の隣接ノードのうち、対象ノードと親ノードが同一である第１ノードの情報の参照することで符号化効率を向上できる。また、当該三次元データ符号化装置は、複数の隣接ノードのうち、対象ノードと親ノードが異なる第２ノードの情報の参照をしないことにより、処理量を低減できる。このように、当該三次元データ符号化装置は、符号化効率を向上できるとともに、処理量を低減できる。
例えば、三次元データ符号化装置は、さらに、第２ノードの情報の参照を禁止するか否かを決定し、上記符号化では、上記決定の結果に基づき、第２ノードの情報の参照を禁止するか、許可するかを切り替える。三次元データ符号化装置は、さらに、上記決定の結果であって、第２ノードの情報の参照を禁止するか否かを示す禁止切替情報（例えば、図１４８に示すｌｉｍｉｔ＿ｒｅｆｅｒ＿ｆｌａｇ）を含むビットストリームを生成する。
これによれば、当該三次元データ符号化装置は、第２ノードの情報の参照を禁止するか否かを切り替えることができる。また、三次元データ復号装置は、禁止切替情報を用いて適切に復号処理を行うことができる。
例えば、対象ノードの情報は、対象ノードに属する子ノードの各々に三次元点が存在するか否かを示す情報（例えオキュパンシー符号）であり、第１ノードの情報は、第１ノードに三次元点が存在するか否かを示す情報（第１ノードの占有情報）であり、第２ノードの情報は、第２ノードに三次元点が存在するか否かを示す情報（第２ノードの占有情報）である。
例えば、三次元データ符号化装置は、上記符号化では、第１ノードに三次元点が存在するか否かに基づき、符号化テーブルを選択し、選択された符号化テーブルを用いて、対象ノードの情報（例えばオキュパンシー符号）をエントロピー符号化する。
例えば、三次元データ符号化装置は、上記符号化では、図１５１及び図１５２に示すように、複数の隣接ノードのうち、第１ノードの子ノードの情報（例えば占有情報）の参照を許可する。
これによれば、当該三次元データ符号化装置は、隣接ノードのより詳細な情報を参照することができるので符号化効率を向上できる。
例えば、三次元データ符号化装置は、図１３８に示すように、上記符号化では、対象ノードの親ノード内の空間位置に応じて、複数の隣接ノードのうち、参照する隣接ノードを切り替える。
これによれば、当該三次元データ符号化装置は、対象ノードの親ノード内の空間位置に応じて、適切な隣接ノードを参照できる。
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、三次元データに含まれる複数の三次元点のＮ（Ｎは２以上の整数）分木構造に含まれる対象ノードの情報（例えばオキュパンシー符号）を復号する。図１３６及び図１３７に示すように、三次元データ復号装置は、上記復号では、対象ノードと空間的に隣接する複数の隣接ノードのうち、対象ノードと親ノードが同一である第１ノードの情報（例えば占有情報）の参照を許可し、対象ノードと親ノードが異なる第２ノードの情報（例えば占有情報）の参照を禁止する。言い換えると、三次元データ復号装置は、上記復号では、親ノードの情報（例えばオキュパンシー符号）の参照を許可し、親ノードと同一層の他のノード（親隣接ノード）の情報（例えばオキュパンシー符号）の参照を禁止する。
これによれば、当該三次元データ復号装置は、対象ノードと空間的に隣接する複数の隣接ノードのうち、対象ノードと親ノードが同一である第１ノードの情報の参照することで符号化効率を向上できる。また、当該三次元データ復号装置は、複数の隣接ノードのうち、対象ノードと親ノードが異なる第２ノードの情報の参照をしないことにより、処理量を低減できる。このように、当該三次元データ復号装置は、符号化効率を向上できるとともに、処理量を低減できる。
例えば、三次元データ復号装置は、さらに、第２ノードの情報の参照を禁止するか否かを示す禁止切替情報（例えば、図１４８に示すｌｉｍｉｔ＿ｒｅｆｅｒ＿ｆｌａｇ）をビットストリームから取得し、上記復号では、禁止切替情報に基づき、第２ノードの情報の参照を禁止するか、許可するかを切り替える。
これによれば、当該三次元データ復号装置は、禁止切替情報を用いて適切に復号処理を行うことができる。
例えば、対象ノードの情報は、対象ノードに属する子ノードの各々に三次元点が存在するか否かを示す情報（例えオキュパンシー符号）であり、第１ノードの情報は、第１ノードに三次元点が存在するか否かを示す情報（第１ノードの占有情報）であり、第２ノードの情報は、第２ノードに三次元点が存在するか否かを示す情報（第２ノードの占有情報）である。
例えば、三次元データ復号装置は、上記復号では、第１ノードに三次元点が存在するか否かに基づき、符号化テーブルを選択し、選択された符号化テーブルを用いて、対象ノードの情報（例えばオキュパンシー符号）をエントロピー復号する。
例えば、三次元データ復号装置は、上記復号では、図１５１及び図１５２に示すように、複数の隣接ノードのうち、第１ノードの子ノードの情報（例えば占有情報）の参照を許可する。
これによれば、当該三次元データ復号装置は、隣接ノードのより詳細な情報を参照することができるので符号化効率を向上できる。
例えば、三次元データ復号装置は、図１３８に示すように、上記復号では、対象ノードの親ノード内の空間位置に応じて、複数の隣接ノードのうち、参照する隣接ノードを切り替える。
これによれば、当該三次元データ復号装置は、対象ノードの親ノード内の空間位置に応じて、適切な隣接ノードを参照できる。
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１３）
以下では、主に三次元データ符号化装置の動作を説明するが、三次元データ復号装置においても同様の処理が行われてもよい。
本実施の形態では、三次元データ符号化装置は、入力された三次元点群（Ｐｏｉｎｔ Ｃｌｏｕｄ）を８分木構造で符号化する場合に、８分木に含まれるリーフが１個の三次元点を持つまで分割を繰り返し符号化する場合は、８分木の各リーフが１個の三次元点を含むか、１個以上の三次元点を含むかを示すモード情報をビットストリームに付加する。また、三次元データ符号化装置は、モード情報が真の場合（８分木の各リーフが１個の三次元点を含む場合）は、リーフに関わるリーフ情報を符号化せず、モード情報が偽の場合（８分木の各リーフが１個以上の三次元点を含む場合）は、リーフに関わるリーフ情報を符号化する。
ここでリーフ情報とは、例えば、リーフ内に何個の三次元点が含まれるかを示す情報、或いは又は図６１～図６７に記載したように、リーフに含まれる三次元点の相対座標等を示す情報、又は、その両方を含む。これにより、８分木の各リーフが１個の三次元点を含む場合は、リーフ情報をリーフ毎に符号化する必要がないので、符号化効率を向上できる。また、三次元データ符号化装置は、８分木の各リーフが１個以上の三次元点を含む場合は、リーフ情報を適切に符号化してビットストリームに付加する。これにより、三次元データ復号装置は、リーフ情報を用いてリーフ内の三次元点を正しく復元することが可能となる。
図１５３は、本実施の形態に係るビットストリームのヘッダ情報のシンタックス例を示す図である。このヘッダ情報は、例えば、ＷＬＤ、ＳＰＣ又はＶＬＭ等のヘッダ情報である。図１５３に示すｓｉｎｇｌｅ＿ｐｏｉｎｔ＿ｐｅｒ＿ｌｅａｆは、８分木の各リーフが１個の三次元点を含むか、１個以上の三次元点を含むかを示す情報である。ここで、８分木の各リーフが１個の三次元点を含むとは、８分木に含まれる全てのリーフが１個の三次元点を含む（つまり、２個以上の三次元点を含むリーフが存在しない）ことを意味する。なお、ここでの８分木とは、例えば、モード情報が付加される単位の８分木であり、例えば、ＷＬＤ、ＳＰＣ又はＶＬＭ等に対応する８分木である。
また、８分木の各リーフが１個以上の三次元点を含むとは、８分木に含まれる複数のリーフのうち少なくとも一つが２個以上の三次元点を含むことを意味する。つまり、複数のリーフのうち、一部のリーフは２個以上の三次元点を含み、残りのリーフは１個の三次元点を含んでもよい。
例えば、モード情報の値が１である場合は、各リーフが１個の三次元点を含むことを示し、モード情報の値が０である場合は、各リーフが１個以上の三次元点を含むことを示す。なお、三次元データ符号化装置は、８分木に含まれる全てのリーフが１個の三次元点を含む場合でも、モード情報（ｓｉｎｇｌｅ＿ｐｏｉｎｔ＿ｐｅｒ＿ｌｅａｆ）を０に設定してもよい。
図１５４は、モード情報が１の場合の８分木の構成例を示す図である。図１５４に示すように、モード情報が１の場合、各リーフは１個の三次元点を含む。図１５５は、モード情報が０の場合の８分木の構成例を示す図である。図１５５に示すように、モード情報が０の場合、各リーフは１個又は２個以上の三次元点を含む。
なお、リーフに２個以上の三次元点が含まれる場合、例えば、リーフ内の三次元点の座標がそれぞれ異なる。または、リーフ内の三次元点の座標は同一であり、色又は反射率などの属性情報（つまり情報の種類）が異なる。または、リーフ内の三次元点の座標と属性情報との両方が異なってもよい。
次に、リーフ情報のシンタックス例を説明する。なお、上記では、モード情報がビットストリームのヘッダに付加される例を述べたが、モード情報がヘッダに付加されず、規格又は規格のプロファイル或いはレベル等により８分木の各リーフが１個の三次元点を含むか、１個以上の三次元点を含むかが規定されてもよい。この場合、三次元データ復号装置は、例えば、ビットストリームに含まれる規格情報を参照して、８分木の各リーフが１個の三次元点を含むか、１個以上の三次元点を含むかを判定することで、ビットストリームを正しく復元できる。
図１５６は、８分木に含まれる各ノードの情報のシンタックス例を示す図である。図１５６に示すｉｓｌｅａｆは、ノードがリーフであるか否かを示すフラグである。ｉｓｌｅａｆが１の場合、ノードがリーフであることを示す。ｉｓｌｅａｆが０の場合、ノードがリーフでないことを示す。
なお、ノードがリーフであるか否かを示す情報はヘッダに付加されなくてもよい。この場合、三次元データ復号装置は、別の方法でノードがリーフであるか否かを判定する。例えば、三次元データ復装置は、８分木の各ノードをこれ以上分割できないサイズまで分割したかを判定し、真であればノードがリーフであると判定してもよい。これにより、ノードがリーフであるか否かを示すフラグを符号化する必要がなくなり、ヘッダの符号量を削減できる。
図１５６に示すｎｕｍ＿ｐｏｉｎｔ＿ｐｅｒ＿ｌｅａｆは、リーフ情報であり、リーフに含まれる三次元点の数を示す。このｎｕｍ＿ｐｏｉｎｔ＿ｐｅｒ＿ｌｅａｆは、ｓｉｎｇｌｅ＿ｐｏｉｎｔ＿ｐｅｒ＿ｌｅａｆ＝＝０の場合に符号化され、ｓｉｎｇｌｅ＿ｐｏｉｎｔ＿ｐｅｒ＿ｌｅａｆ＝＝１の場合には符号化されない。
なお、三次元データ符号化装置は、ｎｕｍ＿ｐｏｉｎｔ＿ｐｅｒ＿ｌｅａｆをエントロピー符号化によって符号化してもよい。また、その際、三次元データ符号化装置は、複数の符号化テーブルを切替えながら符号化を行ってもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、ｎｕｍ＿ｐｏｉｎｔ＿ｐｅｒ＿ｌｅａｆの先頭ビットを符号化テーブルＡを用いて算術符号化し、残りのビットを符号化テーブルＢを用いて算術符号化してもよい。
上記のように、三次元データ符号化装置は、ビットストリームのヘッダに８分木の各リーフが１個の三次元点を含むか、１個以上の三次元点を含むかを示すモード情報を付加し、モード情報の値に応じてリーフ情報（リーフに含まれる三次元点の数を示す情報）を符号化するか否かを切替えてもよい。また、三次元データ符号化装置は、リーフ情報として、リーフに含まれる三次元点の位置情報を符号化してもよい。
なお、三次元データ符号化装置は、上記方法で生成されたｓｉｎｇｌｅ＿ｐｏｉｎｔ＿ｐｅｒ＿ｌｅａｆ、ｉｓｌｅａｆ、及びｎｕｍ＿ｐｏｉｎｔ＿ｐｅｒ＿ｌｅａｆをエントロピー符号化してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、各値を二値化したうえで算術符号化する。
また、本実施の形態では、８分木構造を例に示したが、必ずしもこれに限らず、４分木、１６分木等のＮ分木構造に上記手法を適用してもよい。
また、三次元データ符号化装置は、同一リーフ内の２個以上の三次元点の位置情報をリーフ情報としてそれぞれ符号化する場合に、各三次元点の持つ属性情報（色又は反射率等）もそれぞれ符号化してもよい。この場合、各三次元点の位置情報と各三次元点の属性情報とが紐付けられてもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、同一リーフ内の２点Ａ、Ｂの位置情報をリーフ情報としてそれぞれ符号化する場合は、２点Ａ、Ｂの両方の属性情報も符号化し、ビットストリームに付加してもよい。つまり、リーフ情報は、点Ａの位置情報と、点Ａの属性情報と、点Ｂの位置情報と、点Ｂの属性情報とを含んでもよい。また、２点Ａ、Ｂの位置情報で各属性情報を紐付けしてもよい。
また、三次元データ符号化装置は、同一リーフ内のＭ個以上の三次元点の位置情報を丸めてＮ個（Ｎ＜Ｍ）の三次元点の位置情報として符号化してもよい。この場合、三次元データ符号化装置は、Ｍ個以上の三次元点のＭ個以上の属性情報を例えば平均化等で丸めてＮ個の属性情報を生成し、生成したＮ個の属性情報を符号化してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、同一リーフ内の２点Ａ、Ｂの位置情報を丸めて１点として符号化してもよい。この場合、三次元データ符号化装置は、２点Ａ、Ｂの属性情報を例えば平均化等で丸めて１点の属性情報を算出し、算出した属性情報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符号化装置及び三次元データ復号装置の処理の流れを説明する。図１５７は、本実施の形態に係る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、８分木の各リーフが１個の三次元点を含むように符号化を行うか、８分木の各リーフが１個以上の三次元点を含むように符号化を行うかを決定する（Ｓ２２０１）。例えば、三次元データ符号化装置は、入力された三次元点群をロスレス（ｌｏｓｓｌｅｓｓ）符号化するか否かに応じて、８分木の各リーフが１個の三次元点を含むように符号化を行うか、８分木の各リーフが１個以上の三次元点を含むように符号化を行うかを決定してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、入力された三次元点群をロスレス符号化する場合には、８分木の各リーフが１個の三次元点を含むように符号化を行うと決定する。または、三次元データ符号化装置は、入力された三次元点の全ての座標が異なり、かつ、三次元点がそれぞれ別々のリーフに含まれるように符号化するか否かに基づき、８分木の各リーフが１個の三次元点を含むように符号化を行うか、８分木の各リーフが１個以上の三次元点を含むように符号化を行うかを決定してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、複数の三次元点に座標が同一の三次元点が含まれる場合には、８分木の各リーフが１個以上の三次元点を含むように符号化を行うと決定してもよい。
三次元データ符号化装置は、８分木の各リーフが１個の三次元点を含むように符号化を行うと決定した場合（Ｓ２２０１でＹｅｓ）、モード情報を８分木の各リーフが１個の三次元点を含むことを示す値（ｓｉｎｇｌｅ＿ｐｏｉｎｔ＿ｐｅｒ＿ｌｅａｆ＝１）に設定し、当該モード情報をヘッダに付加する（Ｓ２２０２）。
三次元データ符号化装置は、８分木の各リーフが１個以上の三次元点を含むように符号化を行うと決定した場合（Ｓ２２０１でＮｏ）、モード情報を８分木の各リーフが１個以上の三次元点を含むことを示す値（ｓｉｎｇｌｅ＿ｐｏｉｎｔ＿ｐｅｒ＿ｌｅａｆ＝０）に設定し、当該モード情報をヘッダに付加する（Ｓ２２０３）。
次に、三次元データ符号化装置は、ルートノードを８分木に分割することで８分木構造を生成する（Ｓ２２０４）。このとき、三次元データ符号化装置は、モード情報により８分木の各リーフが１個の三次元点を含むことが示される場合には、８分木の各リーフが１個の三次元点を含むように８分木を生成し、モード情報により８分木の各リーフが１個以上の三次元点を含むことが示される場合には、８分木の各リーフが１個以上の三次元点を含むように８分木を生成する。
次に、三次元データ符号化装置は、処理対象の対象ノードを選択し、対象ノードがリーフであるか否かを判定する（Ｓ２２０５）。対象ノードがリーフであり（Ｓ２２０５でＹｅｓ）、かつ、モード情報が８分木の各リーフが１個以上の三次元点を含むことを示す（ｓｉｎｇｌｅ＿ｐｏｉｎｔ＿ｐｅｒ＿ｌｅａｆ＝０）場合（Ｓ２２０６でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は、リーフに含まれる三次元点の数等を示すリーフ情報を符号化する（Ｓ２２０７）。
一方、対象ノードがリーフであり（Ｓ２２０５でＹｅｓ）、かつ、モード情報が８分木の各リーフが１個の三次元点を含むことを示す（ｓｉｎｇｌｅ＿ｐｏｉｎｔ＿ｐｅｒ＿ｌｅａｆ＝１）場合（Ｓ２２０６でＮｏ）、三次元データ符号化装置は、リーフに含まれる三次元点の数等を示すリーフ情報を符号化しない。
また、対象ノードがリーフでない場合（Ｓ２２０５でＮｏ）、三次元データ符号化装置は、対象ノードのオキュパンシー符号を符号化する（Ｓ２２０８）。
全てのノードの処理が完了していない場合（Ｓ２２０９でＮｏ）、三次元データ符号化装置は、次の対象ノードを選択し、選択した対象ノードに対してステップＳ２２０５以降の処理を行う。全てのノードの処理が完了した場合（Ｓ２２０９でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は、処理を終了する。
図１５８は、本実施の形態に係る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、ビットストリームに含まれるヘッダ内のモード情報（ｓｉｎｇｌｅ＿ｐｏｉｎｔ＿ｐｅｒ＿ｌｅａｆ）を復号する（Ｓ２２１１）。
次に三次元データ復号装置は、ビットストリームに含まれるヘッダ情報等を用いて、ある空間（ノード）の８分木を生成する（Ｓ２２１２）。例えば、三次元データ復号装置は、ヘッダ情報に付加されたある空間のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の大きさを用いて大空間（ルートノード）を生成する。次に、三次元データ復号装置は、その空間をｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向にそれぞれ２分割することで８個の小空間Ａ（ノードＡ０～Ａ７）を生成することで８分木を生成する。三次元データ復号装置は、同様にノードＡ０～Ａ７を更に８個の小空間に分割する。また、三次元データ復号装置は、図１５８に示す処理により、各ノードのオキュパンシー符号の復号と、リーフ情報の復号とを順に行う。
具体的には、三次元データ復号装置は、処理対象の対象ノードを選択し、対象ノードがリーフであるか否かを判定する（Ｓ２２１３）。対象ノードがリーフであり（Ｓ２２１３でＹｅｓ）、かつ、モード情報が８分木の各リーフが１個以上の三次元点を含むことを示す（ｓｉｎｇｌｅ＿ｐｏｉｎｔ＿ｐｅｒ＿ｌｅａｆ＝０）場合（Ｓ２２１４でＹｅｓ）、三次元データ復号装置は、リーフに含まれる三次元点の数等を示すリーフ情報を復号する（Ｓ２２１５）。
一方、対象ノードがリーフであり（Ｓ２２１３でＹｅｓ）、かつ、モード情報が８分木の各リーフが１個の三次元点を含むことを示す（ｓｉｎｇｌｅ＿ｐｏｉｎｔ＿ｐｅｒ＿ｌｅａｆ＝１）場合（Ｓ２２１４でＮｏ）、三次元データ復号装置は、リーフに含まれる三次元点の数等を示すリーフ情報を復号しない。
また、対象ノードがリーフでない場合（Ｓ２２１３でＮｏ）、三次元データ復号装置は、対象ノードのオキュパンシー符号を復号する（Ｓ２２１６）。
全てのノードの処理が完了していない場合（Ｓ２２１７でＮｏ）、三次元データ復号装置は、次の対象ノードを選択し、選択した対象ノードに対してステップＳ２２１３以降の処理を行う。全てのノードの処理が完了した場合（Ｓ２２１７でＹｅｓ）、三次元データ復号装置は、処理を終了する。
以下、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１５９は、本実施の形態に係る三次元データ符号化装置２２００の構成を示すブロック図である。図１５９に示す三次元データ符号化装置２２００は、８分木生成部２２０１と、モード決定部２２０２と、エントロピー符号化部２２０３とを備える。
８分木生成部２２０１は、入力された三次元点（ポイントクラウド）から、例えば８分木を生成し、８分木に含まれる各ノードのオキュパンシー符号及びリーフ情報を生成する。モード決定部２２０２は、８分木の各リーフが１個の三次元点を含むように符号化するか、８分木の各リーフが１個以上の三次元点を含むように符号化するかを決定し、決定した結果を示すモード情報を生成する。つまり、モード決定部２２０２は、ｓｉｎｇｌｅ＿ｐｏｉｎｔ＿ｐｅｒ＿ｌｅａｆの値を設定する。
エントロピー符号化部２２０３は、モード情報に応じてリーフ情報の符号化を行うことでビットストリームを生成する。また、エントロピー符号化部２２０３は、リーフ情報（ｓｉｎｇｌｅ＿ｐｏｉｎｔ＿ｐｅｒ＿ｌｅａｆ）をビットストリームに付加する。
図１６０は、本実施の形態に係る三次元データ復号装置２２１０の構成を示すブロック図である。図１６０に示す三次元データ復号装置２２１０は、８分木生成部２２１１と、モード情報復号部２２１２と、エントロピー復号部２２１３とを備える。
８分木生成部２２１１は、ビットストリームのヘッダ情報等を用いて、ある空間（ノード）の８分木を生成する。例えば、８分木生成部２２１１は、ヘッダ情報に付加されたある空間のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の大きさを用いて大空間（ルートノード）を生成し、その空間をｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向にそれぞれ２分割することで８個の小空間Ａ（ノードＡ０～Ａ７）を生成して８分木を生成する。また、８分木生成部２２１１は、同様にノードＡ０～Ａ７の各々を更に８個の小空間に分割する。このように、８分木生成部２２１１は８分木の生成を繰り返す。
モード情報復号部２２１２は、ビットストリームのヘッダ情報からモード情報（ｓｉｎｇｌｅ＿ｐｏｉｎｔ＿ｐｅｒ＿ｌｅａｆ）を復号する。なお、モード情報復号部２２１２は、エントロピー復号部２２１３に含まれてもよい。
エントロピー復号部２２１３は、復号されたモード情報に応じてオキュパンシー符号及びリーフ情報を復号し、復号されたオキュパンシー符号及びリーフ情報を用いて三次元点を生成する。
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１６１に示す処理を行う。まず、三次元データ符号化装置は、三次元データに含まれる複数の三次元点のＮ（Ｎは２以上の整数）分木構造に含まれるリーフが、１個の三次元点を含むか、２個以上の三次元点を含むかを示す第１情報（モード情報）をビットストリームに付加する（Ｓ２２２１）。つまり、三次元データ符号化装置は、第１情報を符号化する。
第１情報によりリーフが１個の三次元点を含むことが示される場合（Ｓ２２２２でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は、リーフが１個の三次元点を含むようにＮ分木構造を生成し（Ｓ２２２３）、当該Ｎ分木構造を符号化する（Ｓ２２２４）。
一方、第１情報によりリーフが２個以上の三次元点を含むことが示される場合、リーフが２個以上の三次元点を含むようにＮ分木構造を生成し（Ｓ２２２５）、当該Ｎ分木構造を符号化する（Ｓ２２２６）。
これによれば、三次元データ符号化装置は、リーフが１個の三次元点を含む木構造と、リーフが２個以上の三次元点を含む木構造とを選択的に用いることができる。これにより、三次元データ符号化装置は、符号化効率を向上できる。
例えば、三次元データ符号化装置は、第１情報によりリーフが２個以上の三次元点を含むことが示される場合、リーフに関する第２情報（リーフ情報）をビットストリームに付加し、第１情報によりリーフが１個の三次元点を含むことが示される場合、リーフ情報をビットストリームに付加しない。
これによれば、三次元データ符号化装置は、リーフが１個の三次元点を含む場合には第２情報をビットストリームに付加しないことにより、符号化効率を向上できる。
例えば、第２情報は、リーフに含まれる三次元点の個数を示す。
例えば、第１情報は複数のリーフで共通に用いられる。例えば、第１情報はＮ分木構造に含まれる全て又は一部のリーフで共通に用いられる。つまり、第１情報は、Ｎ分木構造に含まれる複数のリーフが、１個の三次元点を含むか、２個以上の三次元点を含むかを示す。三次元データ符号化装置は、第１情報により複数のリーフが１個の三次元点を含むことが示される場合、複数のリーフが１個の三次元点を含むようにＮ分木構造を生成し、当該Ｎ分木構造を符号化する。三次元データ符号化装置は、第１情報により複数のリーフが２個以上の三次元点を含むことが示される場合、複数のリーフが２個以上の三次元点を含むようにＮ分木構造を生成し、当該Ｎ分木構造を符号化する。
これによれば、三次元データ符号化装置は、単一の第１情報により複数のリーフの形式を制御できるので符号化効率を向上できる。
例えば、リーフに含まれる２個以上の三次元点は異なる空間座標を有する。つまり、第２情報は、リーフに含まれる２個以上の三次元点の各々の座標を示してもよい。
例えば、リーフに含まれる２個以上の三次元点は同一の空間座標を有し、異なる属性情報を有する。つまり、第２情報は、リーフに含まれる２個以上の三次元点の各々の属性情報を示してもよい。
例えば、リーフに含まれる２個以上の三次元点の各々は、座標情報と属性情報とを有する。つまり、第２情報は、リーフに含まれる２個以上の三次元点の各々の座標及び属性情報を示してもよい。
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１６２に示す処理を行う。まず、三次元データ復号装置は、三次元データに含まれる複数の三次元点のＮ（Ｎは２以上の整数）分木構造に含まれるリーフが、１個の三次元点を含むか、２個以上の三次元点を含むかを示す第１情報（モード情報）をビットストリームから復号する（Ｓ２２３１）。つまり、三次元データ復号装置は、ビットストリームから第１情報を取得する。
第１情報によりリーフが１個の三次元点を含むことが示される場合（Ｓ２２３２でＹｅｓ）、三次元データ復号装置は、リーフが１個の三次元点を含むようにＮ分木構造を復号する（Ｓ２２３３）。一方、第１情報によりリーフが２個以上の三次元点を含むことが示される場合（Ｓ２２３２でＮｏ）、リーフが２個以上の三次元点を含むようにＮ分木構造を復号する（Ｓ２２３４）。ここで、リーフが１個の三次元点を含むようにＮ分木構造を復号するとは、例えば、リーフには１個の三次元点しか含まれないという前提に基づいて生成されたルールに基づいて、ビットストリームに含まれる情報を解析することである。同様に、リーフが２個以上の三次元点を含むようにＮ分木構造を復号するとは、例えば、リーフには２個以上の三次元点を含む場合があるという前提に基づいて生成されたルールに基づいて、ビットストリームに含まれる情報を解析することである。
これによれば、三次元データ復号装置は、リーフが１個の三次元点を含む木構造と、リーフが２個以上の三次元点を含む木構造とを選択的に用いることができる。これにより、三次元データ復号装置は、符号化効率を向上できる。
例えば、三次元データ復号装置は、第１情報によりリーフが２個以上の三次元点を含むことが示される場合、リーフに関する第２情報（リーフ情報）をビットストリームから復号（取得）し、第１情報によりリーフが１個の三次元点を含むことが示される場合、リーフ情報をビットストリームから復号（取得）しない。
これによれば、リーフが１個の三次元点を含む場合には第２情報がビットストリームに付加されなくてもよいので、符号化効率を向上できる。
例えば、第２情報は、リーフに含まれる三次元点の個数を示す。
例えば、第１情報は複数のリーフで共通に用いられる。例えば、第１情報はＮ分木構造に含まれる全て又は一部のリーフで共通に用いられる。つまり、第１情報は、Ｎ分木構造に含まれる複数のリーフが、１個の三次元点を含むか、２個以上の三次元点を含むかを示す。三次元データ復号装置は、第１情報により複数のリーフが１個の三次元点を含むことが示される場合、複数のリーフが１個の三次元点を含むようにＮ分木構造を復号する。三次元データ復号装置は、第１情報により複数のリーフが２個以上の三次元点を含むことが示される場合、複数のリーフが２個以上の三次元点を含むようにＮ分木構造を復号する。
これによれば、三次元データ復号装置は、単一の第１情報により複数のリーフの形式を制御できるので符号化効率を向上できる。
例えば、リーフに含まれる２個以上の三次元点は異なる空間座標を有する。つまり、第２情報は、リーフに含まれる２個以上の三次元点の各々の座標を示してもよい。
例えば、リーフに含まれる２個以上の三次元点は同一の空間座標を有し、異なる属性情報を有する。つまり、第２情報は、リーフに含まれる２個以上の三次元点の各々の属性情報を示してもよい。
例えば、リーフに含まれる２個以上の三次元点の各々は、座標情報と属性情報とを有する。つまり、第２情報は、リーフに含まれる２個以上の三次元点の各々の座標及び属性情報を示してもよい。
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１４）
本実施の形態では、三次元データ符号化装置は、オキュパンシー符号を、１ビット占有位置（１ｂｉｔ ｏｃｃｕｐｉｅｄ ｐｏｓｉｔｉｏｎ）と残りビット（ｒｅｍａｉｎｉｎｇ ｂｉｔ）で表現し、１ビット占有位置と残りビットとをそれぞれを別々の方法で符号化する。
１ビット占有位置は、オキュパンシー符号に含まれる各ビットを左からスキャンした場合に最初に１が現れるビットの位置を表す。例えば、１ビット占有位置は、８分木の場合は０～７の範囲の値をとり、１６分木の場合は０～１５の範囲の値をとる。
残りビットは、オキュパンシー符号の１ビット占有位置より右側のビット列を表す。残りビットは、１ビット占有位置に応じて、０～７ビットのいずれかである。
図１６３は、オキュパンシー符号から生成される１ビット占有位置と残りビットとの例を示す図である。図１６３の（ａ）に示す例では、オキュパンシー符号は０１００００１０である。このオキュパンシー符号を左からスキャンした場合、第６ビットにおいて最初に１が現れるため、１ビット占有位置は６であり、残りビットは００００１０である。図１６３の（ｂ）に示す例では、オキュパンシー符号は００００００１０である。このオキュパンシー符号を左からスキャンした場合、第１ビットにおいて最初に１が現れるため、１ビット占有位置は１であり、残りビットは０である。図１６３の（ｃ）に示す例では、オキュパンシー符号は０００００００１である。このオキュパンシー符号を左からスキャンした場合、第０ビットにおいて最初に１が現れるため、１ビット占有位置は０であり、残りビットは存在しない。
以下、１ビット占有位置の符号化方法の例を説明する。三次元データ符号化装置は、８分木の場合、１ビット占有位置を３ビットの値（０～７）としてエントロピー符号化する。三次元データ符号化装置は、１ビット占有位置に、例えば１個の符号化テーブルを用いた算術符号化を適用する。なお、三次元データ符号化装置は、３ビットのビット列である１ビット占有位置を１ビットずつバイナリ符号化（二値の算術符号化）してもよい。三次元データ符号化装置は、この場合の符号化テーブルにおける０と１の発生確率をそれぞれ５０％に固定してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、二値の算術符号化におけるバイパスモードを適用してもよい。
次に、残りビットの符号化方法の例を説明する。例えば、三次元データ符号化装置は、残りビットを二値のビット列とみなして左のビットから順にバイナリ符号化を適用する。例えば、残りビットが００００１０の場合、三次元データ符号化装置は、０→０→０→０→１→０の順に０と１の値を算術符号化で符号化してもよい。
例えば、図１６３の（ａ）に示す例では、三次元データ符号化装置は、１ビット占有位置の値６を算術符号化する。例えば、三次元データ符号化装置は、値６を示すビット列１１０をバイパスモードで算術符号化してもよい。また、三次元データ符号化装置は、残りビットのビット列００００１０を算術符号化する。
また、図１６３の（ｂ）に示す例では、三次元データ符号化装置は、１ビット占有位置の値１を算術符号化する。例えば、三次元データ符号化装置は、値１を示すビット列１をバイパスモードで算術符号化してもよい。また、三次元データ符号化装置は、残りビットのビット列０を算術符号化する。
また、図１６３の（ｃ）に示す例では、三次元データ符号化装置は、１ビット占有位置の値０を算術符号化する。例えば、三次元データ符号化装置は、値０を示すビット列０をバイパスモードで算術符号化してもよい。また、三次元データ符号化装置は、残りビットが存在しないため、残りビットを符号化しない。
なお、１ビット占有位置の定義は、オキュパンシー符号の各ビットを右からスキャンした場合に最初に１が現れるビットの位置であってもよい。その場合、残りビットはオキュパンシー符号の１ビット占有位置より左側のビット列を表す。またその場合、三次元データ符号化装置は、残りビットを右のビットから順にバイナリ符号化してもよい。また、三次元データ符号化装置は、オキュパンシー符号の各ビットを左からスキャンするか右からスキャンするかを切替えるための切替フラグを符号化してもよい。三次元データ符号化装置は、切替フラグを、オキュパンシー符号毎に符号化してもよい。これにより、オキュパンシー符号毎にスキャン順を切替えることができる。また、三次元データ符号化装置は、切替フラグを、ワールド、スペース、又はボリューム等のヘッダに付加し、ワールド、スペース、又はボリューム単位でスキャン順を切替えてもよい。
なお、スキャン順は予め定められた任意の順序であってもよい。また、スキャン順で最初に１が現れるビットの位置の代わりに、最初に０が現れるビットの位置を用いてもよい。
また、オキュパンシー符号に含まれる複数のビットのうち１ビットだけが値１であるオキュパンシー符号を１ビット占有符号（１ｂｉｔ ｏｃｃｕｐｉｅｄ ｃｏｄｅ）と定義する。例えば８分木の場合、オキュパンシー符号「００１０００００」は１ビット占有符号であり、「００１００００１」は１ビット占有符号ではない。
三次元データ符号化装置は、符号化対象の対象オキュパンシー符号が１ビット占有符号である可能性が高いか否かを判定し、判定が真であれば対象オキュパンシー符号を、１ビット占有位置＋残りビットという表現で符号化（以下、占有位置符号化と呼ぶ）し、偽であればオキュパンシー符号の値をそのまま符号化（以下、直接符号化と呼ぶ）してもよい。
例えば、三次元データ符号化装置は、対象オキュパンシー符号の属する符号化ノードの親ノードのオキュパンシー符号の値を用いて、対象オキュパンシー符号が１ビット占有符号である可能性が高いか否かを判定する。例えば、三次元データ符号化装置は、親ノードのオキュパンシー符号が１ビット占有符号であるか否かを判定し、真であれば対象ノードのオキュパンシー符号に占有位置符号化を適用し、偽であれば対象ノードのオキュパンシー符号に直接符号化を適用する。
ここで、対象ノードの対象オキュパンシー符号が１ビット占有符号の可能性が高い場合に、占有位置符号化を用いた場合、残りビットの各ビットの値が０になりやすい。よって、残りビットを二値算術符号化することで符号化効率を向上できる。また、三次元データ符号化装置は、対象オキュパンシー符号が１ビット占有符号である可能性が高いか否かを、親ノードのオキュパンシー符号が１ビット占有符号であるか否かを用いて効率的に判定できる。また、親ノードのオキュパンシー符号を参照することで、幅優先でなく深さ優先の符号化順の場合にも同様の判定方法を適用できる。
図１６４は、上記処理を模式的に示す図である。図１６４に示すように、三次元データ符号化装置は、親ノードのオキュパンシー符号が１ビット占有符号の場合には、対象ノードに占有位置符号化を適用する。また、三次元データ符号化装置は、親ノードのオキュパンシー符号が１ビット占有符号でない非１ビット占有符号である場合には、対象ノードに直接符号化を適用する。
次に、ノードの情報のシンタックス例を説明する。図１６５は、ノードの情報のシンタックス例を示す図である。
図１６５に示すように、ノード情報は、１ｂｉｔ＿ｏｃｃｕｐｉｅｄ＿ｐｏｓｉｔｉｏｎと、ｒｅｍａｉｎｉｎｇ＿ｂｉｔとを含む。１ｂｉｔ＿ｏｃｃｕｐｉｅｄ＿ｐｏｓｉｔｉｏｎは、上述した１ビット占有位置であり、オキュパンシー符号の各ビットを左からスキャンした場合に最初に１が現れるビットの位置を表す。例えば、１ビット占有位置は、８分木の場合は０～７の範囲の値をとり、１６分木の場合は０～１５の範囲の値をとる。
ｒｅｍａｉｎｉｎｇ＿ｂｉｔは、上述した残りビットであり、オキュパンシー符号の１ビット占有位置より右側のビット列を表す。１ビット占有位置（１ｂｉｔ＿ｏｃｃｕｐｉｅｄ＿ｐｏｓｉｔｉｏｎ）が０の場合は、残りビットが存在しないため、図１６５に示すようにｒｅｍａｉｎｉｎｇ＿ｂｉｔは符号化されなくてもよい。また、三次元データ符号化装置は、ｒｅｍａｉｎｉｎｇ＿ｂｉｔを二値のビット列とみなして、左のビットから順にバイナリ符号化を適用してもよい。また、三次元データ符号化装置は、ｒｅｍａｉｎｉｎｇ＿ｂｉｔのビット列から算出した１０進数の値を符号化テーブルを用いて算術符号化してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、残りビットのビット列が００００１０の場合、値２を算術符号化してもよい。
また、三次元データ符号化装置は、親ノードのオキュパンシー符号（ｐａｒｅｎｔ＿ｏｃｃｕｐａｎｃｙ＿ｃｏｄｅ）が１ビット占有符号でない場合は、オキュパンシー符号を直接符号化してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、オキュパンシー符号を１個の符号化テーブルを用いて算術符号化してもよい。
なお、本実施の形態では、８分木構造を例に示したが、必ずしもこれに限らず、４分木及び１６分木等のＮ分木（Ｎは２以上の整数）、又は、その他の木構造に対して、上記手法を適用してもよい。例えば、４分木の場合は、１ｂｉｔ＿ｏｃｃｕｐｉｅｄ＿ｐｏｓｉｔｉｏｎの値は０～３、１６分木の場合は、１ｂｉｔ＿ｏｃｃｕｐｉｅｄ＿ｐｏｓｉｔｉｏｎの値は０～１５の範囲の値をとる。また、三次元データ符号化装置は、１ビット占有位置に加え、ビット列をスキャンして２番目に１が立つ位置を、例えば２ビット占有位置（２ｂｉｔ＿ｏｃｃｕｐｉｅｄ＿ｐｏｓｉｔｉｏｎ）として符号化し、２ビット占有位置より後のビット列を残りビットとして符号化してもよい。さらに、三次元データ符号化装置は、ビット列をスキャンしてＮ番目に１が立つ位置を、例えばＮビット占有位置（Ｎｂｉｔ＿ｏｃｃｕｐｉｅｄ＿ｐｏｓｉｔｉｏｎ）として符号化し、Ｎビット占有位置より後のビット列を残りビットとして符号化してもよい。
本実施の形態では、三次元データ符号化装置は、対象ノードのオキュパンシー符号が１ビット占有符号の可能性が高い場合に、占有位置符号化を適用する。つまり、三次元データ符号化装置は、ランダムな確率で値１となるビット位置を１ビット占有位置として例えば符号化テーブルＡを用いて算術符号化し、値が０となりやすい残りのビット列を残りビットとして例えば符号化テーブルＢを用いて算術符号化する。このようにオキュパンシー符号を別表現で表し、算術符号化に用いる符号化テーブルを分けることにより符号化効率を向上できる。例えば、三次元データ符号化装置は、値０が発生する確率を高くキープしたまま残りビットのビット列を符号化テーブルＢで算術符号化できる。また、三次元データ符号化装置は、残りビットの元のビット列の長さが長くても、結果的に少ないビット数で符号化することが可能となる。
また、１ビット占有符号の各ビットはランダムな確率で値１となりやすい。よって、三次元データ符号化装置は、０と１の発生確率を５０％に固定することで発生確率の算出をスキップするバイパスモードで１ビット占有符号を算術符号化してもよい。これにより、処理量を削減できる。
なお、三次元データ復号装置は、三次元データ符号化装置と同様の処理により、占有位置符号化と直接符号化とのいずれか適用されているかを判断してもよい。または、三次元データ符号化装置は、占有位置符号化を適用したか、直接符号化を適用したかを示す情報を含むビットストリームを生成し、三次元データ復号装置は、ビットストリームに含まれる前記情報に基づき、占有位置符号化が適用されたか、直接符号化が適用されたかを判断してもよい。また、この場合、三次元データ符号化装置は、親ノードのオキュパンシー符号を参照するのではなく、対象オキュパンシー符号を参照し、対象オキュパンシー符号が１ビット占有符号である場合に占有位置符号化を適用し、そうでない場合に直接符号化を適用してもよい。
また、本実施の形態では、ノード単位で、占有位置符号化と直接符号化とを切り替える例を説明したが、必ずしもこれに限らない。例えば、三次元データ符号化装置は、占有位置符号化を適用するか否かを示すフラグを、ワールド又はスペース等のヘッダに付加し、ワールド又はスペース等の単位で占有位置符号化を適用するか否かを切替えてもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、疎な三次元点群を多く含むワールド又はスペースの場合は、前記フラグをオンに設定し、ワールド又はスペース内の三次元点群のオキュパンシー符号の全てに占有位置符号化を適用してもよい。また、三次元データ符号化装置は、密な三次元点群を多く含むワールド又はスペースの場合は、前記フラグをオフに設定し、ワールド、又はスペース内の三次元点群のオキュパンシー符号の全てに直接符号化を適用してもよい。これにより、ノード毎に切替えの判定が不要になり、処理量を削減できる。
また、三次元データ復号装置は、ワールド又はスペース等のヘッダに含まれる前記フラグを復号することで、ワールド又はスペース内のオキュパンシー符号に占有位置符号化及び直接符号化のいずれが適用されているかを判断できるので、オキュパンシー符号を適切に復号できる。
また、三次元データ符号化装置は、対象ノードのオキュパンシー符号に含まれる値１のビットの数がＮ（任意の整数）個以下であるＮビット占有符号である可能性が高い場合に、占有位置符号化を適用し、そうでない場合に直接符号化を適用してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、親ノードのオキュパンシー符号がＮビット占有符号である場合に、占有位置符号化を適用し、そうでない場合に直接符号化を適用してもよい。
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１６６は、本実施の形態に係る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、対象ノードの親ノードのオキュパンシー符号が１ビット占有符号であるか否かを判定する（Ｓ２３０１）。親ノードのオキュパンシー符号が１ビット占有符号である場合（Ｓ２３０１でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は、対象ノードの対象オキュパンシー符号に占有位置符号化を適用する（Ｓ２３０２）。
具体的には、三次元データ符号化装置は、対象オキュパンシー符号内の１ビット占有位置を探索し（Ｓ２３０４）。得られた１ビット占有位置を符号化する（Ｓ２３０５）。次に、三次元データ符号化装置は、残りビットを算出し（Ｓ２３０６）、得られた残りビットを符号化する（Ｓ２３０７）。
一方、親ノードのオキュパンシー符号が１ビット占有符号でない場合（Ｓ２３０１でＮｏ）、三次元データ符号化装置は、対象オキュパンシー符号を直接符号化する（Ｓ２３０３）。
なお、占有位置符号化（Ｓ２３０２）に含まれるステップの順番を入れ替えてもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、１ビット占有位置を探索し（Ｓ２３０４）、残りビットを算出し（Ｓ２３０６）、その後、１ビット占有位置と残りビットを符号化（Ｓ２３０５、Ｓ２３０７）してもよい。
図１６７は、占有位置符号化（Ｓ２３０２）の具体例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、１ビット占有位置を算出する（Ｓ２３０４）。具体的には、三次元データ符号化装置は、変数ａに７を設定する（Ｓ２３１１）。次に、三次元データ符号化装置は、変数Ｄｉｆｆにオキュパンシー符号－２ａを設定する（Ｓ２３１２）。次に、三次元データ符号化装置は、Ｄｉｆｆ＞－１が満たされるか否かを判定する（Ｓ２３１３）。
Ｄｉｆｆ＞－１が満たされない場合（Ｓ２３１３でＮｏ）、三次元データ符号化装置は、ａにａ－１を設定する（Ｓ２３１４）。Ｄｉｆｆ＞－１が満たされる場合（Ｓ２３１３でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は、１ビット占有位置にａを設定し、残りビットにＤｉｆｆを設定する（Ｓ２３１５）。
次に、三次元データ符号化装置は、算出した１ビット占有位置を符号化する（Ｓ２３０５）。
次に、三次元データ符号化装置は、残りビットを算出し（Ｓ２３０６）、残りビットをバイナリ符号化する（Ｓ２３０７）。具体的には、三次元データ符号化装置は、変数ｂに１ビット占有位置－１を設定する（Ｓ２３２１）。次に、三次元データ符号化装置は、変数Ｄｉｆｆに残りビット－２ｂを設定する（Ｓ２３２２）。次に、三次元データ符号化装置は、Ｄｉｆｆ＞－１が満たされるか否かを判定する（Ｓ２３２３）。
Ｄｉｆｆ＞－１が満たされる場合（Ｓ２３２３でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は、「１」を符号化し、残りビットにＤｉｆｆを設定し（Ｓ２３２４）、変数ｂにｂ－１を設定する（Ｓ２３２６）。一方、Ｄｉｆｆ＞－１が満たされない場合（Ｓ２３２３でＮｏ）、三次元データ符号化装置は、「０」を符号化し（Ｓ２３２５）、変数ｂにｂ－１を設定する（Ｓ２３２６）。
次に、三次元データ符号化装置は、ｂ＜０が満たされるか否かを判定する（Ｓ２３２７）。ｂ＜０が満たされない場合（Ｓ２３２７でＮｏ）、三次元データ符号化装置は、ステップＳ２３２２以降の処理を再度行う。ｂ＜０が満たされる場合（Ｓ２３２７でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は、処理を終了する。
次に、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１６８は、本実施の形態に係る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、親ノードのオキュパンシー符号が１ビット占有符号であるか否かを判定する（Ｓ２３３１）。親ノードのオキュパンシー符号が１ビット占有符号である場合（Ｓ２３３１でＹｅｓ）、三次元データ復号装置は、占有位置符号化により符号化された符号化データを復号する占有位置復号を行う（Ｓ２３３２）。
具体的には、三次元データ復号装置は、ビットストリームから１ビット占有位置を復号し（Ｓ２３３４）、１ビット占有位置に基づきオキュパンシー符号の一部（オキュパンシー符号の左端から１ビット占有位置まで）を算出し（Ｓ２３３５）、残りビットを復号しながらオキュパンシー符号を更新する（Ｓ２３３６）。
一方、親ノードのオキュパンシー符号が１ビット占有符号でない場合（Ｓ２３３１でＮｏ）、三次元データ復号装置は、直接符号化により符号化されたオキュパンシー符号を復号する直接復号を用いて、ビットストリームからオキュパンシー符号を復号する（Ｓ２３３３）。
なお、占有位置復号（Ｓ２３３２）に含まれるステップの順番を入れ替えてもよい。例えば、三次元データ復号装置は、１ビット占有位置を復号し（Ｓ２３３４）、その後、残りビットを復号しながらオキュパンシー符号を更新し（Ｓ２３３６）、最後に、更新されたオキュパンシー符号に、１ビット占有位置から算出されるオキュパンシー符号を加算してもよい（Ｓ２３３５）。
図１６９は、占有位置復号（Ｓ２３３２）の具体例を示す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１ビット占有位置を復号し（Ｓ２３３４）、１ビット占有位置を用いてオキュパンシー符号の一部を算出する（Ｓ２３３５）。
具体的には、三次元データ復号装置は、変数ａに１ビット占有位置を設定する（Ｓ２３４１）。次に、三次元データ復号装置は、オキュパンシー符号に２ａを設定する（Ｓ２３４２）。
次に、三次元データ復号装置は、残りビットを復号しながらオキュパンシー符号を更新する（Ｓ２３３６）。具体的には、三次元データ復号装置は、変数ｂにａ－１を設定する（Ｓ２３５１）。次に、三次元データ復号装置は、１ビットを復号し、変数ｃに復号した１ビットを設定する（Ｓ２３５２）。次に、三次元データ復号装置は、ｃ＝＝１が満たされるか否かを判定する（Ｓ２３５３）。
ｃ＝＝１が満たされる場合（Ｓ２３５３でＹｅｓ）、三次元データ復号装置は、オキュパンシー符号に２ｂを加算し（Ｓ２３５４）、変数ｂにｂ－１を設定する（Ｓ２３５５）。ｃ＝＝１が満たされない場合（Ｓ２３５３でＮｏ）、三次元データ復号装置は、変数ｂにｂ－１を設定する（Ｓ２３５５）。
次に、三次元データ復号装置は、ｂ＜０が満たされるか否かを判定する（Ｓ２３５６）。ｂ＜０が満たされない場合（Ｓ２３５６でＮｏ）、三次元データ復号装置は、ステップＳ２３５２以降の処理を再度行う。ｂ＜０が満たされる場合（Ｓ２３５６でＹｅｓ）、三次元データ復号装置は、処理を終了する。
次に、三次元データ符号化装置の構成例を説明する。図１７０は、本実施の形態に係る三次元データ符号化装置２３００のブロック図である。三次元データ符号化装置２３００は、８分木生成部２３０１と、エントロピー符号化部２３０２とを備える。
８分木生成部２３０１は、入力された三次元点（ポイントクラウド）から、例えば８分木を生成し、８分木の各ノードのオキュパンシー符号及びリーフ情報を生成する。
エントロピー符号化部２３０２は、各ノードのオキュパンシー符号を符号化する。エントロピー符号化部２３０２は、親ノードのオキュパンシー符号が１ビット占有符号であるか否かに応じて、オキュパンシー符号の符号化方法を切替える。例えば、親ノードが１ビット占有符号である場合、エントロピー符号化部２３０２は、オキュパンシー符号に占有位置符号化を適用し、そうでない場合はオキュパンシー符号の値を符号化テーブルを用いて算術符号化する。
次に、三次元データ復号装置の構成例を説明する。図１７１は、本実施の形態に係る三次元データ復号装置２３１０におブロック図である。三次元データ復号装置２３１０は、８分木生成部２３１１と、エントロピー復号部２３１２とを備える。
８分木生成部２３１１は、ビットストリームのヘッダ情報等を用いて、ある空間（ノード）の８分木を生成する。例えば、８分木生成部２３１１は、ヘッダ情報に付加されたある空間のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の大きさを用いて大空間（ルートノード）を生成し、その空間をｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向にそれぞれ２分割することで８個の小空間Ａ（ノードＡ０～Ａ７）を生成して８分木を生成する。また、８分木生成部２３１１は、同様にノードＡ０～Ａ７の各々を更に８個の小空間に分割する。このように、８分木生成部２３１１は８分木の生成を繰り返す。
エントロピー復号部２３１２は、各ノードのオキュパンシー符号を復号する。エントロピー復号部２３１２は、復号済みの親ノードのオキュパンシー符号が１ビット占有符号であるか否かに応じて、オキュパンシー符号の復号方法を切替える。例えば、親ノードが１ビット占有符号の場合、エントロピー復号部２３１２は、占有位置復号でオキュパンシー符号化を復号し、そうでない場合はオキュパンシー符号の値を符号化テーブルを用いて算術復号する。
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１７２に示す処理を行う。まず、三次元データ符号化装置は、三次元データに含まれる複数の三次元点のＮ（Ｎは２以上の整数）分木構造に含まれる対象ノードの情報であって、対象ノードに属する子ノードの各々に三次元点が存在するか否かを示すＮビットの情報を含むビット列（例えばオキュパンシー符号）を生成する（Ｓ２３６１）。
次に、三次元データ符号化装置は、（ｉ）前記ビット列を予め定められた走査順で走査した場合に、予め定められた符号が最初に現れるビット列中の位置である先頭位置（例えば１ビット占有位置）を示す位置情報と、（ｉｉ）前記ビット列のうち前記走査順における前記先頭位置より後のビット列である残りビットとを生成する（Ｓ２３６２）。ここで、例えば、前記予め定められた符号は１である。
次に、三次元データ符号化装置は、対象ノードの情報として前記位置情報と前記残りビットとを符号化する（Ｓ２３６３）。つまり、三次元データ符号化装置は、対象ノードの情報として前記位置情報と前記残りビットとを含むビットストリームを生成する。
これにより、当該三次元データ符号化装置は、符号化効率を向上できる。
例えば、三次元データ符号化装置は、前記位置情報と前記残りビットとを符号化する第１モード（例えば占有位置符号化）と、前記ビット列を符号化する第２モード（例えば直接符号化）とを有し、対象ノードの周辺ノードに三次元点が含まれるか否かに基づき、前記第１モードと前記第２モードとの一方を選択する。
これによれば、当該三次元データ符号化装置は、周辺の三次元点の状態に応じたモードを選択することで符号化効率を向上できる。
例えば、三次元データ符号化装置は、前記対象ノードの複数の周辺ノードのうち三次元点が含まれる周辺ノードの数又は割合が予め定められた閾値より少ない場合、前記第１モードを選択し、前記数又は割合が前記閾値より多い場合、前記第２モードを選択する。
例えば、三次元データ符号化装置は、前記対象ノードの親ノードのビット列に基づき、前記第１モードと前記第２モードとの一方を選択する。
例えば、三次元データ符号化装置は、前記親ノードのビット列で示される、前記親ノードに属する子ノードのうち三次元点が存在する子ノードの数が予め定められた閾値より少ない場合、前記第１モードを選択し、前記数が前記閾値より多い場合、前記第２モードを選択する。
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１７３に示す処理を行う。まず、三次元データ復号装置は、三次元データに含まれる複数の三次元点のＮ（Ｎは２以上の整数）分木構造に含まれる対象ノードの情報であって、（ｉ）前記対象ノードに属する子ノードの各々に三次元点が存在するか否かを示すＮビットの情報を含むビット列（例えばオキュパンシー符号）を予め定められた走査順で走査した場合に、予め定められた符号が最初に現れる前記ビット列中の位置である先頭位置（例えば１ビット占有位置）を示す位置情報と、（ｉｉ）前記ビット列のうち前記走査順における前記先頭位置より後のビット列である残りビットとを、ビットストリームから復号する（Ｓ２３７１）。つまり、三次元データ復号装置は、ビットストリームから前記位置情報と前記残りビットとを取得する。また、例えば、前記予め定められた符号は１である。
次に、三次元データ復号装置は、前記位置情報と前記残りビットとから前記対象ノードの前記ビット列を復元し（Ｓ２３７２）、前記ビット列を用いて、前記Ｎ分木構造を復元する（Ｓ２３７３）。つまり、三次元データ復号装置は、複数の三次元点の位置情報を復元する。
これにより、当該三次元データ復号装置は、符号化効率を向上できる。
例えば、三次元データ復号装置は、前記ビットストリームから前記位置情報と前記残りビットとを復号する第１モード（占有位置復号）と、前記ビットストリームから前記ビット列を復号する第２モード（直接復号）とを有し、前記対象ノードの周辺ノードに三次元点が含まれるか否かに基づき、前記第１モードと前記第２モードとの一方を選択する。
これによれば、当該三次元データ符号化装置は、周辺の三次元点の状態に応じたモードを選択することで符号化効率を向上できる。
例えば、三次元データ復号装置は、前記対象ノードの複数の周辺ノードのうち三次元点が含まれる周辺ノードの数又は割合が予め定められた閾値より少ない場合、前記第１モードを選択し、前記数又は割合が前記閾値より多い場合、前記第２モードを選択する。
例えば、三次元データ復号装置は、前記対象ノードの親ノードのビット列に基づき、前記第１モードと前記第２モードとの一方を選択する。
例えば、前記親ノードのビット列で示される、前記親ノードに属する子ノードのうち三次元点が存在する子ノードの数が予め定められた閾値より少ない場合、前記第１モードを選択し、前記数が前記閾値より多い場合、前記第２モードを選択する。
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１５）
本実施の形態では、三次元データ符号化装置は、入力された三次元点群（Ｐｏｉｎｔ Ｃｌｏｕｄ）の三次元位置情報に量子化を適用して８分木構造で符号化する。このとき、量子化により三次元位置は同じだが色又は反射率等の属性情報が異なる点群（以下、重複点（ｄｕｐｌｉｃａｔｅｄ ｐｏｉｎｔ）と呼ぶ）が発生する。三次元データ符号化装置は、この重複点を８分木のリーフ情報としてどのように符号化するかを制御するための情報をヘッダに付加する。これにより、三次元データ復号装置は、正しくリーフ情報を復号できる。ここで、量子化により三次元位置が同じとは、図１７４に示す点Ａ及び点Ｂのように元々の三次元位置が近い位置にあり、三次元位置の情報が量子化されることで三次元位置の値が同一になったことを含む。
例えば、三次元データ符号化装置は、重複点をマージするか否かを制御するフラグである重複点マージフラグ（ＭｅｒｇｅＤｕｐｌｉｃａｔｅｄＰｏｉｎｔＦｌａｇ）をヘッダ情報に付加する。図１７５は、重複点マージフラグに応じた処理を模式的に示す図である。
三次元データ符号化装置は、重複点マージフラグが１の場合は、重複点を１個の点にマージして符号化する。ここで、マージとは、例えば点Ａと点Ｂが重複点の場合、点Ａを残し点Ｂを削除すること、又はその逆である。なおこの際、三次元データ符号化装置は、点Ａと点Ｂの色又は反射率等の属性情報から新たな属性情報を算出し、算出した属性情報をマージ後の点に割り当ててもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、点Ａと点Ｂの属性情報の平均値をマージ後の点に割り当ててもよい。
また、重複点マージフラグが１の場合は、８分木で符号化する際の各リーフは１個の点のみを含むため、三次元データ符号化装置は、リーフ情報としてリーフが何個の三次元点を含むかを示す情報を符号化しなくてもよい。また、三次元データ符号化装置は、リーフ内の１個の点の三次元位置情報と、色又は反射率などの属性情報に関わる情報とを符号化してもよい。
このように、重複点が復号後に不要な場合は、三次元データ符号化装置は、重複点マージフラグを１に設定してストリームに付加し、重複点をマージして符号化する。これにより、不要な重複点のデータ量を削減でき、符号化効率を向上できる。
重複点マージフラグが０の場合は、三次元データ符号化装置は、重複点の情報をリーフ情報として符号化する。例えば、各リーフは１個以上の重複点を含む可能性があるため、三次元データ符号化装置は、リーフが何個の三次元点を含むかを示す情報を符号化する。また、三次元データ符号化装置は、重複点の各属性情報をそれぞれ符号化してもよい。例えばリーフ内に点Ａと点Ｂが重複点として存在する場合、三次元データ符号化装置は、２個の点がリーフ内に存在することを示す情報を符号化してもよい。また、三次元データ符号化装置は、点Ａと点Ｂのそれぞれの属性情報を符号化してもよい。
このように、重複点が復号後に必要な場合は、三次元データ符号化装置は、重複点マージフラグを０に設定してストリームに付加し、重複点を符号化する。これにより、三次元データ復号装置は、正しく重複点に関わる情報を復号できる。
例えば、三次元データ符号化装置は、三次元位置の量子化として、例えば、三次元位置（ｘ，ｙ，ｚ）を量子化パラメータ（ｑｘ，ｑｙ，ｑｚ）で除算することで量子化位置（ｘ／ｑｘ，ｙ／ｑｙ，ｚ／ｑｚ）を算出する。
重複点マージフラグは、ビットストリームのヘッダ情報に含まれてもよい。例えば、重複点マージフラグは、ＷＬＤ、ＳＰＣ又はＶＬＭ等のビットストリームのヘッダに含まれる。
なお、上記では、属性情報として色又は反射率を例に挙げたが、属性情報は必ずしもこれに限らない。例えば、属性情報は、点の法線ベクトル、点の重要度を表す情報、点の持つ三次元特徴量、又は、点の緯度、経度及び高度などの位置情報などを含んでもよい。
また、マージとは、２個以上の点を１個の点に統合することを表す。また、マージとは、Ｍ個以上の点をＮ個（Ｍ＞Ｎ）の点に統合することを表してもよい。
上述したように、量子化により、三次元点群の座標は同じだが、色又は反射率などの属性情報が異なる重複点が発生する。例えば、量子化前は点Ａと点Ｂの三次元位置は異なるが、量子化により点Ａと点Ｂの三次元位置が同じになり、属性情報が異なるといったケースが発生する。つまり、点Ａと点Ｂが重複点である。
なお、量子化に限らず、ＬｉＤＡＲ等のセンサで同一物体の点群の三次元位置及び属性情報を、時間又は方向を変えて取得することで、重複点が発生するケースもある。
また、三次元位置が同じとは、三次元位置が完全に一致するケースだけに限らない。例えば、三次元データ符号化装置は、点Ａと点Ｂの三次元位置の差が予め定められた閾値α以下である場合に、点Ａと点Ｂは三次元位置が同じとみなし、点Ａと点Ｂを重複点と判定してもよい。また、三次元データ符号化装置は、閾値αをストリームに付加し、三次元データ復号装置に閾値α以下の点は重複点として扱われたことを伝えてもよい。
また、三次元データ符号化装置は、重複点の三次元位置として点Ａの三次元位置を用いてもよい。または、三次元データ符号化装置は、重複点の三次元位置として点Ｂの三次元位置を用いてもよい。または、三次元データ符号化装置は、重複点の三次元位置として点Ａの三次元位置と点Ｂの三次元位置とから算出した三次元位置を用いてもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、点Ａの三次元位置と点Ｂの三次元位置との平均値を用いてもよい。
また、三次元データ符号化装置は、重複点のうち、三次元位置が同じでかつ属性情報も一致する点については、重複点マージフラグの値に関わらず、マージを行ってもよいし、どちらか一方の点を削除してもよい。
また、重複点マージフラグが１の場合に、三次元データ符号化装置は、リーフ内のＭ点をＮ点（Ｍ＞Ｎ）にマージしてもよい。この場合、三次元データ符号化装置は、Ｎ点の三次元位置情報と属性情報をそれぞれリーフ情報として符号化してもよい。また、三次元データ符号化装置は、Ｍ個の属性情報を用いてＮ個の属性情報を算出してもよい。
また、三次元データ符号化装置は、マージ後のリーフ内の点の数（Ｎ）をヘッダに付加して三次元データ復号装置に知らせてもよい。また、規格等でＮの値が固定値として予め設定されていてもよい。これにより、リーフ毎にＮ個という情報を付加する必要がなくなり、発生符号化量を抑制できる。上記により、三次元データ復号装置はＮ個の点を正しく復号できる。
重複点マージフラグが１の場合は、重複点が１個の点にマージされる。例えば、三次元データ符号化装置は、点Ａと点Ｂを同じ三次元位置情報を持つ点Ｃにマージしてもよい。なお、三次元データ符号化装置は、点Ａと点Ｂの色又は反射率等の属性情報の平均値を点Ｃに割り当ててもよい。また、三次元データ符号化装置は、点Ｂを点Ａにマージしてもよいし、点Ａを点Ｂにマージしてもよい。
次に、重複点マージフラグのシンタックス例を説明する。図１７６はヘッダ情報のシンタックス例を示す図である。図１７７は、ノードの情報のシンタックス例を示す図である。
図１７６に示すようにヘッダ情報は、重複点マージフラグ（ＭｅｒｇｅＤｕｐｌｉｃａｔｅｄＰｏｉｎｔＦｌａｇ）を含む。重複点マージフラグは重複点をマージするか否かを示す情報である。例えば、重複点マージフラグの値１は、重複点をマージすることを示し、値０は重複点をマージしないことを示す。
なお、三次元データ符号化装置は、重複点マージフラグをヘッダに付加せずに、規格、又は規格のプロファイル或いはレベル等で重複点をマージするか否かを規定してもよい。これにより、三次元データ復号装置は規格情報を参照して、重複点がストリームに含まれるか否かを判定してビットストリームを正しく復元できる。
図１７７に示すように、ノードの情報は、ｉｓｌｅａｆと、ｎｕｍ＿ｐｏｉｎｔ＿ｐｅｒ＿ｌｅａｆとを含む。ｉｓｌｅａｆは対象ノードがリーフであるか否かを示すフラグである。値１は対象ノードがリーフであることを示し、値０は対象ノードがリーフでなくノードであることを示す。なお、ノードがリーフであるか否かを示す情報はヘッダに付加されなくてもよい。この場合、三次元データ復号装置は、別の方法でノードがリーフであるか否かを判定する。例えば、三次元データ復号装置は、８分木の各ノードをこれ以上分割できないサイズまで分割したか否かを判定し、真であればノードがリーフであると判定してもよい。これにより、ノードがリーフであるか否かを示すフラグを符号化する必要がなくなり、ヘッダの符号量を削減できる。
ｎｕｍ＿ｐｏｉｎｔ＿ｐｅｒ＿ｌｅａｆは、リーフ情報であり、リーフに含まれる三次元点の数を示す。このｎｕｍ＿ｐｏｉｎｔ＿ｐｅｒ＿ｌｅａｆは、重複点マージフラグが０の場合に符号化される。また、重複点マージフラグが１の場合はリーフ内の点の数は１であるため、ｎｕｍ＿ｐｏｉｎｔ＿ｐｅｒ＿ｌｅａｆは符号化されない。これにより、符号量を削減できる。
なお、ここでは、重複点マージフラグに応じて直接的にリーフ情報を符号化するか否かを切り替える例を示すが、間接的にリーフ情報を符号化するか否かを切り替えてもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、重複点マージフラグに応じて図１５６に示すｓｉｎｇｌｅ＿ｐｏｉｎｔ＿ｐｅｒ＿ｌｅａｆを切り替え、図１５６に示すシンタックスに基づき、リーフ情報を符号化するか否かを切り替えてもよい。つまり、三次元データ符号化装置は、重複点マージフラグが１の場合には、ｓｉｎｇｌｅ＿ｐｏｉｎｔ＿ｐｅｒ＿ｌｅａｆを１に設定し、重複点マージフラグが０の場合には、ｓｉｎｇｌｅ＿ｐｏｉｎｔ＿ｐｅｒ＿ｌｅａｆを０に設定してもよい。また、この場合、三次元データ符号化装置は、重複点マージフラグをビットストリームに付加しなくてもよい。
また、三次元データ符号化装置は、ｎｕｍ＿ｐｏｉｎｔ＿ｐｅｒ＿ｌｅａｆをエントロピー符号化によって符号化してもよい。また、その際、三次元データ符号化装置は、複数の符号化テーブルを切替えながら符号化を行ってもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、先頭ビットを符号化テーブルＡを用いて算術符号化し、残りのビットを符号化テーブルＢを用いて算術符号化してもよい。
上記のように、三次元データ符号化装置は、ビットストリームのヘッダに重複点をマージするか否かを示す情報を付加し、その値に応じて重複点をマージするか否かを切替える。また、三次元データ符号化装置は、重複点をマージする場合は、リーフ情報としてリーフ内に含まれる点の数を符号化しなくてもよい。また、三次元データ符号化装置は、重複点をマージしない場合は、リーフ情報としてリーフ内に含まれる点の数を符号化してもよい。
また、三次元データ符号化装置は、上記方法で生成されたｉｓｌｅａｆ、ＭｅｒｇｅＤｕｐｌｉｃａｔｅｄＰｏｉｎｔＦｌａｇ、及びｎｕｍ＿ｐｏｉｎｔ＿ｐｅｒ＿ｌｅａｆをエントロピー符号化してもよい。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、本実施の形態は、８分木構造を例に示したが、必ずしもこれに限らず、４分木及び１６分木等のＮ分木（Ｎは２以上の整数）、又は、その他の木構造に対して、上記手法を適用してもよい。
重複点マージフラグ＝１として符号化した場合、元の入力三次元点群、又は量子化後の三次元点群に重複点が含まれる場合は、不可逆符号化（ｌｏｓｓｙ ｃｏｄｉｎｇ）となり、符号量を削減できる。また、三次元データ符号化装置は、元の入力三次元点群に重複点が含まれず、かつ、可逆符号化（ｌｏｓｓｌｅｓｓ ｃｏｄｉｎｇ）で符号化する（量子化をスキップして符号化する）場合において重複点マージフラグ＝１として符号化してもよい。これにより、可逆符号化を維持しつつ、ｎｕｍ＿ｐｏｉｎｔ＿ｐｅｒ＿ｌｅａｆを符号化しない分の符号量を削減できる。
また、三次元データ符号化装置は、同一リーフ内の２個以上の重複点をリーフ情報としてそれぞれ符号化する場合は、各点の持つ属性情報（色又は反射率等）もそれぞれ符号化してもよい。この場合、各点の符号化順で各点の属性情報を紐付けてもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、同一リーフ内の２点Ａ、Ｂをリーフ情報としてそれぞれ符号化する場合は、２点Ａ、Ｂの両方の属性情報も符号化し、ビットストリームに付加してもよい。また、２点Ａ、Ｂの符号化順で各属性情報を紐付けしてもよい。例えば、点Ａ、点Ｂの順で各三次元位置を符号化した場合は、点Ａ、点Ｂの順でそれぞれの属性情報を符号化し、紐付けすることが考えられる。
また、三次元データ符号化装置は、同一リーフ内のＭ個以上の点群をマージしてＮ点（Ｍ＞Ｎ）として符号化する場合は、Ｍ個以上の点群のＭ個以上の属性情報を例えば平均化等で平滑化してＮ点の属性情報を生成し、それらを符号化してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、同一リーフ内の２点Ａ、Ｂをマージして１点として符号化する場合は、２点Ａ、Ｂの属性情報を例えば平均化等で平滑化して１点の属性情報を算出し、算出した属性情報を符号化してもよい。
また、三次元データ符号化装置は、点の重要度又は特徴量に応じて属性情報の算出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、重要度が高い点、又は特徴量が大きい点の属性情報に高い重みをつけて重みづけ平均値を算出し、算出した値をマージ後の属性情報として用いてもよい。また、三次元データ符号化装置は、量子化前後の三次元位置の変化量に応じて重みを変えてもよい。例えば変化量が小さいほど高い重みをつけて重みづけ平均値を算出し、算出した値をマージ後の属性情報として用いてもよい。
次に、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流れを説明する。図１７８及び図１７９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、重複点をマージして符号化するか否かを決定する（Ｓ２４０１）。例えば、三次元データ符号化装置は、符号化効率を優先する場合は、重複点をマージすると判断してもよい。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重複点が必要であれば、マージしないと判断してもよい。また、三次元データ符号化装置は、入力三次元点群に重複点がなく、かつ、ロスレス符号化（可逆符号化）、つまり量子化が適用されない場合において、重複点マージフラグを１に設定してもよい。これにより、リーフ情報としてリーフ内の点の数が符号化されなくなるため、符号量を削減できる。
重複点をマージして符号化する場合（Ｓ２４０１でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は、重複点マージフラグを１に設定し、当該重複点マージフラグをヘッダに付加する（Ｓ２４０２）。
重複点をマージして符号化しない場合（Ｓ２４０１でＮｏ）、三次元データ符号化装置は、重複点マージフラグを０に設定し、当該重複点マージフラグをヘッダに付加する（Ｓ２４０３）。
次に、三次元データ符号化装置は、入力三次元点群の三次元位置を量子化する（Ｓ２４０４）。三次元データ符号化装置は、三次元位置の量子化として、例えば三次元位置（ｘ，ｙ，ｚ）を量子化パラメータ（ｑｘ，ｑｙ，ｑｚ）で除算することで量子化位置（ｘ／ｑｘ，ｙ／ｑｙ，ｚ／ｑｚ）を算出する。また、三次元データ符号化装置は、量子化パラメータをヘッダに付加し、三次元データ復号装置は、当該量子化パラメータを用いて逆量子化を行ってもよい。なお、三次元データ符号化装置は、ロスレス符号化時には量子化処理をスキップしてもよい。
次に、三次元データ符号化装置は、重複点マージフラグが１であるか否かを判定する（Ｓ２４０５）。重複点マージフラグが１である場合（Ｓ２４０５でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は、量子化後の三次元点群のうち重複点をマージする（Ｓ２４０６）。なお、三次元データ符号化装置は、ロスレス符号化、かつ入力三次元点群に重複点が含まれない場合には、本処理をスキップしてもよい。
また、重複点マージフラグが０である場合（Ｓ２４０５でＮｏ）、三次元データ符号化装置は、重複点をマージ処理を行わない。
次に、三次元データ符号化装置は、ノードを８分木に分割する（Ｓ２４１１）。例えば、三次元データ符号化装置は、量子化後の三次元点群を含む大空間（ルートノード）から８分木分割を行いながら、８分木の各ノードのオキュパンシー符号を順に算出し、算出したオキュパンシー符号を符号化してもよい。また、三次元データ符号化装置は、８分木分割を繰返し適用し、８分木分割を適用できなくなった時点でリーフ情報を符号化してもよい。なお、三次元データ符号化装置は、事前に全てのノードのオキュパンシー符号及びリーフ情報を算出し、その後にそれら情報を符号化してもよい。
次に、三次元データ符号化装置は、次のノード（対象ノード）がリーフであるか否かを判定する（Ｓ２４１２）。例えば、三次元データ符号化装置は、８分木をこれ以上分割できないサイズまで分割したか否かを判定し、真であればノードがリーフであると判定してもよい。
対象ノードがリーフである場合（Ｓ２４１２でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は、重複点マージフラグが０であるか否かを判定する（Ｓ２４１３）。重複点マージフラグが０である場合（Ｓ２４１３でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は、リーフに含まれる三次元点の数（ｎｕｍ＿ｐｏｉｎｔ＿ｐｅｒ＿ｌｅａｆ）を符号化する（Ｓ２４１４）。重複点マージフラグが１である場合（Ｓ２４１３でＮｏ）、三次元データ符号化装置は、リーフに含まれる三次元点の数（ｎｕｍ＿ｐｏｉｎｔ＿ｐｅｒ＿ｌｅａｆ）を符号化しない。
また、対象ノードがリーフでない場合（Ｓ２４１２でＮｏ）、三次元データ符号化装置は、対象ノードのオキュパンシー符号を符号化する（Ｓ２４１５）。
次に、三次元データ符号化装置は、全てのノードの処理が完了したか否かを判定する（Ｓ２４１６）。全てのノードの処理が完了していない場合（Ｓ２４１６でＮｏ）、三次元データ符号化装置は、次のノードに対してステップＳ２４１２以降の処理を行う。
全てのノードの処理が完了した場合（Ｓ２４１６でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は、符号化した三次元点に関わる属性情報を符号化する（Ｓ２４１７）。
なお、三次元データ符号化装置は、大空間（ルートノード）のｘ軸、ｙ軸又はｚ軸のサイズを、各軸に対して常に均等に２分割ができるように、２のべき乗のサイズに調整してもよい。また、三次元データ符号化装置は、分割後のノードが常に立方体になるように大空間のサイズを調整してもよい。例えば、三次元点群の三次元位置がｘ軸で０～２５６、ｙ軸で０～１２０、ｚ軸で０～６２の値の範囲を取る場合、まず、三次元データ符号化装置は、各軸の最小値と最大値を比較し、全ての点群の座標の最小値と最大値を算出する。この場合は、最小値は０、最大値は２５６である。次に、算出した最小値と最大値を包括し、かつ、大空間のサイズが２のべき乗となる値を算出する。この場合は、サイズが５１２であり、空間内の座標の最小値が０であり、最大値が５１１である。これにより、０～２５６の範囲の点群を包括できる。また、この場合、三次元データ符号化装置は、５１２×５１２×５１２のサイズの大空間から８分木の分割をスタートする。
次に、三次元データ復号装置による三次元データ復号処理の流れを説明する。図１８０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、ビットストリームのヘッダ内の重複点マージフラグを復号する（Ｓ２４２１）。
次に、三次元データ復号装置は、ノードを８分木に分割する（Ｓ２４２２）。例えば、三次元データ復号装置は、ビットストリームのヘッダ情報等を用いて、ある空間（ノード）の８分木を生成する。例えば、三次元データ復号装置は、ヘッダ情報に付加されたある空間のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の大きさを用いて大空間（ルートノード）を生成し、その空間をｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向にそれぞれ２分割することで８個の小空間Ａ（ノードＡ０～Ａ７）を生成して８分木を生成する。また、三次元データ復号装置は、同様にノードＡ０～Ａ７の各々を更に８個の小空間に分割する。このように、三次元データ復号装置は、本フローの処理を通して、各ノードのオキュパンシー符号の復号と、リーフ情報の復号とを順に行う。
次に、三次元データ復号装置は、次のノード（対象ノード）がリーフであるか否かを判定する（Ｓ２４２３）。対象ノードがリーフである場合（Ｓ２４２３でＹｅｓ）、三次元データ復号装置は、重複点マージフラグが０であるか否かを判定する（Ｓ２４２４）。重複点マージフラグが０である場合（Ｓ２４２４でＹｅｓ）、三次元データ復号装置は、ビットストリームから、リーフに含まれる三次元点の数（ｎｕｍ＿ｐｏｉｎｔ＿ｐｅｒ＿ｌｅａｆ）を復号する（Ｓ２４２５）。一方、重複点マージフラグが１である場合（Ｓ２４２４でＮｏ）、三次元データ復号装置は、ビットストリームから、リーフに含まれる三次元点の数（ｎｕｍ＿ｐｏｉｎｔ＿ｐｅｒ＿ｌｅａｆ）を復号しない。
また、次のノードがリーフでない場合（Ｓ２４２３でＮｏ）、三次元データ復号装置は、ビットストリームから対象ノードのオキュパンシー符号を復号する（Ｓ２４２６）。
次に、三次元データ復号装置は、復号したオキュパンシー符号、及び８分木の分割数等の情報を用いてリーフの三次元位置を算出する（Ｓ２４２７）。例えば大空間のサイズが８×８×８の場合に、８分木分割を３回適用するとノードのサイズが１×１×１となる。このサイズ（１×１×１）が分割できる最小単位（リーフ）である。また、三次元データ復号装置は、各リーフに点が含まれるか否かを、リーフの親ノードの、復号したオキュパンシー符号から判定する。これにより、三次元データ復号装置は、各リーフの三次元位置を算出できる。
次に、三次元データ復号装置は、算出した三次元位置を逆量子化する（Ｓ２４２８）。具体的には、三次元データ復号装置は、ヘッダから復号した量子化パラメータを用いて逆量子化を行うことで、点群の三次元位置を算出する。例えば、三次元データ復号装置は、三次元位置の逆量子化として、例えば逆量子化前の三次元位置（ｘ，ｙ，ｚ）に量子化パラメータ（ｑｘ，ｑｙ，ｑｚ）を乗算することで逆量子化位置（ｘ×ｑｘ，ｙ×ｑｙ，ｚ×ｑｚ）を算出する。なお、三次元データ復号装置は、ロスレス符号化時には逆量子化処理をスキップしてもよい。また、三次元データ復号装置は、ロスレス符号化でない（不可逆符号化）時でも、スケールを元のスケールに戻す必要がない場合は、逆量子化処理をスキップしてよい。例えば、三次元データ復号装置は、三次元点の絶対的な位置関係ではなく、相対的な位置関係が必要な場合は、逆量子化処理をスキップしてもよい。
次に、三次元データ復号装置は、全てのノードの処理が完了したか否かを判定する（Ｓ２４２９）。全てのノードの処理が完了していない場合（Ｓ２４２９でＮｏ）、三次元データ復号装置は、次のノードに対してステップＳ２４２３以降の処理を行う。
全てのノードの処理が完了した場合（Ｓ２４２９でＹｅｓ）、三次元データ復号装置は、復号した三次元点に関わる属性情報をビットストリームから復号する（Ｓ２４３０）。なお、重複点マージフラグが１である場合は、復号された異なる三次元位置を持つ各点に１個の属性情報が復号後に紐付けされる。また、重複点マージフラグが０である場合は、復号された同じ三次元位置を持つ複数の点に、複数の異なる属性情報が復号され紐付けされる。
次に、三次元データ符号化装置の構成例を説明する。図１８１は、本実施の形態に係る三次元データ符号化装置２４００のブロック図である。三次元データ符号化装置２４００は、量子化部２４０１と、８分木生成部２４０２と、マージ決定部２４０３と、エントロピー符号化部２４０４とを備える。
量子化部２４０１は、入力された三次元点（ポイントクラウド）を量子化する。なお、可逆符号化の場合には量子化処理を省略してもよい。
８分木生成部２４０２は、入力された三次元点（ポイントクラウド）から、例えば８分木を生成し、８分木の各ノードのオキュパンシー符号及びリーフ情報を生成する。
マージ決定部２４０３は、重複点をマージして符号化するか否かを判定し、判定結果に基づき重複点マージフラグの値を設定する。例えば、マージ決定部２４０３は、量子化後の三次元点群の情報を用いて、重複点マージフラグの値を決定する。例えば、マージ決定部２４０３は、量子化後の三次元点群に重複点が含まれるか否かに基づき重複点マージフラグの値を決定する。
エントロピー符号化部２４０４は、重複点マージフラグに応じてリーフ情報の符号化を行うことでビットストリームを生成する。エントロピー符号化部２４０４は、重複点マージフラグをビットストリームに付加してもよい。また、エントロピー符号化部２４０４は、オキュパンシー符号を符号化してもよい。また、エントロピー符号化部２４０４は、符号化した三次元点に関わる属性情報を符号化してもよい。
次に、三次元データ復号装置の構成例を説明する。図１８２は、本実施の形態に係る三次元データ復号装置２４１０のブロック図である。三次元データ復号装置２４１０は、８分木生成部２４１１と、マージ情報復号部２４１２と、エントロピー復号部２４１３と、逆量子化部２４１４とを備える。
８分木生成部２４１１は、ビットストリームのヘッダ情報等を用いて、ある空間（ノード）の８分木を生成する。例えば、８分木生成部２４１１は、ヘッダ情報に付加されたある空間のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の大きさを用いて大空間（ルートノード）を生成し、その空間をｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向にそれぞれ２分割することで８個の小空間Ａ（ノードＡ０～Ａ７）を生成して８分木を生成する。また、８分木生成部２４１１は、同様にノードＡ０～Ａ７の各々を更に８個の小空間に分割する。このように、８分木生成部２４１１は８分木の生成を繰り返す。
マージ情報復号部２４１２は、ビットストリームのヘッダ情報から重複点マージフラグを復号する。なお、マージ情報復号部２４１２は、エントロピー復号部２４１３に含まれてもよい。
エントロピー復号部２４１３は、復号した重複点マージフラグの情報に応じてリーフ情報を復号し、三次元点群（三次元位置）を生成する。なお、エントロピー復号部２４１３は、復号した三次元点に関わる属性情報を復号してもよい。
逆量子化部２４１４は、復号した点群の三次元位置に逆量子化を適用し、出力三次元点群を生成する。なお、可逆符号化の場合は逆量子化処理を省略してもよい。また、三次元データ復号装置は、不可逆符号化の場合でも、スケールを元のスケールに戻す必要がない場合は、逆量子化処理を省略してよい。例えば、三次元点の絶対的な位置関係ではなく、相対的な位置関係が必要な場合は、逆量子化処理を省略してもよい。
次に、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変形例を説明する。図１８３は、三次元データ符号化処理の変形例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、入力された三次元点群の三次元位置を量子化する（Ｓ２４４１）。例えば、三次元データ符号化装置は、三次元位置の量子化として、例えば三次元位置（ｘ，ｙ，ｚ）を量子化パラメータ（ｑｘ，ｑｙ，ｑｚ）で除算することで量子化位置（ｘ／ｑｘ，ｙ／ｑｙ，ｚ／ｑｚ）を算出する。また、三次元データ符号化装置は、量子化パラメータをヘッダに付加し、三次元データ復号装置は。当該量子化パラメータを用いて逆量子化を行ってもよい。なお、三次元データ符号化装置は、ロスレス符号化時には量子化処理をスキップしてもよい。
次に、三次元データ符号化装置は、量子化後の三次元点群に重複点が含まれるか否かを判定する（Ｓ２４４２）。例えば、三次元データ符号化装置は、全ての三次元点群の三次元位置情報を比較し、同一の値が存在するかで判定する。または、三次元データ符号化装置は、全ての三次元位置情報の差分を算出し、その差分の絶対値が予め定められた閾値より大きい場合は、重複点が含まれないと判定してもよい。
三次元点群に重複点が含まれる場合（Ｓ２４４２でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は、重複点をマージして符号化するか否かを判定する（Ｓ２４４３）。例えば、三次元データ符号化装置は、符号化効率を優先する場合は、重複点をマージすると判断してもよい。また、三次元データ符号化装置は、三次元データ復号装置で重複点が必要であれば、マージしないと判断してもよい。
三次元点群に重複点が含まない場合（Ｓ２４４２でＮｏ）、又は、重複点をマージする場合（Ｓ２４４３でＹｅｓ）、三次元データ符号装置は、重複点マージフラグを１に設定し、当該重複点マージフラグをヘッダに付加する（Ｓ２４４４）。一方、重複点をマージしない場合（Ｓ２４４３でＮｏ）、三次元データ符号装置は、重複点マージフラグを０に設定し、当該重複点マージフラグをヘッダに付加する（Ｓ２４４５）。
次に、三次元データ符号装置は、重複点マージフラグが１であるか否かを判定する（Ｓ２４４６）。重複点マージフラグが１である場合（Ｓ２４４６でＹｅｓ）、三次元データ符号装置は、量子化後の三次元点群に含まれる重複点をマージする（Ｓ２４４７）。なお、三次元データ符号化装置は、ロスレス符号化、かつ入力三次元点群に重複点が含まれない場合は、本処理をスキップしてもよい。また、重複点マージフラグが０である場合（Ｓ２４４６でＮｏ）、三次元データ符号装置は、量子化後の三次元点群に含まれる重複点をマージしない。その後の処理は、図１７９に示す処理と同様である。
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、三次元データに含まれる複数の三次元点のＮ（Ｎは２以上の整数）分木構造に含まれるリーフが２個の三次元点を含み、かつ、当該２個の三次元点の三次元位置の差が予め定められた閾値未満の場合に、当該２個の三次元点をマージするか否かを示す第１情報（例えば重複点マージフラグ）をビットストリームに付加し、前記第１情報により前記２個の三次元点をマージすることが示される場合、前記２個の三次元点をマージし、マージした三次元点を符号化し、前記第１情報により前記２個の三次元点をマージしないことが示される場合、前記２個の三次元点の各々を符号化する。
これにより、当該三次元データ符号化装置は、三次元点をマージするか否かを切り替えることができるとともに、三次元点がマージされているか否かを三次元データ復号装置に伝えることができる。
例えば、三次元データ符号化装置は、前記第１情報により前記２個の三次元点をマージしないことが示される場合、前記リーフに関する第２情報（例えばリーフ情報）を前記ビットストリームに付加し、前記第１情報により前記２個の三次元点をマージすることが示される場合、前記リーフ情報を前記ビットストリームに付加しない。
例えば、前記第２情報は、前記リーフに含まれる三次元点の個数を示す。
例えば、前記三次元データ符号化装置は、前記複数の三次元点の三次元位置を、入力された複数の三次元点の三次元位置を量子化することにより生成する。
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、三次元データに含まれる複数の三次元点のＮ（Ｎは２以上の整数）分木構造に含まれるリーフが２個の三次元点を含み、かつ、当該２個の三次元点の三次元位置の差が予め定められた閾値未満の場合に、当該２個の三次元点をマージしたか否かを示す第１情報（例えば重複点マージフラグ）をビットストリームから復号し、前記第１情報により前記２個の三次元点をマージされていないことが示される場合、前記リーフに関する第２情報（例えばリーフ情報）を前記ビットストリームから復号し、前記第１情報により前記２個の三次元点をマージされていることが示される場合、前記リーフ情報を前記ビットストリームから復号しない。
例えば、前記第２情報は、前記リーフに含まれる三次元点の個数を示す。
例えば、前記三次元データ復号装置は、前記リーフ情報を用いて前記複数の三次元点の三次元位置を復元し、復元した三次元位置を逆量子化する。
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。
なお、量子化後のリーフ内に、重複点と重複点でない点とが存在する場合にも本実施の形態の方法を適用してもよい。図１８４は、この処理を説明するための図である。例えば、図１８４に示すように、量子化前の状態において点Ａ、点Ｂ、点Ｄがリーフ内に存在する。量子化によって点Ａと点Ｂとの三次元位置が同じになり、点Ａと点Ｂとは重複点になる。一方、点Ｄは他の点と三次元位置が異なるため重複点にならない。このようなケースは、８分木の分割を分割の最小単位まで行わず、途中のノードをリーフとして符号化する場合に発生する。
このようなケースの場合に、三次元データ符号化装置は、重複点マージフラグ（ＭｅｒｇｅＤｕｐｌｉｃａｔｅｄＰｏｉｎｔｓＦｌａｇ）が０の場合には、各リーフが何個の点群を含むかを示す情報と、各点群の位置情報と、属性情報とを符号化する。ここで位置情報とは、各点群のある基準位置からの絶対座標であってもよいし、上述したようにリーフに含まれる点の相対座標を含んでもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、点Ａ、点Ｂ、点Ｄの計３個がリーフに含まれるという情報と、それぞれの位置情報と、それぞれの属性情報とを符号化してもよい。
また、三次元データ符号化装置は、重複点マージフラグが１の場合には、リーフ内の重複点をマージする。例えば、三次元データ符号化装置は、点Ａと点Ｂとをマージさしマージ後の位置情報及び属性情報を符号化する。この際、点Ｄはマージされないため、三次元データ符号化装置は、点Ｄの位置情報及び属性情報を別途符号化する。
また、三次元データ符号化装置は、リーフ内に含まれるマージ後の点の数を示す情報を符号化してもよい。図１８４に示す例では、三次元データ符号化装置は、点Ａと点Ｂとを１点にマージし、点Ｄをマージしないため、リーフ内の点数を２個として符号化する。
重複点マージフラグが１の場合には、三次元データ符号化装置は、リーフ内のＭ点の重複点をＮ点（Ｍ＞Ｎ）にマージしてもよい。この場合、三次元データ符号化装置は、Ｎ点の三次元位置情報及び属性情報と、マージされなかった点の位置情報及び属性情報とをそれぞれリーフ情報として符号化してもよい。また、三次元データ符号化装置は、Ｍ個の属性情報を用いてＮ個の属性情報を算出してもよい。
また、三次元データ符号化装置は、リーフ内に含まれる点の数を示す情報を符号化してもよい。図１８４に示す例では、三次元データ符号化装置は、リーフ内に含まれる点の数が３個であることを示す情報を符号化してもよい。また、三次元データ符号化装置は、全ての点の位置情報及び属性情報を符号化してもよい。
（実施の形態１６）
本実施の形態では、三次元データ符号化装置は、親ノードが異なる隣接ノードの情報を、符号化済みのノードを探索することで得る。図１８５は、隣接ノードの例を示す図である。図１８５に示す例では、３個の隣接ノードが対象ノードと同じ親ノードに属する。三次元データ符号化装置は、この３個の隣接ノードの隣接情報を、親ノードのオキュパンシー符号を確認することで取得する。
また、残りの３個の隣接ノードは、対象ノードとは異なる親ノードに属する。三次元データ符号化装置は、これらの３個の隣接ノードの隣接情報を符号化済みノードの情報を確認することで取得する。ここで、隣接情報とは、そのノードが点群を含む（占有（ｏｃｃｕｐｉｅｄ））か否かを示す情報を含む。また、符号化みノードとは、例えば、８分木において対象ノードと同じ層に属するノードである。
図１８６は、探索対象となるノードの例を示す図である。三次元データ符号化装置は、図１８６に示す符号化済みノードを探索範囲とし、隣接ノードの情報を探索する。図１８７は、隣接ノードの探索処理を説明するための図である。図１８７に示すように、符号化済みノードの情報はキューに格納される。三次元データ符号化装置は、複数のキューを先頭から探索し、隣接ノードの情報を取得する。例えば、探索するキューの順序は、符号化順である。
三次元データ符号化装置は、子ノードが占有であるか否かを示す情報を算出することで対象ノードのオキュパンシー符号を算出する。このとき、三次元データ符号化装置は、各子ノードの隣接情報を更新する。例えば、三次元データ符号化装置は、対象ノードと親ノードが同じ隣接ノードが占有であるか否かを、オキュパンシー符号から判定する。また、三次元データ符号化装置は、対象ノードと親ノードが異なる隣接ノードが占有であるか否かを、既に符号化済みのノードの情報を格納したキューから隣接ノードの情報を探索し、見つかった隣接ノードが占有であるか否かを示す情報から判定する。また、三次元データ符号化装置は、各子ノードの隣接情報を更新し、次のノードの子ノードの隣接ノードを算出するために更新後の隣接情報をキューに格納する。
三次元データ符号化装置は、各探索において、対象ノードと探索されたノードとの両方の隣接情報を更新する。図１８８及び図１８９はこの更新処理を説明するための図である。図１８８に示すように、三次元データ符号化装置は、各探索において、対象ノードと探索されたノードとの両方の隣接情報を更新する。つまり、隣接情報は双方向に伝達される。対象ノードの情報には、探索されたノードが隣接ノードであることが追加され、隣接ノードの情報には対象ノードが隣接ノードであることが追加される。
また、図１８９に示すように、探索処理において、直前の対象ノードは、探索されたノードになり得る。この場合、直前の対象ノードの隣接情報が更新される。
また、三次元データ符号化装置は、ハードウェア実装のための最長処理時間を保証するために、隣接ノードが見つかるまえに探索処理を終了してもよい。図１９０は、この動作を説明するための図である。
図１９０に示すように、探索を停止する閾値である探索閾値が予め定められている。この探索閾値は、例えば、キューの先頭からの探索回数を示す。
図１９０の（１）に示す例では、隣接ノードのキューを探索するためには探索閾値よりも多い探索ステップが必要である。この例では、三次元データ符号化装置は、探索閾値までの探索を行い、探索処理を終了する。
図１９０の（２）に示す例では、探索閾値よりも少ない探索ステップで隣接ノードのキューを探索できる。この例では、三次元データ符号化装置は、隣接ノードを探索し、探索処理を終了する。
このように、三次元データ符号化装置は、探索回数を制限するためのパラメータ（探索閾値）を用意してもよい。探索回数を制限することで、探索の処理時間を一定時間内に抑えつつ、隣接ノードを見つけることが可能となる。また、三次元データ符号化装置は、探索回数の制限値（探索閾値）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。または、探索回数は規格等で規定されてもよい。これにより、三次元データ復号装置は、探索回数の制限値をヘッダ又は規格の規定から決定できるので、正しくストリームを復号できる。
次に、符号化済みノードのキューの構成の具体例について説明する。対象ノードの近傍を識別するために、符号化済みノードのキューの各要素は、三次元空間におけるインデックスを有する。例えば、このインデックスにはモートン符号（Ｍｏｒｔｏｎ ｃｏｄｅ）が用いられる。
図１９１は、モートン符号を用いたインデックスの例を示す図である。図１９２は、モートン符号を用いたキューの例を示す図である。図１９１に示す例では、対象ノードのインデックスは３であり、左ノードのインデックスは２で下ノードのインデックスは１である。このようにモートン符号のインデックスを用いることで隣接ノードを判定できる。
また、モートン符号を用いることで以下の効果がある。１つ目の効果として、探索処理を高速化できる。ここで、ｘ、ｙ、ｚ座標を用いた探索処理は、単一の整数であるモートン符号を見つける処理よりも複雑である。
２つの目の効果として、モートン符号を用いることで保持するデータ量を削減できる。具体的には、ｘ、ｙ、ｚを用いた場合には、３個の３２ビットのデータが必要となる。一方、モートン符号を用いることで１個の６４ビットのデータでノードを識別できる。
なお、三次元位置を整数に変換する手法としてモートン符号以外の手法が用いられてもよい。例えば、ヒルベルト曲線（Ｈｉｌｂｅｒｔ ｃｕｒｖｅ）等の、三次元位置を整数に変換可能な空間充填曲線（ｓｐａｃｅ ｆｉｌｌｉｎｇ ｃｕｒｖｅ）が用いられてもよい。
次に、本実施の形態に係る三次元データ符号化装置の構成例を説明する。図１９３は、本実施の形態に係る三次元データ符号化装置２５００のブロック図である。この三次元データ符号化装置２５００は、８分木生成部２５０１と、親ノード情報取得部２５０２と、符号化モード選択部２５０３と、探索部２５０４と、幾何情報算出部２５０５と、符号化テーブル選択部２５０６と、エントロピー符号化部２５０７とを備える。
８分木生成部２５０１は、入力された三次元点（ポイントクラウド）から、例えば８分木を生成し、８分木の各ノードのオキュパンシー符号を生成する。
親ノード情報取得部２５０２は、対象ノードの親ノードのオキュパンシー符号から隣接ノードの隣接情報を取得する。つまり、親ノード情報取得部２５０２は、複数の隣接ノードのうち、例えば、対象ノードと同じ親ノードに属する隣接ノードであって、複数の隣接ノードの半数にあたる隣接ノードの隣接情報を取得する。
符号化モード選択部２５０３は、符号化モードを選択する。例えば、この符号化モードは、親ノードのオキュパンシー符号から隣接情報を取得する処理と、探索処理との一方を行うモードと、両方を行うモードとを含む。
探索部２５０４は、探索処理により、符号化済みノードの情報を用いて隣接ノードの隣接情報を取得する。この探索処理は、処理時間を有するが、この探索処理により全ての隣接ノードの隣接情報が取得可能である。
幾何情報算出部２５０５は、親ノード情報取得部２５０２で得られた隣接情報と、探索部２５０４で得られた隣接情報との一方を用いて、又は、両方を統合することで、符号化テーブルの選択に用いる隣接情報（隣接ノードの占有情報）を生成する。
符号化テーブル選択部２５０６は、幾何情報算出部２５０５で生成された隣接ノードの占有情報を用いてエントロピー符号化に用いる符号化テーブルを選択する。
エントロピー符号化部２５０７は、選択された符号化テーブルを用いて対象ノードのオキュパンシー符号をエントロピー符号化することでビットストリームを生成する。なお、エントロピー符号化部２５０７は、選択された符号化テーブルを示す情報をビットストリームに付加してもよい。
次に、本実施の形態に係る三次元データ復号装置の構成例を説明する。図１９４は、本実施の形態に係る三次元データ復号装置２５１０のブロック図である。この三次元データ復号装置２５１０は、８分木生成部２５１１と、親ノード情報取得部２５１２と、復号モード選択部２５１３と、探索部２５１４と、幾何情報算出部２５１５と、符号化テーブル選択部２５１６と、エントロピー復号部２５１７とを備える。
８分木生成部２５１１は、ビットストリームのヘッダ情報等を用いて、ある空間（ノード）の８分木を生成する。例えば、８分木生成部２５１１は、ヘッダ情報に付加されたある空間のｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向の大きさを用いて大空間（ルートノード）を生成し、その空間をｘ軸、ｙ軸、ｚ軸方向にそれぞれ２分割することで８個の小空間Ａ（ノードＡ０～Ａ７）を生成して８分木を生成する。また、対象ノードとしてノードＡ０～Ａ７が順に設定される。
親ノード情報取得部２５１２は、対象ノードの親ノードのオキュパンシー符号から隣接ノードの隣接情報を取得する。つまり、親ノード情報取得部２５１２は、複数の隣接ノードのうち、例えば、対象ノードと同じ親ノードに属する隣接ノードであって、複数の隣接ノードの半数にあたる隣接ノードの隣接情報を取得する。
復号モード選択部２５１３は、復号モードを選択する。例えば、この復号モードは、上記符号化モードに対応し、親ノードのオキュパンシー符号から隣接情報を取得する処理と、探索処理との一方を行うモードと、両方を行うモードとを含む。
探索部２５１４は、探索処理により、復号済みノードの情報を用いて隣接ノードの隣接情報を取得する。この探索処理は、処理時間を有するが、この探索処理により全ての隣接ノードの隣接情報が取得可能である。
幾何情報算出部２５１５は、親ノード情報取得部２５１２で得られた隣接情報と、探索部２５１４で得られた隣接情報との一方を用いて、又は、両方を統合することで、符号化テーブルの選択に用いる隣接情報（隣接ノードの占有情報）を生成する。
符号化テーブル選択部２５１６は、幾何情報算出部２５１５で算出された隣接ノードの占有情報を用いてエントロピー復号に用いる符号化テーブルを選択する。
エントロピー復号部２５１７は、選択された符号化テーブルを用いてオキュパンシー符号のエントロピー復号を行うことで三次元点（ポイントクラウド）を生成する。なお、エントロピー復号部２５１７は、選択された符号化テーブルの情報をビットストリームから取得し、当該情報で示される符号化テーブルを用いて、対象ノードのオキュパンシー符号をエントロピー復号してもよい。
また、ビットストリームに含まれるオキュパンシー符号（８ビット）の各ビットは、８個の小空間Ａ（ノードＡ０～ノードＡ７）にそれぞれ点群が含まれるか否かを示す。また更に、三次元データ復号装置は、小空間ノードＡ０を８個の小空間Ｂ（ノードＢ０～ノードＢ７）に分割して８分木を生成し、小空間Ｂの各ノードに点群が含まれるか否かを示す情報をオキュパンシー符号を復号して算出する。このように、三次元データ復号装置は、大空間から小空間へと８分木を生成しながら各ノードのオキュパンシー符号を復号する。
以下、本実施の形態に係る三次元データ符号化処理及び三次元データ復号処理の流れを説明する。図１９５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、入力三次元点群の一部又は全てが含まれる空間（対象ノード）を定義する（Ｓ２５０１）。次に、三次元データ符号化装置は、対象ノードを８分割して８個の小空間（ノード）を生成する（Ｓ２５０２）。次に、三次元データ符号化装置は、各ノードに点群が含まれるか否かに応じて対象ノードのオキュパンシー符号を生成する（Ｓ２５０３）。次に、三次元データ符号化装置は、対象ノードの隣接ノードの隣接情報を、対象ノードの親ノードのオキュパンシー符号から算出する（Ｓ２５０４）。
次に、三次元データ符号化装置は、符号化モードを選択する（Ｓ２５０５）。例えば、三次元データ符号化装置は、探索処理を行う符号化モードを選択する。次に、三次元データ符号化装置は、符号化済みノードの情報を探索することで、残りの隣接情報を取得する。また、三次元データ符号化装置は、ステップＳ２５０４で算出した隣接情報と、探索処理により取得した隣接情報とを統合することで、符号化テーブルの選択に用いる隣接情報を生成する（Ｓ２５０６）。
次に、三次元データ符号化装置は、ステップＳ２５０６で生成した隣接情報に基づきエントロピー符号化に用いる符号化テーブルを選択する（Ｓ２５０７）。次に、三次元データ符号化装置は、選択した符号化テーブルを用いて対象ノードのオキュパンシー符号をエントロピー符号化する（Ｓ２５０８）。次に、三次元データ符号化装置は、各ノードをそれぞれ８分割し、各ノードのオキュパンシー符号を符号化するという処理を、ノードが分割できなくなるまで繰り返す（Ｓ２５０９）。つまり、ステップＳ２５０２～Ｓ２５０８の処理が再帰的に繰り返される。
図１９６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、ビットストリームのヘッダ情報を用いて復号する空間（対象ノード）を定義する（Ｓ２５１１）。次に、三次元データ復号装置は、対象ノードを８分割して８個の小空間（ノード）を生成する（Ｓ２５１２）。次に、三次元データ復号装置は、対象ノードの隣接ノードの隣接情報を、対象ノードの親ノードのオキュパンシー符号から算出する（Ｓ２５１３）。
次に、三次元データ復号装置は、上記符号化モードに対応する復号モードを選択する（Ｓ２５１４）。例えば、三次元データ復号装置は、探索処理を行う復号モードを選択する。次に、三次元データ復号装置は、復号済みノードの情報を探索することで、残りの隣接情報を取得する。また、三次元データ復号装置は、ステップＳ２５１３で算出した隣接情報と、探索処理により取得した隣接情報とを統合することで、符号化テーブルの選択に用いる隣接情報を生成する（Ｓ２５１５）。
次に、三次元データ復号装置は、ステップＳ２５１５で生成した隣接情報に基づきエントロピー復号に用いる符号化テーブルを選択する（Ｓ２５１６）。次に、三次元データ復号装置は、選択した符号化テーブルを用いて対象ノードのオキュパンシー符号をエントロピー復号する（Ｓ２５１７）。次に、三次元データ復号装置は、各ノードをそれぞれ８分割し、各ノードのオキュパンシー符号を復号するという処理を、ノードが分割できなくなるまで繰り返す（Ｓ２５１８）。つまり、ステップＳ２５１２～Ｓ２５１７の処理が再帰的に繰り返される。
次に、符号化モード（復号モード）について説明する。符号化モードは、（１）探索処理をスキップする第１モードと、（２）探索処理を行い、かつ、上記探索閾値で処理を停止する第２モードと、（３）探索処理を行い、かつ、全ての符号化済み（復号済み）ノードを探索する第３モードと、のうち少なくとも一つを含む。
つまり、三次元データ復号装置は、符号化モードとして、隣接ノードの探索をスキップするか、隣接ノードの探索を行うかを切替えるようにしてもよい。更に、三次元データ符号化装置は、隣接ノードの探索を行う場合に、探索回数を予め定められた閾値以下に制限してもよい。また、三次元データ符号化装置は、この閾値を示す情報を、ビットストリームのヘッダに付加してもよい。または、この閾値は、規格等で規定されてもよい。また、三次元データ符号化装置は、この閾値の値をノード毎に切替えてもよい。例えば、８分木の層の値が大きくなる（深くなる）ほど、隣接ノードの候補は増加する。よって、三次元データ符号化装置は、８分木の層の値が大きくなる（深くなる）ほど、閾値を大きくしてもよい。また、ノードが属する層毎に、参照可能な範囲が変わってもよい。つまり、対象ノードと空間的に隣接する複数の隣接ノードのうち、参照可能な隣接ノードの範囲は、木構造において対象ノードが属する層に応じて異なってもよい。ここで、ヘッダ等に設定された参照可能な範囲を示すパラメータの値が同じであっても、層が深くなるほどノードが表す空間は小さくなっていく。つまり、層が深くなるほどノードが参照可能な空間の範囲が絶対的に狭くなってもよい。
また、三次元データ符号化装置は、符号化モードを示す情報をビットストリームのヘッダに付加してもよい。また、符号化モードは、規格等で規定されてもよい。これにより、三次元データ復号装置は、復号したヘッダ又は規格の規定から復号モード（符号化モード）を決定できるので正しくストリームを復号できる。
また、三次元データ符号化装置は、ノード毎に符号化モードを符号化し、ノード毎に符号化モードを切替えてもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、一旦全ての符号化モードで符号化を行い、三次元データ復号装置にとって符号化効率及び処理時間の観点で最適な符号化モードを決定する。そして、三次元データ符号化装置は、決定した符号化モードを示す情報をノード毎に符号化してもよい。これにより、三次元データ復号装置は、ノード毎に符号化された符号化モードを復号することでビットストリームを正しく復号できる。
また、三次元データ符号化装置は、予め定められたノードの集合毎に符号化モードを符号化し、その集合単位で符号化モードを切替えてもよい。なお、ノードの集合とは、例えば８分木の同一層に含まれる複数のノードの集合である。
なお、三次元データ復号装置においても、同様の方法により復号モード（符号化モード）が決定されてもよい。つまり、三次元データ符号化装置と三次元データ復号装置とは、同一方法にてノード毎に符号化モードを推定し、ノード毎に隣接ノードの探索を行うか否かを切替えてもよい。これにより、三次元データ符号化装置及び三次元データ復号装置は、隣接ノードの探索が必要なノードを判定し、判定が真のときに隣接ノードの探索を行い、判定が偽のときに隣接ノードの探索をスキップできる。また、符号化モードを示す情報を伝送する必要がない。よって符号化効率を向上しつつ、処理量を抑えることが可能となる。
例えば、三次元データ符号化装置及び三次元データ復号装置は、隣接ノードの探索が必要なノードか否かを、例えば親ノードのオキュパンシー符号から判定する。ここで、親ノードのオキュパンシー符号から算出した３個の隣接ノードの占有情報が全て１の場合は、その他の隣接ノードも占有である可能性が高い。よって、この場合、三次元データ符号化装置及び三次元データ復号装置は、隣接ノードの探索が必要と判定する。
また、三次元データ符号化装置及び三次元データ復号装置は、隣接ノードの探索が必要なノードか否かを、８分木の層の値から判定してもよい。例えば、層の値が小さい（ルートノードに近い）場合は８分木の分割が十分に行われていない可能性が高い。よって、三次元データ符号化装置及び三次元データ復号装置は、隣接ノードが占有である可能性が高いと判断し、隣接ノードの探索が必要と判定してもよい。このように三次元データ符号化装置と三次元データ復号装置とにおいて同一方法で符号化モードを推定することで符号量を抑制しつつ、正しく符号化及び復号を行うことが可能となる。
また、三次元データ符号化装置と三次元データ復号装置は、同一方法にて、予め定められたノードの集合毎に符号化モード（復号モード）を推定し、その集合単位で符号化モードを切替えてもよい。これにより、三次元データ符号化装置及び三次元データ復号装置は、隣接ノードの探索が必要なノードの集合か否かを判定し、判定が真のときに隣接ノードの探索を行い、判定が偽のときに隣接ノードの探索をスキップできる。よって、符号化効率を向上しつつ、処理量を抑えることが可能となる。
なお、ノードの集合とは、例えば、８分木の同一層に含まれる複数のノードの集合である。これにより、三次元データ符号化装置及び三次元データ復号装置は、層毎に隣接ノードの探索を行うか否かを切替えることができるので、処理時間を抑制しつつ、符号化効率を向上できる。例えば、例えば層の値が小さい（ルートノードに近い）場合は、８分木の分割が十分に行われていない可能性が高い。よって、三次元データ符号化装置及び三次元データ復号装置は、隣接ノードが占有である可能性が高いと判断し、隣接ノードの探索が必要と判定してもよい。
次に、符号化モードを示す情報等のシンタックス例を説明する。図１９７はヘッダ情報のシンタックス例を示す図である。図１９８は、ノードの情報のシンタックス例を示す図である。
図１９７に示すように、ヘッダ情報は、ｃｏｄｉｎｇ＿ｍｏｄｅ１と、ｌｉｍｉｔ＿ｎｕｍ＿ｏｆ＿ｓｅａｒｃｈとを含む。ｃｏｄｉｎｇ＿ｍｏｄｅｌ１は、隣接ノードの探索を行うか否かを示す情報である。例えば、値０は隣接ノードの探索を行わないことを示し、値１は隣接ノードの探索を全てのノードで行うことを示し、値２は隣接ノードの探索をノード毎に切替えることを示す。
なお、三次元データ符号化装置はｃｏｄｉｎｇ＿ｍｏｄｅ１をヘッダに付加せず、規格又は規格のプロファイル又はレベル等で隣接ノードの探索を行うか否かが規定されてもよい。これにより、三次元データ復号装置は、規格情報を参照して、隣接ノードの探索を行うか否かを判定することでビットストリームを正しく復元できる。
ｌｉｍｉｔ＿ｎｕｍ＿ｏｆ＿ｓｅａｒｃｈは、上述した隣接閾値を示す情報であり、例えば、隣接ノードを探索する場合の探索の制限数（探索閾値）を示す。例えば、値０は制限なしを示し、値１以上は制限回数を示す。
このｌｉｍｉｔ＿ｎｕｍ＿ｏｆ＿ｓｅａｒｃｈは、ｃｏｄｉｎｇ＿ｍｏｄｅ１の値が１以上の場合にヘッダ情報に含まれる。なお、三次元データ符号化装置は、探索の制限が常に必要ない場合は、ｌｉｍｉｔ＿ｎｕｍ＿ｏｆ＿ｓｅａｒｃｈをヘッダに含めなくてもよい。また、三次元データ符号化装置は、８分木の層毎にｌｉｍｉｔ＿ｎｕｍ＿ｏｆ＿ｓｅａｒｃｈを設け、ヘッダに含めてもよい。
また、ｌｉｍｉｔ＿ｎｕｍ＿ｏｆ＿ｓｅａｒｃｈの値は符号化前に決定されてもよい。例えば、高性能な機器で符号化又は復号を行う場合は制限なしに設定され、低性能な機器で符号化又は復号する場合は、制限が設定される。
図１９８に示すように、ノードの情報は、ｃｏｄｉｎｇ＿ｍｏｄｅ２と、ｏｃｃｕｐａｎｃｙ＿ｃｏｄｅとを含む。このｃｏｄｉｎｇ＿ｍｏｄｅ２は、ｃｏｄｉｎｇ＿ｍｏｄｅ１の値が２の場合にノードの情報に含まれる。ｃｏｄｉｎｇ＿ｍｏｄｅ２は、ノード毎に隣接ノードの探索を行うか否かを示す情報である。例えば、値０は隣接ノードの探索を行わないことを示し、値１は隣接ノードの探索を行うことを示す。
なお、ｃｏｄｉｎｇ＿ｍｏｄｅ２が１のとき、三次元データ符号化装置及び三次元データ復号装置は、探索の制限数をヘッダに付加されたｌｉｍｉｔ＿ｎｕｍ＿ｏｆ＿ｓｅａｒｃｈに設定してもよい。また、三次元データ符号化装置は、探索の制限数をノード毎に符号化してもよい。
また、三次元データ符号化装置は、ｃｏｄｉｎｇ＿ｍｏｄｅ２の値を符号化せず、三次元データ復号装置は、ｃｏｄｉｎｇ＿ｍｏｄｅ２の値を推定してもよい。例えば、三次元データ復号装置は、親ノードのオキュパンシー符号又は８分木の層情報から、ｃｏｄｉｎｇ＿ｍｏｄｅ２の値を推定する。
ｏｃｃｕｐａｎｃｙ＿ｃｏｄｅは、対象ノードのオキュパンシー符号であり、対象ノードの子ノードが占有か否かを示す情報である。三次元データ符号化装置及び三次元データ復号装置は、ｃｏｄｉｎｇ＿ｍｏｄｅ２の値に応じて隣接ノードの占有情報を算出し、その値を元に符号化テーブルを切替えながらｏｃｃｕｐａｎｃｙ＿ｃｏｄｅを符号化又は復号する。
また、三次元データ符号化装置は、上記方法で生成されたｃｏｄｉｎｇ＿ｍｏｄｅ１、ｌｉｍｉｔ＿ｎｕｍ＿ｏｆ＿ｓｅａｒｃｈ、又はｃｏｄｉｎｇ＿ｍｏｄｅ２をエントロピー符号化してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、各値を２値化したうえで算術符号化する。
また、本実施の形態では、８分木構造を例に示したが、必ずしもこれに限らず、２分木、４分木、１６分木等のＮ分木（Ｎは２以上の整数）、又は、その他の木構造に対して、上記手法を適用してもよい。
次に、三次元データ符号化処理の詳細を説明する。図１９９は、本実施の形態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。まず、三次元データ符号化装置は、入力三次元点群の一部又は全てが含まれる空間（対象ノード）を定義する（Ｓ２５２１）。次に、三次元データ符号化装置は、対象ノードを８分割して８個の小空間（ノード）を生成する（Ｓ２５２２）。次に、三次元データ符号化装置は、各ノードに点群が含まれるか否かに応じて対象ノードのオキュパンシー符号を生成する（Ｓ２５２３）。次に、三次元データ符号化装置は、対象ノードの隣接ノードの隣接情報を、対象ノードの親ノードのオキュパンシー符号から算出する（Ｓ２５２４）。
次に、三次元データ符号化装置は、符号化モードを確認することで探索処理を行うか否かを判定する（Ｓ２５２５）。例えば、三次元データ符号化装置は、（１）ｃｏｄｉｎｇ＿ｍｏｄｅ１が１である場合、又は、（２）ｃｏｄｉｎｇ＿ｍｏｄｅ１が２であり、かつ、ｃｏｄｉｎｇ＿ｍｏｄｅ２が１である場合、探索処理を行う（Ｓ２５２５でＹｅｓ）と判定し、それ以外の場合には、探索処理を行わない（Ｓ２５２５でＮｏ）と判定する。なお、三次元データ符号化装置は、全てのノードで隣接ノードの探索を行う（ｃｏｄｉｎｇ＿ｍｏｄｅ１の値）か否か、及びノード毎に隣接ノードの探索を行うか否か（ｃｏｄｉｎｇ＿ｍｏｄｅ２の値）を、上述した方法等で決定する。
例えば、三次元データ符号化装置は、隣接ノードの探索が必要なノードか否か（ｃｏｄｉｎｇ＿ｍｏｄｅ２の値）を、親ノードのオキュパンシー符号から推定する。例えば、親ノードのオキュパンシー符号から算出した３個の隣接ノードの占有情報が全て１の場合は、その他の隣接ノードも占有である可能性が高い。よって、三次元データ符号化装置は、隣接ノードの探索が必要（ｃｏｄｉｎｇ＿ｍｏｄｅ２の値は１）と判定する。また、三次元データ復号装置においてｃｏｄｉｎｇ＿ｍｏｄｅ２を推定する場合は、三次元データ符号化装置はｃｏｄｉｎｇ＿ｍｏｄｅ２を符号化しなくてもよい。
探索処理を行う場合（Ｓ２５２５でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は、符号化済みノードの情報を探索することで、残りの隣接情報を取得する。例えば、三次元データ符号化装置は、ｌｉｍｉｔ＿ｎｕｍ＿ｏｆ＿ｓｅａｒｃｈの値が０（探索回数制限なし）でない場合は、その値に応じて探索回数を制限しながら隣接ノードを探索する。また、三次元データ符号化装置は、ｌｉｍｉｔ＿ｎｕｍ＿ｏｆ＿ｓｅａｒｃｈの値を上述した方法等を用いて設定する。また、三次元データ符号化装置は、親ノードのオキュパンシー符号から算出した隣接情報と探索処理で取得した隣接情報とを統合する（Ｓ２５２６）。次に、三次元データ符号化装置は、ステップＳ２５２６で生成した隣接情報に基づきエントロピー符号化に用いる符号化テーブルを選択する（Ｓ２５２７）。
一方、探索処理を行わない場合（Ｓ２５２５でＮｏ）、三次元データ符号化装置は、ステップＳ２５２４で親ノードのオキュパンシー符号から算出した隣接情報に基づきエントロピー符号化に用いる符号化テーブルを選択する（Ｓ２５２７）。
次に、三次元データ符号化装置は、選択した符号化テーブルを用いて対象ノードのオキュパンシー符号をエントロピー符号化する（Ｓ２５２８）。また、三次元データ符号化装置は、ヘッダ情報として、ｃｏｄｉｎｇ＿ｍｏｄｅ１、及びｌｉｍｉｔ＿ｎｕｍ＿ｏｆ＿ｓｅａｒｃｈを符号化する。また、三次元データ符号化装置は、ノード毎にｃｏｄｉｎｇ＿ｍｏｄｅ２を符号化する。
次に、三次元データ符号化装置は、各ノードをそれぞれ８分割し、各ノードのオキュパンシー符号を符号化するという処理を、ノードが分割できなくなるまで繰り返す（Ｓ２５２９）。つまり、ステップＳ２５２２～Ｓ２５２８の処理が再帰的に繰り返される。
次に、三次元データ復号処理の詳細を説明する。図２００は、本実施の形態に係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、ビットストリームのヘッダ情報を用いて復号する空間（対象ノード）を定義する（Ｓ２５３１）。このとき、三次元データ復号装置は、ヘッダ情報のｃｏｄｉｎｇ＿ｍｏｄｅ１とｌｉｍｉｔ＿ｎｕｍ＿ｏｆ＿ｓｅａｒｃｈを復号する。
次に、三次元データ復号装置は、対象ノードを８分割して８個の小空間（ノード）を生成する（Ｓ２５３２）。次に、三次元データ復号装置は、対象ノードの隣接ノードの隣接情報を、対象ノードの親ノードのオキュパンシー符号から算出する（Ｓ２５３３）。
次に、三次元データ復号装置は、符号化モードに対応する復号モードを確認することで探索処理を行うか否かを判定する（Ｓ２５３４）。例えば、三次元データ復号装置は、（１）ｃｏｄｉｎｇ＿ｍｏｄｅ１が１である場合、又は、（２）ｃｏｄｉｎｇ＿ｍｏｄｅ１が２であり、かつ、ｃｏｄｉｎｇ＿ｍｏｄｅ２が１である場合、探索処理を行う（Ｓ２５３４でＹｅｓ）と判定し、それ以外の場合には、探索処理を行わない（Ｓ２５３４でＮｏ）と判定する。また、三次元データ復号装置は、ｃｏｄｉｎｇ＿ｍｏｄｅ２を、例えば、ノード毎に復号する。
なお、三次元データ復号装置は、隣接ノードの探索が必要なノードか否か（ｃｏｄｉｎｇ＿ｍｏｄｅ２の値）を、三次元データ符号化装置における処理と同一の処理を用いて判定してもよい。例えば、三次元データ復号装置は、隣接ノードの探索が必要なノードか否かを、親ノードのオキュパンシー符号から推定する。例えば、親ノードのオキュパンシー符号から算出した３個の隣接ノードの占有情報が全て１の場合は、その他の隣接ノードも占有である可能性が高い。よって、三次元データ復号装置は、隣接ノードの探索が必要（ｃｏｄｉｎｇ＿ｍｏｄｅ２の値は１）と判定する。また、三次元データ復号装置は、ｃｏｄｉｎｇ＿ｍｏｄｅ２を推定する場合は、ｃｏｄｉｎｇ＿ｍｏｄｅ２を復号しなくてもよい。
探索処理を行う場合（Ｓ２５３４でＹｅｓ）、三次元データ復号装置は、復号済みノードの情報を探索することで、残りの隣接情報を取得する。例えば、三次元データ復号装置は、ｌｉｍｉｔ＿ｎｕｍ＿ｏｆ＿ｓｅａｒｃｈの値が０（探索回数制限なし）でない場合は、その値に応じて探索回数を制限しながら隣接ノードを探索する。また、三次元データ復号装置は、親ノードのオキュパンシー符号から算出した隣接情報と探索処理で取得した隣接情報とを統合する（Ｓ２５３５）。次に、三次元データ復号装置は、ステップＳ２５３５で生成した隣接情報に基づきエントロピー復号に用いる符号化テーブルを選択する（Ｓ２５３６）。
一方、探索処理を行わない場合（Ｓ２５３４でＮｏ）、三次元データ復号装置は、ステップＳ２５３３で親ノードのオキュパンシー符号から算出した隣接情報と探索処理で取得した隣接情報に基づきエントロピー復号に用いる符号化テーブルを選択する（Ｓ２５３６）。
次に、三次元データ復号装置は、選択した符号化テーブルを用いて対象ノードのオキュパンシー符号をエントロピー復号する（Ｓ２５３７）。次に、三次元データ復号装置は、各ノードをそれぞれ８分割し、各ノードのオキュパンシー符号を復号するという処理を、ノードが分割できなくなるまで繰り返す（Ｓ２５３８）。つまり、ステップＳ２５３２～Ｓ２５３７の処理が再帰的に繰り返される。
なお、上記説明では、探索対象のノードが符号化済みノードである例を示したが、探索対象のノードは必ずしもこれに限定されない。例えば、三次元データ符号化装置は、同じ層に属する全てのノードの隣接ノードの情報を、本実施の形態に記載の方法にて探索することで取得し、その後、取得した隣接ノードの情報を用いて各ノードのオキュパンシー符号を符号化してもよい。
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２０１に示す処理を行う。三次元データ符号化装置は、三次元データに含まれる複数の三次元点のＮ（Ｎは２以上の整数）分木構造に含まれる対象ノードの情報を符号化する。三次元データ符号化装置は、前記符号化では、対象ノードと空間的に隣接する複数の隣接ノードのうち、参照可能な隣接ノードの範囲を示す第１情報（例えば、ｌｉｍｉｔ＿ｎｕｍ＿ｏｆ＿ｓｅａｒｃｈ）を符号化し（Ｓ２５４１）、前記範囲内の隣接ノードを参照して、対象ノードを符号化する（Ｓ２５４２）。
これにより、当該三次元データ符号化装置は、参照可能な隣接ノードを制限できるので、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、前記範囲内の隣接ノードに三次元点が存在するか否かに基づき、符号化テーブルを選択し、選択された符号化テーブルを用いて、対象ノードの情報（例えばオキュパンシー符号）をエントロピー符号化する。
例えば、三次元データ符号化装置は、前記符号化では、対象ノードと空間的に隣接する複数の隣接ノードのうち、参照可能な隣接ノードの情報を探索し、記第１情報は、前記探索の範囲を示す。
例えば、三次元データ符号化装置は、前記探索では、複数のノードの情報を予め定められた順序で探索し、第１情報は、前記探索を行うノードの数（例えば探索閾値）を示す。
例えば、前記探索では、モートン符号のインデックスが用いられる。
例えば、三次元データ符号化装置は、前記符号化では、参照可能な隣接ノードの範囲に制限を設けるか否かを示す第２情報（ｃｏｄｉｎｇ＿ｍｏｄｅ１）を符号化し、第２情報により参照可能な隣接ノードの範囲に制限を設けることが示される場合、第１情報を符号化する。
例えば、前記参照可能な隣接ノードの範囲は、前記Ｎ分木構造において前記対象ノードが属する層に応じて異なる。
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２０２に示す処理を行う。三次元データ復号装置は、三次元データに含まれる複数の三次元点のＮ（Ｎは２以上の整数）分木構造に含まれる対象ノードの情報を復号する。三次元データ復号装置は、前記復号では、対象ノードと空間的に隣接する複数の隣接ノードのうち、参照可能な隣接ノードの範囲を示す第１情報（例えば、ｌｉｍｉｔ＿ｎｕｍ＿ｏｆ＿ｓｅａｒｃｈ）をビットストリームから復号し（Ｓ２５５１）、前記範囲内の隣接ノードを参照して、対象ノードを復号する（Ｓ２５５２）。
これにより、当該三次元データ復号装置は、参照可能な隣接ノードを制限できるので、処理量を低減できる。
例えば、三次元データ復号装置は、前記復号では、前記範囲内の隣接ノードに三次元点が存在するか否かに基づき、符号化テーブルを選択し、選択された符号化テーブルを用いて、対象ノードの情報（例えばオキュパンシー符号）をエントロピー復号する。
例えば、三次元データ復号装置は、前記復号では、対象ノードと空間的に隣接する複数の隣接ノードのうち、参照可能な隣接ノードの情報を探索し、記第１情報は、前記探索の範囲を示す。
例えば、三次元データ復号装置は、前記探索では、複数のノードの情報を予め定められた順序で探索し、第１情報は、前記探索を行うノードの数（例えば探索閾値）を示す。
例えば、前記探索では、モートン符号のインデックスが用いられる。
例えば、三次元データ復号装置は、前記復号では、参照可能な隣接ノードの範囲に制限を設けるか否かを示す第２情報（ｃｏｄｉｎｇ＿ｍｏｄｅ１）を復号し、第２情報により参照可能な隣接ノードの範囲に制限を設けることが示される場合、第１情報を復号する。
例えば、前記参照可能な隣接ノードの範囲は、前記Ｎ分木構造において前記対象ノードが属する層に応じて異なる。
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１７）
本実施の形態では、三次元データ符号化装置は、入力された三次元点群を２つ以上のサブ三次元点群に分離し、複数のサブ三次元点群に依存関係が発生しないように各サブ三次元点群を符号化する。これにより、三次元データ符号化装置は、複数のサブ三次元点群を並列に符号化できる。例えば、三次元データ符号化装置は、入力された三次元点群をサブ三次元点群Ａとサブ三次元点群Ｂに分離し、サブ三次元点群Ａとサブ三次元点群Ｂとを並列に符号化する。
なお、分離の方法としては、三次元データ符号化装置は、例えば、８分木構造を用いて符号化を行う場合、８分木に分割した８個の子ノードを並列に符号化する。例えば、三次元データ符号化装置は、各子ノードをルートとする複数の木構造を並列に符号化する。
なお、三次元データ符号化装置は、複数のサブ三次元点群を必ずしも並列に符号化する必要はなく、依存関係が発生しないように、複数のサブ三次元点群を逐次的に符号化してもよい。また、８分木に限定されず、４分木又は１６分木等のＮ分木（Ｎは２以上の整数）に本実施の形態の手法を適用してもよい。また、三次元データ符号化装置は、点群の色、反射率又は法線ベクトル等の属性情報を用いて分割を行ってもよい。また、三次元データ符号化装置は、実施の形態１０の図９２～図９３等を用いて説明したように、点群の密度の違いによって分割を行ってもよい。
また、三次元データ符号化装置は、符号化した複数のサブ三次元点群の複数の符号化データを１個のビットストリームに結合してもよい。この際、三次元データ符号化装置は、各サブ三次元点群の各符号化データの開始位置をビットストリームのヘッダ等に含めてもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、ビットストリームの先頭からのアドレス（ビット位置又はバイト数等）をヘッダ等に含めてもよい。これにより、三次元データ復号装置は、各サブ三次元点群の符号化データの開始位置をビットストリームの先頭を復号することで知ることができる。また、三次元データ復号装置は、複数のサブ三次元点群の符号化データを並列に復号できるので、処理時間を削減できる。
なお、三次元データ符号化装置は、複数のサブ三次元点群に依存関係が発生しないように複数のサブ三次元点群を符号化したことを示す、又は、複数のサブ三次元点群を並列に符号化したことを示すフラグをビットストリームの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、ヘッダを復号することで、複数の三次元点群の複数の符号化データを並列に復号可能か否かを判断できる。
ここで、複数のサブ三次元点群に依存関係が発生しないとは、例えば、複数のサブ三次元点群の複数のノードのオキュパンシー符号又はリーフ情報等を符号化するための符号化テーブル（エントロピー符号化に用いられる確率テーブル等）を、各サブ三次元点群に対して独立に持つことを意味する。例えば、三次元データ符号化装置は、サブ三次元点群Ａとサブ三次元点群Ｂを依存関係が発生しないように符号化するために、サブ三次元点群Ａとサブ三次元点群Ｂとに対して異なる符号化テーブルを用いる。または、三次元データ符号化装置は、サブ三次元点群Ａとサブ三次元点群Ｂを逐次的に処理する場合、サブ三次元点群Ａとサブ三次元点群Ｂとに依存関係が発生しないように、サブ三次元点群Ａを符号化した後、かつサブ三次元点群Ｂを符号化する前に符号化テーブルを初期化する。このように、三次元データ符号化装置は、各サブ三次元点群の符号化テーブルを独立に持つ、又は、符号化前に符号化テーブルを初期化することで、複数のサブ三次元点群に依存関係が発生しないように複数のサブ三次元点群を符号化できる。また、三次元データ復号装置も同様に、各サブ三次元点群の符号化テーブル（復号テーブル）を独立に持つ、または、各サブ三次元点群の復号前に符号化テーブルを初期化することで、各サブ三次元点群を適切に復号できる。
また、複数のサブ三次元点群に依存関係が発生しないとは、例えば、複数のサブ三次元点群の複数のノードのオキュパンシー符号又はリーフ情報等を符号化する際に、サブ三次元点群間で参照を禁止することを意味してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、符号化対象の対象ノードのオキュパンシー符号を符号化する際に、８分木における隣接ノードの情報を用いて符号化を行う。この場合において、三次元データ符号化装置は、隣接ノードが別のサブ三次元点群に含まれる場合、その隣接ノードを参照せずに対象ノードを符号化する。この場合、三次元データ符号化装置は、隣接ノードは存在しないとして符号化を行ってもよいし、隣接ノードは存在するが、当該隣接ノードが別のサブ三次元点群に含まれるという条件の元で対象ノードを符号化してもよい。
同様に、三次元データ復号装置は、例えば、複数のサブ三次元点群の複数のノードのオキュパンシー符号又はリーフ情報等を復号する際に、サブ三次元点群間で参照を禁止する。例えば、三次元データ復号装置は、復号対象の対象ノードのオキュパンシー符号を復号する際に、８分木における隣接ノードの情報を用いて復号を行う。この場合において、三次元データ復号装置は、隣接ノードが別のサブ三次元点群に含まれる場合、その隣接ノードを参照せずに対象ノードを復号する。この場合、三次元データ復号装置は、隣接ノードは存在しないとして復号を行ってもよいし、隣接ノードは存在するが当該隣接ノードが別のサブ三次元点群に含まれるという条件の元で対象ノードを復号してもよい。
また、三次元データ符号化装置は、複数のサブ三次元点群の三次元位置情報と属性情報（色、反射率又は法線ベクトル等）とをそれぞれ符号化する際に、一方に対しては依存関係が発生しないように符号化を行い、他方に対しては依存関係があるように符号化を行ってもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、依存関係が発生しないように三次元位置情報を符号化し、依存関係があるように属性情報を符号化してもよい。これにより、三次元データ符号化装置は、三次元位置情報を並列に符号化することで処理時間を削減でき、属性情報を逐次的に符号化することで符号化量を削減できる。なお、三次元データ符号化装置は、三次元位置情報を依存関係がないように符号化したか否かを示す情報と、属性情報を依存関係がないように符号化したか否かを示す情報との両方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ヘッダを復号することで、三次元位置情報を依存関係がないように復号できるか、属性情報を依存関係がないように復号できるかをそれぞれ判断できる。これにより、三次元データ復号装置は、依存関係がない場合は並列に復号を行うことができる。例えば、三次元データ復号装置は、三次元位置情報が依存関係が発生しないように符号化されており、属性情報が依存関係があるように符号化されている場合、三次元位置情報を並列に復号することで処理時間を削減し、属性情報を逐次的に復号する。
図２０３は、木構造の例を示す図である。なお、図２０３では、４分木の例を示すが、８分木等の他の分木構造が用いられてもよい。三次元データ符号化装置は、図２０３に示す木構造を、例えば、図２０４に示すサブ三次元点群Ａと、図２０５に示すサブ三次元群Ｂとに分割する。なお、この例では、層１の有効ノードで分割が行われる。つまり、４分木の場合には、最大で４個のサブ三次元点群が生成され、８分木の場合には、最大で８個のサブ三次元点群が生成される。また、三次元データ符号化装置は、属性情報、又は点群密度等の情報を利用して分割を行ってもよい。
三次元データ符号化装置は、サブ三次元点群Ａとサブ三次元点群Ｂに依存関係が発生しないように符号化を行う。例えば、三次元データ符号化装置は、サブ三次元点群毎にオキュパンシー符号のエントロピー符号化に用いる符号化テーブルを切替える。または、三次元データ符号化装置は、各サブ三次元点群の符号化前に符号化テーブルを初期化する。または、三次元データ符号化装置は、ノードの隣接情報を算出する際に、隣接ノードが異なるサブ三次元点群に含まれる場合は当該隣接ノードの参照を禁止する。
図２０６は、本実施の形態に係るビットストリームの構成例を示す図である。図２０６に示すようにビットストリームは、ヘッダと、サブ三次元点群Ａの符号化データと、サブ三次元点群Ｂの符号化データとを含む。ヘッダは、点群数情報と、依存関係情報と、先頭アドレス情報Ａ及び先頭アドレス情報Ｂとを含む。
点群数情報は、ビットストリームに含まれるサブ三次元点群の個数を示す。なお、点群数情報として、オキュパンシー符号により個数が示されてもよい。例えば、図２０３に示す例では、層０のオキュパンシー符号「１０１０」が用いられ、オキュパンシー符号に含まれる「１」の数によりサブ三次元点群の個数が示される。
依存関係情報は、サブ三次元点群を依存関係なく符号化したか否かを示す。例えば、三次元データ復号装置は、この依存関係情報に基づき、サブ三次元点群を並列に復号するか否かを判定する。
先頭アドレス情報Ａは、サブ三次元点群Ａの符号化データの先頭アドレスを示す。先頭アドレス情報Ｂは、サブ三次元点群Ｂの符号化データの先頭アドレスを示す。
以下、並列符号化の効果について説明する。三次元点群（ポイントクラウド）の８分木データにおいて、幾何情報（三次元位置情報）又は属性情報を分割し、並列符号化することで、処理時間を低減できる。親ノードの階層においてノードが他のノードから独立している場合に並列符号化を実現できる。つまり、隣接親ノードを参照しない必要がある。この条件は、子ノード及び孫ノードの全てにおいても満たされる必要がある。
図２０７は、木構造の例を示す図である。図２０７に示す例において、深さ優先の符号化が用いられる場合、ノードＡは、層１からノードＣと独立している。また、ノードＣは、層２からノードＤと独立している。ノードＡは、層３からノードＢと独立している。
三次元データ符号化装置は、各ノードのこの独立の情報を用いて、ハードウェアの種別、ユーザ設定、アルゴリズム、又はデータの適応性等に基づき、２つの方式の並列符号化方法から使用する並列符号化方法を選択する。
この２つの方式とは、全並列符号化（ｆｕｌｌ ｐａｒａｌｌｅｌ ｅｎｃｏｄｉｎｇ）と、漸進並列符号化（ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌ ｐａｒａｌｌｅｌ ｅｎｃｏｄｉｎｇ）とである。
まず、全並列符号化について説明する。並列処理又は並列プログラミングでは、同時に多くのデータを処理する必要があるため、非常に処理が重い。
ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）に含まれるプロセッシングユニット（ＰＵ）の数、ＣＰＵに含まれるコアの数、又は、ソフトウェア実装におけるスレッドの数を用いて、並列処理可能なノードの数が決定される。
ここで、一般に８分木に含まれるノードの数は、利用可能なＰＵの数よりも多い。三次元データ符号化装置は、層に含まれる符号化済みのノードの数を示す情報を用いて、層に含まれるノードの数が、利用可能なＰＵの数に対応する最適数であるかを判定し、層に含まれるノードの数が、最適数に達したことをトリガに、全並列符号化を開始する。なお、並列処理において、幅優先又は深さ優先の処理を用いることができる。
三次元データ符号化装置は、並列符号化処理を開始したノード（層）を示す情報をビットストリームにヘッダに格納してもよい。これにより、三次元データ復号装置は、この情報を用いて、必要であれば並列復号処理を行うことができる。なお、並列符号化処理を開始したノードを示す情報の形式は任意でよいが、例えば、ロケーション符号が用いられてもよい。
また、三次元データ符号化装置は、並列符号化を行う各ノード（サブ三次元点群）に対して符号化テーブル（確率テーブル）を準備する。この符号化テーブルは、初期値又はノード毎に異なる値に初期化される。例えば、ノード毎に異なる値とは、親ノードのオキュパンシー符号に基づく値である。この全並列符号化では、ＧＰＵの初期化が一度でよいという利点がある。
図２０８は、全並列符号化を説明するための図であり、木構造の例を示す図である。図２０９は、並列処理されるサブ三次元点群を空間的に示す図である。三次元データ符号化装置は、ＰＵ又はスレッドの数に相関するノードの数が最適点に達したことをトリガに並列処理を開始する。
図２０８に示す例では、層３において、当該層に含まれる占有ノードの数が９となり、最適数を超える。よって、三次元データ符号化装置は、層３以下の三次元点（ノード）を、層３の各占有ノードをルートとする複数のサブ三次元点群に分割し、各サブ三次元点群を並列処理する。例えば、図２０８に示す例では、９個のサブ三次元点群が生成される。
三次元データ符号化装置は、並列処理を始めた層を示すレイヤ情報を符号化してもよい。また、三次元データ符号化装置は、並列処理を始めた際の占有ノードの数（図２０８の例では９）を示す情報を符号化してもよい。
また、三次元データ符号化装置は、例えば、複数のサブ三次元群を互いの参照を禁止しながら符号化する。また、三次元データ符号化装置は、例えば、各サブ三次元点群の符号前にエントロピー符号化に用いる符号化テーブル（確率テーブル等）を初期化する。
図２１０は、本実施の形態に係るビットストリームの構成例を示す図である。図２１０に示すように、ビットストリームは、ヘッダと、上層符号化データと、サブヘッダと、サブ三次元点群Ａの符号化データと、サブ三次元点群Ｂの符号化データとを含む。
ヘッダは、空間最大サイズ情報と、並列開始レイヤ情報とを含む。空間サイズ情報は、三次元点群を８分木に分割する最初の三次元空間を示す。例えば、空間サイズ情報は、最初の三次元空間の最大座標（ｘ，ｙ，ｚ）を示す。
並列開始レイヤ情報は、並列処理を開始可能な層である並列開始レイヤを示す。ここでは、並列開始レイヤ情報は、例えば層Ｎを示す。
上層符号化データは、並列処理を開始する前の層Ｎまでの符号化データであり、層Ｎまでのノード情報である。例えば、上層符号化データは、層Ｎまでのノードのオキュパンシー符号等を含む。
サブヘッダは、層Ｎ以降を復号するために必要な情報を含む。例えば、サブヘッダは、各サブ三次元点群の符号化データの先頭アドレス等を示す。図２１０に示す例では、サブヘッダは、先頭アドレス情報Ａと、先頭アドレス情報Ｂとを含む。先頭アドレス情報Ａは、サブ三次元点群Ａの符号化データの先頭アドレスを示す。先頭アドレス情報Ｂは、サブ三次元点群Ｂの符号化データの先頭アドレスを示す。
なお、三次元データ符号化装置は、ヘッダに、先頭アドレス情報Ａ及び先頭アドレス情報Ｂを格納してもよい。これにより、三次元データ復号装置は、上層符号化データよりも先に、サブ三次元点群の符号化データを並列に復号できる。この場合、サブヘッダは、各サブ三次元点群の空間を示す情報を含んでもよい。この情報は、各サブ三次元点群の空間の最大座標（ｘ，ｙ，ｚ）を示す。
図２１１は、並列復号処理を説明するための図である。図２１１に示すように、三次元データ復号装置は、サブ三次元点群Ａの符号化データとサブ三次元点群Ｂの符号化データとを並列に復号し、サブ三次元点Ａの復号データとサブ三次元点群Ｂの復号データとを生成する。次に、三次元データ復号装置は、生成したサブ三次元点Ａの復号データとサブ三次元点群Ｂの復号データと統合し、三次元点群の復号データを生成する。このように、三次元データ復号装置は、複数のサブ三次元点群の復号データに含まれる三次元位置情報及び属性情報（色情報及び反射率等）を統合する。また、三次元データ復号装置は、統合したデータを１個のファイルとして出力してもよい。
なお、三次元データ復号装置は、必ずしもサブ三次元点群の全てを復号する必要はなく、三次元データ復号装置が必要なサブ三次元点群を選択的に復号してもよい。例えば、三次元データ復号装置が車載等のモビリティの場合、三次元データ復号装置は、複数のサブ三次元点群のうち、ＧＰＳ等で取得した現在の位置に近いエリアのサブ三次元点群を復号する。
また、三次元データ符号化装置は、サブヘッダに、各サブ三次元点群の優先順位を示す情報を格納してもよい。この場合、三次元データ復号装置は、サブヘッダに含まれる情報で示される優先順位に従い、優先順位が高いサブ三次元点群に対してＣＰＵ等の演算資源を優先的に与えながら並列復号を実行する。これにより、三次元データ復号装置は、三次元データ復号装置にとって重要なエリアを含むサブ三次元点群を効率的に復号できる。
図２１２は、全並列符号化処理の流れを模式的に示す図である。まず、三次元データ符号化装置は、利用可能なＰＵの数を決定する（Ｓ２６０１）。次に、三次元データ符号化装置は、８分木を処理し、ノードの位置を格納する（Ｓ２６０２）。次に、三次元データ符号化装置は、占有ノードの数がＰＵの数より多いか否かを判定する（Ｓ２６０３）。
占有ノード数がＰＵの数以下の場合（Ｓ２６０３でＮｏ）、三次元データ符号化装置は、次のノードに対してステップＳ２６０２の処理を行う。占有ノードの数がＰＵの数より多い場合（Ｓ２６０３でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は、現在の層を並列処理を開始する層である並列開始レイヤに設定する（Ｓ２６０４）。
次に、三次元データ符号化装置は、複数の符号化テーブルを初期化し、並列符号化を開始する（Ｓ２６０５）。並列符号化が完了した後、三次元データ符号化装置は、ステップＳ２６０２で格納した位置に基づき、８分木を再構成する（Ｓ２６０６）。なお、三次元データ符号化装置は、８分木を再構成しなくてもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、並列符号化により得られた各サブ三次元点群の符号化データをビットストリームに付加して処理を終了してもよい。
なお、三次元データ符号化装置は、並列符号化を開始した並列開始レイヤを示す並列開始レイヤ情報をビットストリームの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ヘッダを復号することで、どの層から並列復号が可能であるかを判定できる。
なお、どの層から並列処理を始めるかが、予め決められていてもよい。また、並列化を開始するレイヤを示す並列開始レイヤ情報がビットストリームに付加されず、並列化を開始するレイヤが規格等で規定されてもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、並列化するか否かを示すフラグをビットストリームに付加する。三次元データ復号装置は、そのフラグがオンの場合は、最初のレイヤから並列処理を開始し、フラグがオフの場合は逐次処理を適用してもよい。
図２１３は、全並列復号処理の流れを模式的に示す図である。まず、三次元データ復号装置は、ヘッダを復号することで並列処理可能なレイヤＮを示す並列開始レイヤ情報を取得する（Ｓ２６１１）。次に、三次元データ復号装置は、オキュパンシー符号を復号して現ノードを８分割し、占有状態のサブノードの処理へ移行する（Ｓ２６１２）。
次に、三次元データ復号装置は、処理対象の層が並列開始レイヤＮに到達したか否かを判定する（Ｓ２６１３）。処理対象の層が並列開始レイヤＮに到達してない場合（Ｓ２６１３でＮｏ）、三次元データ復号装置は、次のノードに対してステップＳ２６１２の処理を行う。処理対象の層が並列開始レイヤＮに到達した場合（Ｓ２６１３でＹｅｓ）、三次元データ復号装置は、サブヘッダを復号し、複数のサブ三次元点群の開始アドレスを取得する（Ｓ２６１４）。
次に、三次元データ復号装置は、複数の符号化テーブルを初期化し、複数のサブ三次元点群の並列復号を開始する（Ｓ２６１５）。並列復号が完了した後、三次元データ復号装置は、復号した複数のサブ三次元点群の三次元位置情報と属性情報とを統合する（Ｓ２６１６）。
例えば、三次元データ復号装置は、並列開始レイヤ情報をビットストリームのヘッダから復号する。これにより三次元データ復号装置は、どの層から並列に復号可能か否かを判定できる。
なお、並列化を開始するレイヤを示す並列開始レイヤ情報はビットストリームに付加されず、並列化を開始するレイヤが規格等で規定されてもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、並列化するか否かを示すフラグをビットストリームに付加する。三次元データ復号装置は、そのフラグがオンの場合、最初のレイヤから並列処理を開始し、フラグがオフの場合は逐次処理を適用してもよい。
次に、漸進並列符号化について説明する。図２１４及び図２１５は、この漸進並列符号化を説明するための図である。図２１４は、木構造における並列処理を示す図であり、図２１５は、並列処理における時系列の変化を示す図である。
漸進並列符号化では、親ノードが１以上の子ノードに分割された場合において、利用可能なＰＵが存在する場合には、並列数を順次増加させていく処理である。また、追加のＰＵを必要とする新たなノードが見つかるたびに符号化テーブルが予め定められたテーブルに設定される。
図２１４に示す例では、トップ（ルート）においてコア１による処理が開始する。層１において、右側のノードの処理にコア２が用いれ、コア１は左側のノードを処理する。層２においてコア１は左側のノードの処理を継続する。層３では、コア１はノードＡを処理し、新たに見つかったノードＢをコア４が処理する。また、層１の右側のノードに対しては、層２においてコア２は左のノードの処理を継続し、層３においてノードＣを処理する。また、層２において、コア３が追加され、コア３は右のノードを処理し、層３においてノードＤを処理する。
なお、三次元データ符号化装置は、各ノードにおいてエントロピー符号化の符号化テーブルの初期化が必要か否かを示すフラグを追加してもよい。これにより、三次元データ復号装置は、当該フラグにより初期化がオンとなったノードの次の子ノードを並列処理が可能と判定できる。
図２１６は、漸進並列符号化処理の流れを模式的に示す図である。まず、三次元データ符号化装置は、８分木を処理し、ノードの位置を格納する（Ｓ２６２１）。次に、三次元データ符号化装置は、対象ノードが占有状態の子ノードである占有子ノードを複数有するか否かを判定する（Ｓ２６２２）。対象ノードが複数の占有子ノードを有する場合（Ｓ２６１３でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は、並列符号化に利用可能なＰＵが存在するか否かを判定する（Ｓ２６２３）。
対象ノードが複数の占有子ノードを有さない場合（Ｓ２６１３でＮｏ）、又は、並列符号化に利用可能なＰＵが存在しない場合（Ｓ２６２３でＮｏ）、三次元データ符号化装置は、現在使用中のＰＵを用いて８分木の処理を継続する（Ｓ２６２４）。例えば、初期状態では、三次元データ符号化装置は初期状態の一つのＰＵを用いて処理を継続する。また、対象ノードが複数の占有子ノードを有さない場合とは、対象ノードが占有子ノードを有さない場合、及び、対象ノードが１個の占有子ノードを有する場合を含む。
一方、並列符号化に利用可能なＰＵが存在する場合（Ｓ２６２３でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は、使用するＰＵに新たなＰＵを追加し、複数の符号化テーブルを初期化し、並列符号化を開始する（Ｓ２６２５）。
全てのノードの処理が完了していない場合（Ｓ２６２６でＮｏ）、三次元データ符号化装置は、次のノードに対してステップＳ２６２１の処理を行う。全てのノードの処理が完了した場合（Ｓ２６２６でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は、ステップＳ２６０２で格納した位置に基づき、８分木を再構成する（Ｓ２６２７）。なお、三次元データ符号化装置は、８分木を再構成しなくてもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、並列符号化により得られた各サブ三次元点群の符号化データをビットストリームに付加して処理を終了してもよい。
このような漸進並列符号化では、対象ノードが複数の占有ノードを有し、空いているＰＵが存在する場合には、直ちに並列処理が開始される。これにより、ＰＵの処理が短い時間で完了した場合には、次の処理にＰＵを割り当てることができるので、理想的な処理不可のパランスを実現できる。
一方で、並列処理が要求されるたびに初期化処理が必要となる。また、上下又は左右の処理順における次の処理までに、複数のＰＵにおける処理が終了するとは限らないため、データの書き戻しのために、各層のノード及び子ノードの全てを同期させるメカニズムが必要となる。言い換えると、上述した全並列符号化では、このような処理が必要でないため処理量を低減できるという効果を実現できる。
以上のように、本実施の形態では、元の三次元点は、並列処理可能な枝に分割される。８分木では、例えば、ノードに対して並列処理可能な８個の枝が生成される。また、８分木のどの層から並列処理可能な枝が開始するかを示す新たなパラメータが定義される。
次の並列処理可能な枝に処理が移行する際に、エントロピー符号化のための符号化テーブルがリセットされる。または、複数の並列処理可能な枝に対して異なる符号化テーブルが用いられる。
例えば、隣接ノードの情報等、異なる並列処理可能な枝に含まれるノードの参照が禁止される。
並列処理に関する複数のモードが定義される。例えば、モード０は、並列処理を行わないモードである。モード１は、位置情報（構造情報）を並列処理するモードである。このモードでは、属性情報については、他の並列処理可能な枝を参照することが許可される。第２モードは、位置情報及び属性情報を並列処理するモードである。つまり、位置情報及び属性情報の両方に対して、他の並列処理可能な枝を参照することが禁止される。
各並列処理可能な枝のデータの開始アドレスは、例えばスライスヘッダ等のヘッダ内に符号化される。
三次元データ復号装置は、全ての並列処理可能な枝を並列処理してもよし、複数の並列処理可能な枝の一部を並列処理してもよい。
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２１７に示す処理を行う。まず、三次元データ符号化装置は、三次元データに含まれる複数の三次元点を第１サブ三次元点群と第２サブ三次元点群とを含む複数のサブ三次元点群に分割する（Ｓ２６３１）。次に、三次元データ符号化装置は、各サブ三次元点群のサブヘッダに、対応するサブ三次元点群の空間を示す情報を付加する（Ｓ２６３２）。つまり、三次元データ符号化装置は、第１サブ三次元点群の空間を示す第１情報を第１サブ三次元点群のヘッダに付加し、第２サブ三次元点群の空間を示す第２情報を第２サブ三次元点群のヘッダに付加する。次に、三次元データ符号化装置は、第１サブ三次元点群と第２サブ三次元点群との各々を独立して復号可能なように符号化する（Ｓ２６３３）。言い換えると、三次元データ符号化装置は、第１サブ三次元点群と第２サブ三次元点群とを依存関係がないように符号化する。例えば、三次元データ符号化装置は、第１サブ三次元点群と第２サブ三次元点群とを並列符号化する。
なお、ステップＳ２６３２とＳ２６３３との処理順は一例であり、逆の順序であってもよいし、一部又は全てが並列に行われてもよい。
例えば、三次元データ符号化装置は、前記分割（Ｓ２６３１）では、前記複数の三次元点のＮ（Ｎは２以上の整数）分木構造を、前記第１サブ三次元点群に対応する第１枝と、前記第２三次元点に対応する第２枝とを含む複数の枝に分割する。つまり、三次元データ符号化装置は、三次元データに含まれる複数の三次元点のＮ（Ｎは２以上の整数）分木構造を第１枝と第２枝とに分離し（Ｓ２６３１）、前記第１枝と前記第２枝との各々を独立して復号可能なように符号化してもよい（Ｓ２６３３）。
例えば、前記第１枝のルートが属する層と、前記第２の枝のルートが属する層とを示す情報（並列開始レイヤ情報）を符号化する。つまり、三次元データ符号化装置は、前記第１層を示す情報（並列開始レイヤ情報）を含むビットストリームを生成する。例えば、前記第１枝のルートが属する層と、前記第２枝のルートが属する層とは同一の層である。
例えば、前記第１枝のルートは、前記Ｎ分木構造における第１層に含まれる第１ノードであり、前記第２枝のルートは、前記第１層に含まれる前記第１ノードとは異なる第２ノードである。つまり、第１枝のルートと第２枝のルートとは同じ層に属する。
例えば、三次元データ符号化装置は、前記第１層を示す情報（並列開始レイヤ情報）を符号化する。つまり、三次元データ符号化装置は、前記第１層を示す情報（並列開始レイヤ情報）を含むビットストリームを生成する。
例えば、三次元データ符号化装置は、前記第１サブ三次元点群（第１枝）と前記第１サブ三次元点群（第２枝）とを異なる符号化テーブルを用いてエントロピー符号化する。
例えば、三次元データ符号化装置は、前記第１サブ三次元点群（第１枝）をエントロピー符号化した後、前記第１サブ三次元点群（第２枝）をエントロピー符号化する前に符号化テーブルを初期化する。
例えば、三次元データ符号化装置は、前記第１サブ三次元点群（第１枝）の符号化において、前記第１サブ三次元点群（第２枝）の参照を禁止し、前記第１サブ三次元点群（第２枝）の符号化において、前記第１サブ三次元点群（第１枝）の参照を禁止する。
例えば、三次元データ符号化装置は、前記第１サブ三次元点群（第１枝）に含まれる複数の第１三次元点の位置情報と、前記第１サブ三次元点群（第２枝）に含まれる複数の第２三次元点の位置情報との各々を独立して復号可能なように符号化し、前記複数の第１三次元点の属性情報と、前記複数の第２三次元点の属性情報との各々を独立して復号可能なように符号化する。つまり、三次元データ符号化装置は、位置情報と属性情報との両方に対して依存関係がないように符号化を行う。
例えば、三次元データ符号化装置は、（１）前記第１サブ三次元点群（第１枝）に含まれる複数の第１三次元点の位置情報と、前記第１サブ三次元点群（第２枝）に含まれる複数の第２三次元点の位置情報との各々、及び、（２）前記複数の第１三次元点の属性情報と、前記複数の第２三次元点の属性情報との各々、の一方を独立して復号可能なように符号化し、（１）前記複数の第１三次元点の位置情報と、前記複数の第２三次元点の位置情報との各々、及び、（２）前記複数の第１三次元点の属性情報と、前記複数の第２三次元点の属性情報との各々、の他方を依存関係があるように符号化する。つまり、三次元データ符号化装置は、位置情報と属性情報との一方に対して依存関係がないように符号化を行い、位置情報と属性情報との他方に対して依存関係があるように符号化を行う。なお、依存関係があるとは、例えば、前記第１サブ三次元点群（第１枝）と前記第１サブ三次元点群（第２枝）とを同じ符号化テーブルを用いてエントロピー符号化する、又は、前記第１サブ三次元点群（第１枝）をエントロピー符号化した後、前記第１サブ三次元点群（第２枝）をエントロピー符号化する前に符号化テーブルを初期化しない、又は、前記第１サブ三次元点群（第１枝）の符号化において、前記第１サブ三次元点群（第２枝）の参照を許可する、又は、前記第１サブ三次元点群（第２枝）の符号化において、前記第１サブ三次元点群（第１枝）の参照を許可する、ことである。
例えば、三次元データ符号化装置は、前記第１サブ三次元点群（第１枝）と前記第１サブ三次元点群（第２枝）との各々を独立して復号可能なように符号化したか否かを示すフラグを符号化する。つまり、三次元データ符号化装置は、前記第１サブ三次元点群（第１枝）と前記第１サブ三次元点群（第２枝）との各々を独立して復号可能なように符号化したか否かを示すフラグを含むビットストリームを生成する。
例えば、前記第１情報は、前記第１サブ三次元点群の前記空間の最大座標を示し、前記第２情報は、前記第２サブ三次元点群の前記空間の最大座標を示す。
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２１８に示す処理を行う。まず、三次元データ復号装置は、三次元データに含まれる複数の三次元点が分割されることで生成された複数のサブ三次元点群に含まれる第１サブ三次元点群と第２サブ三次元点群との各々が独立して復号可能なようなように符号化されることで生成された第１符号化データと第２符号化データとを取得する（Ｓ２６４１）。例えば、三次元データ復号装置は、第１符号化データと第２符号化データとをビットストリームから取得する。
次に、三次元データ復号装置は、ビットストリームに含まれる各サブ三次元点群のサブヘッダから、対応するサブ三次元点群の空間を示す情報を取得する（Ｓ２６４２）。つまり、三次元データ復号装置は、前記第１サブ三次元点群の空間を示す第１情報を前記第１サブ三次元点群のヘッダから取得し、前記第２サブ三次元点群の空間を示す第２情報を前記第２サブ三次元点群のヘッダから取得する。
次に、三次元データ復号装置は、前記第１符号化データと前記第２符号化データとの各々を復号することで前記第１サブ三次元点群と前記第２サブ三次元点群とを復元する（Ｓ２６４３）。例えば、三次元データ復号装置は、第１符号化データと第２符号化データとを並列復号する。例えば、三次元データ復号装置は、復元した前記第１サブ三次元点群及び前記第２サブ三次元点群と、前記第１情報及び前記第２情報とを用いて前記複数の三次元点を復元する。
なお、ステップＳ２６４２とＳ２６４３との処理順は一例であり、逆の順序であってもよいし、一部又は全てが並列に行われてもよい。
例えば、前記第１符号化データ及び前記第２符号化データは、前記複数の三次元点のＮ（Ｎは２以上の整数）分木構造に含まれる、前記第１サブ三次元点群に対応する第１枝と、前記第２サブ三次元点群に対応する第２枝との各々が独立して復号可能なように符号化されることで生成される。つまり、三次元データ復号装置は、三次元データに含まれる複数の三次元点のＮ（Ｎは２以上の整数）分木構造に含まれる第１枝と第２枝との各々が独立して復号可能なように符号化されることで生成された第１符号化データと第２符号化データとを取得する（Ｓ２６４１）。
例えば、前記第１枝のルートが属する層と、前記第２の枝のルートが属する層とを示す情報（並列開始レイヤ情報）を復号する。つまり、三次元データ復号装置は、前記第１層を示す情報（並列開始レイヤ情報）をビットストリームから取得する。例えば、前記第１枝のルートが属する層と、前記第２枝のルートが属する層とは同一の層である。
例えば、前記第１枝のルートは、前記Ｎ分木構造における第１層に含まれる第１ノードであり、前記第２枝のルートは、前記第１層に含まれる前記第１ノードとは異なる第２ノードである。つまり、第１枝のルートと第２枝のルートとは同じ層に属する。
例えば、三次元データ復号装置は、前記第１層を示す情報（並列開始レイヤ情報）を復号する。つまり、三次元データ復号装置は、前記第１層を示す情報（並列開始レイヤ情報）をビットストリームから取得する。
例えば、三次元データ復号装置は、前記第１サブ三次元点群（第１枝）と前記第１サブ三次元点群（第２枝）とを異なる符号テーブルを用いてエントロピー復号する。
例えば、三次元データ復号装置は、前記第１サブ三次元点群（第１枝）をエントロピー復号した後、前記第１サブ三次元点群（第２枝）をエントロピー復号する前に符号化テーブルを初期化する。
例えば、三次元データ復号装置は、前記第１サブ三次元点群（第１枝）の復号において、前記第１サブ三次元点群（第２枝）を参照せず、前記第１サブ三次元点群（第２枝）の復号において、前記第１サブ三次元点群（第１枝）を参照しない。
例えば、前記第１符号化データは、前記第１サブ三次元点群（第１枝）に含まれる複数の第１三次元点の位置情報が符号化されることで生成された第１符号化位置データと、前記複数の第１三次元点の属性情報が符号化されることで生成された第１符号化属性データとを含む。前記第２符号化データは、前記第１サブ三次元点群（第２枝）に含まれる複数の第２三次元点の位置情報が符号化されることで生成された第２符号化位置データと、前記複数の第２三次元点の属性情報が符号化されることで生成された第２符号化属性データとを含む。前記前記第１符号化位置データと前記第２符号化位置データとは、独立して復号可能なように生成されており、前記前記第１符号化属性データと前記第２符号化属性データとは、独立して復号可能なように生成されている。つまり、三次元データ符号化装置は、位置情報と属性情報との両方に対して依存関係がないように符号化を行うことで、第１符号化データと第２符号化データとを生成する。
例えば、前記第１符号化データ及び前記第２符号化データは、前記第１サブ三次元点群（第１枝）に含まれる複数の第１三次元点及び前記第１サブ三次元点群（第２枝）に含まれる複数の第２三次元点の位置情報及び属性情報の一方の各々が独立して復号可能なように符号化されることで生成される。三次元データ復号装置は、前記第１符号化データと前記第２符号化データとの各々を復号することで前記複数の第１三次元点及び前記複数の第２三次元点の前記位置情報及び前記属性情報の前記一方の各々を復元する。三次元データ復号装置は、さらに、前記複数の第１三次元点及び前記複数の第２三次元点の前記位置情報及び前記属性情報の他方の各々が依存関係があるように符号化されることで生成された第３符号化データ及び第４符号化データを取得する。三次元データ復号装置は、前記第３符号化データと前記第４符号化データとの各々を復号することで前記複数の第１三次元点及び前記複数の第２三次元点の前記位置情報及び前記属性情報の前記他方の各々を復元する。つまり、三次元データ符号化装置は、位置情報と属性情報との一方に対して依存関係がないように符号化を行い、位置情報と属性情報との他方に対して依存関係があるように符号化を行う。例えば、三次元データ復号装置は、２つの符号化データに依存関係がある場合には、２つの符号化データを同じ符号化テーブルを用いてエントロピー復号する、又は、一方の符号化データをエントロピー復号した後、他方の符号化データをエントロピー復号する前に符号化テーブルを初期化しない、又は、一方の符号化データの復号において、他方の符号化データを参照する。
例えば、三次元データ復号装置は、前記第１サブ三次元点群（第１枝）と前記第１サブ三次元点群（第２枝）との各々が独立して復号可能なように符号化されているか否かを示すフラグを復号する。つまり、三次元データ復号装置は、前記第１サブ三次元点群（第１枝）と前記第１サブ三次元点群（第２枝）との各々が独立して復号可能なように符号化されているか否かを示すフラグをビットストリームから取得する。例えば、三次元データ復号装置は、前記フラグにより前記第１サブ三次元点群（第１枝）と前記第１サブ三次元点群（第２枝）との各々が独立して復号可能なように符号化されていることが示される場合、前記第１符号化データと前記第２符号化データとを並列復号し、前記フラグにより前記第１サブ三次元点群（第１枝）と前記第１サブ三次元点群（第２枝）との各々が独立して復号可能なように符号化されていることが示されない場合、前記第１符号化データと前記第２符号化データとを逐次復号する。
例えば、前記第１情報は、前記第１サブ三次元点群の前記空間の最大座標を示し、前記第２情報は、前記第２サブ三次元点群の前記空間の最大座標を示す。
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。
１００、４００ 三次元データ符号化装置
１０１、２０１、４０１、５０１ 取得部
１０２、４０２ 符号化領域決定部
１０３ 分割部
１０４、６４４ 符号化部
１１１ 三次元データ
１１２、２１１、４１３、４１４、５１１、６３４ 符号化三次元データ
２００、５００ 三次元データ復号装置
２０２ 復号開始ＧＯＳ決定部
２０３ 復号ＳＰＣ決定部
２０４、６２５ 復号部
２１２、５１２、５１３ 復号三次元データ
４０３ ＳＷＬＤ抽出部
４０４ ＷＬＤ符号化部
４０５ ＳＷＬＤ符号化部
４１１ 入力三次元データ
４１２ 抽出三次元データ
５０２ ヘッダ解析部
５０３ ＷＬＤ復号部
５０４ ＳＷＬＤ復号部
６２０、６２０Ａ 三次元データ作成装置
６２１、６４１ 三次元データ作成部
６２２ 要求範囲決定部
６２３ 探索部
６２４、６４２ 受信部
６２６ 合成部
６３１、６５１ センサ情報
６３２ 第１三次元データ
６３３ 要求範囲情報
６３５ 第２三次元データ
６３６ 第３三次元データ
６４０ 三次元データ送信装置
６４３ 抽出部
６４５ 送信部
６５２ 第５三次元データ
６５４ 第６三次元データ
７００ 三次元情報処理装置
７０１ 三次元マップ取得部
７０２ 自車検知データ取得部
７０３ 異常ケース判定部
７０４ 対処動作決定部
７０５ 動作制御部
７１１ 三次元マップ
７１２ 自車検知三次元データ
８１０ 三次元データ作成装置
８１１ データ受信部
８１２、８１９ 通信部
８１３ 受信制御部
８１４、８２１ フォーマット変換部
８１５ センサ
８１６ 三次元データ作成部
８１７ 三次元データ合成部
８１８ 三次元データ蓄積部
８２０ 送信制御部
８２２ データ送信部
８３１、８３２、８３４、８３５、８３６、８３７ 三次元データ
８３３ センサ情報
９０１ サーバ
９０２、９０２Ａ、９０２Ｂ、９０２Ｃ クライアント装置
１０１１、１１１１ データ受信部
１０１２、１０２０、１１１２、１１２０ 通信部
１０１３、１１１３ 受信制御部
１０１４、１０１９、１１１４、１１１９ フォーマット変換部
１０１５ センサ
１０１６、１１１６ 三次元データ作成部
１０１７ 三次元画像処理部
１０１８、１１１８ 三次元データ蓄積部
１０２１、１１２１ 送信制御部
１０２２、１１２２ データ送信部
１０３１、１０３２、１１３５ 三次元マップ
１０３３、１０３７、１１３２ センサ情報
１０３４、１０３５、１１３４ 三次元データ
１１１７ 三次元データ合成部
１２０１ 三次元マップ圧縮／復号処理部
１２０２ センサ情報圧縮／復号処理部
１２１１ 三次元マップ復号処理部
１２１２ センサ情報圧縮処理部
１３００ 三次元データ符号化装置
１３０１ 分割部
１３０２ 減算部
１３０３ 変換部
１３０４ 量子化部
１３０５、１４０２ 逆量子化部
１３０６、１４０３ 逆変換部
１３０７、１４０４ 加算部
１３０８、１４０５ 参照ボリュームメモリ
１３０９、１４０６ イントラ予測部
１３１０、１４０７ 参照スペースメモリ
１３１１、１４０８ インター予測部
１３１２、１４０９ 予測制御部
１３１３ エントロピー符号化部
１４００ 三次元データ復号装置
１４０１ エントロピー復号部
１５０１ サーバ
１５０２ クライアント
１５１１ 記憶部
１５１２ 制御部
１５１３ 符号化三次元マップ
１５２１ デコーダ
１５２２ アプリケーション
１９００ 三次元データ符号化装置
１９０１、１９１１ ８分木生成部
１９０２、１９１２ 類似性情報算出部
１９０３、１９１３ 符号化テーブル選択部
１９０４ エントロピー符号化部
１９１０ 三次元データ復号装置
１９１４ エントロピー復号部
２１００ 三次元データ符号化装置
２１０１、２１１１ ８分木生成部
２１０２、２１１２ 幾何情報算出部
２１０３、２１１３ 符号化テーブル選択部
２１０４ エントロピー符号化部
２１１０ 三次元データ復号装置
２１１４ エントロピー復号部
２２００ 三次元データ符号化装置
２２０１、２２１１ ８分木生成部
２２０２ モード決定部
２２０３ エントロピー符号化部
２２１０ 三次元データ復号装置
２２１２ モード情報復号部
２２１３ エントロピー復号部
２３００ 三次元データ符号化装置
２３０１、２３１１ ８分木生成部
２３０２ エントロピー符号化部
２３１０ 三次元データ復号装置
２３１２ エントロピー復号部
２４００ 三次元データ符号化装置
２４０１ 量子化部
２４０２、２４１１ ８分木生成部
２４０３ マージ決定部
２４０４ エントロピー符号化部
２４１０ 三次元データ復号装置
２４１２ マージ情報復号部
２４１３ エントロピー復号部
２４１４ 逆量子化部
２５００ 三次元データ符号化装置
２５０１、２５１１ ８分木生成部
２５０２、２５１２ 親ノード情報取得部
２５０３ 符号化モード選択部
２５０４、２５１４ 探索部
２５０５、２５１５ 幾何情報算出部
２５０６、２５１６ 符号化テーブル選択部
２５０７ エントロピー符号化部
２５１０ 三次元データ復号装置
２５１３ 復号モード選択部
２５１７ エントロピー復号部

Claims (6)

  1. 三次元データに含まれる複数の三次元点を第１サブ三次元点群と第２サブ三次元点群とを含む複数のサブ三次元点群に分割し、
    前記第１サブ三次元点群の空間を示す第１情報を前記第１サブ三次元点群のヘッダに付加し、
    前記第２サブ三次元点群の空間を示す第２情報を前記第２サブ三次元点群のヘッダに付加し、
    第１符号化データ、第２符号化データ、第３符号化データ及び第４符号化データを生成し、
    前記第１符号化データ及び前記第２符号化データは、（ｉ）モードパラメータが第１の値に設定された場合、前記第１サブ三次元点群に含まれる複数の第１三次元点の位置情報と、前記第２サブ三次元点群に含まれる複数の第２三次元点の位置情報との各々が独立して復号可能なように、（ｉｉ）前記モードパラメータが第２の値に設定された場合、前記第１サブ三次元点群に含まれる前記複数の第１三次元点の前記位置情報と、前記第２サブ三次元点群に含まれる前記複数の第２三次元点の前記位置情報とが依存関係があるように、符号化されることで生成され、
    前記第３符号化データ及び前記第４符号化データは、（ｉ）前記モードパラメータが前記第１の値に設定された場合、前記第１サブ三次元点群に含まれる前記複数の第１三次元点の属性情報と、前記第２サブ三次元点群に含まれる前記複数の第２三次元点の属性情報との各々が独立して復号可能なように、（ｉｉ）前記モードパラメータが前記第２の値に設定された場合、前記第１サブ三次元点群に含まれる前記複数の第１三次元点の前記属性情報と、前記第２サブ三次元点群に含まれる前記複数の第２三次元点の前記属性情報とが依存関係があるように、符号化されることで生成され、
    前記第１サブ三次元点群に含まれる前記複数の第１三次元点の前記位置情報と、前記第２サブ三次元点群に含まれる前記複数の第２三次元点の前記位置情報とは、前記第１符号化データ及び前記第２符号化データを復号することで復元可能であり、
    前記第１サブ三次元点群に含まれる前記複数の第１三次元点の前記属性情報と、前記第２サブ三次元点群に含まれる前記複数の第２三次元点の前記属性情報とは、前記第３符号化データ及び前記第４符号化データを復号することで復元可能である
    三次元データ符号化方法。
  2. 三次元データ復号方法であって、
    三次元データに含まれる複数の三次元点が分割されることで生成された複数のサブ三次元点群に含まれる第１サブ三次元点群と第２サブ三次元点群とが符号化されることで生成された第１符号化データと第２符号化データと第３符号化データと第４符号化データとを取得し、
    前記第１サブ三次元点群の空間を示す第１情報を前記第１サブ三次元点群のヘッダから取得し、
    前記第２サブ三次元点群の空間を示す第２情報を前記第２サブ三次元点群のヘッダから取得し、
    前記第１符号化データ及び前記第２符号化データは、（ｉ）モードパラメータが第１の値に設定された場合、前記第１サブ三次元点群に含まれる複数の第１三次元点の位置情報と、前記第２サブ三次元点群に含まれる複数の第２三次元点の位置情報との各々が独立して復号可能なように、（ｉｉ）前記モードパラメータが第２の値に設定された場合、前記第１サブ三次元点群に含まれる前記複数の第１三次元点の前記位置情報と、前記第２サブ三次元点群に含まれる前記複数の第２三次元点の前記位置情報とが依存関係があるように、符号化されることで生成され、
    前記第３符号化データ及び前記第４符号化データは、（ｉ）前記モードパラメータが前記第１の値に設定された場合、前記第１サブ三次元点群に含まれる前記複数の第１三次元点の属性情報と、前記第２サブ三次元点群に含まれる前記複数の第２三次元点の属性情報との各々が独立して復号可能なように、（ｉｉ）前記モードパラメータが前記第２の値に設定された場合、前記第１サブ三次元点群に含まれる前記複数の第１三次元点の前記属性情報と、前記第２サブ三次元点群に含まれる前記複数の第２三次元点の前記属性情報とが依存関係があるように、符号化されることで生成され、
    前記三次元データ復号方法は、さらに、
    前記第１サブ三次元点群に含まれる前記複数の第１三次元点の前記位置情報と、前記第２サブ三次元点群に含まれる前記複数の第２三次元点の前記位置情報とを、前記第１符号化データ及び前記第２符号化データを復号することで復元し、
    前記第１サブ三次元点群に含まれる前記複数の第１三次元点の前記属性情報と、前記第２サブ三次元点群に含まれる前記複数の第２三次元点の前記属性情報とを、前記第３符号化データ及び前記第４符号化データを復号することで復元する
    三次元データ復号方法。
  3. 三次元データ復号方法であって、
    三次元データに含まれる複数の三次元点が分割されることで生成された複数のサブ三次元点群に含まれる第１サブ三次元点群と第２サブ三次元点群とが符号化されることで生成された第１符号化データと第２符号化データと第３符号化データと第４符号化データとを取得し、
    前記第１サブ三次元点群の空間を示す第１情報を前記第１サブ三次元点群のヘッダから取得し、
    前記第２サブ三次元点群の空間を示す第２情報を前記第２サブ三次元点群のヘッダから取得し、
    前記第１符号化データ及び前記第２符号化データは、（ｉ）前記第１サブ三次元点群に含まれる複数の第１三次元点及び前記第２サブ三次元点群に含まれる複数の第２三次元点の位置情報、及び（ｉｉ）前記第１サブ三次元点群に含まれる前記複数の第１三次元点及び前記第２サブ三次元点群に含まれる前記複数の第２三次元点の属性情報の一方の各々が独立して復号可能なように符号化されることで生成され、
    前記第３符号化データ及び前記第４符号化データは、（ｉ）前記第１サブ三次元点群に含まれる前記複数の第１三次元点及び前記第２サブ三次元点群に含まれる前記複数の第２三次元点の前記位置情報、及び（ｉｉ）前記第１サブ三次元点群に含まれる前記複数の第１三次元点及び前記第２サブ三次元点群に含まれる前記複数の第２三次元点の前記属性情報の他方が依存関係があるように符号化されることで生成され、
    前記三次元データ復号方法は、さらに、
    前記第１符号化データと前記第２符号化データとを復号することで、（ｉ）前記第１サブ三次元点群に含まれる前記複数の第１三次元点及び前記第２サブ三次元点群に含まれる前記複数の第２三次元点の前記位置情報、及び（ｉｉ）前記第１サブ三次元点群に含まれる前記複数の第１三次元点及び前記第２サブ三次元点群に含まれる前記複数の第２三次元点の前記属性情報の前記一方を復元し、
    前記第３符号化データと前記第４符号化データとを復号することで、（ｉ）前記第１サブ三次元点群に含まれる前記複数の第１三次元点及び前記第２サブ三次元点群に含まれる前記複数の第２三次元点の前記位置情報、及び（ｉｉ）前記第１サブ三次元点群に含まれる前記複数の第１三次元点及び前記第２サブ三次元点群に含まれる前記複数の第２三次元点の前記属性情報の前記他方を復元する
    三次元データ復号方法。
  4. 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、
    三次元データに含まれる複数の三次元点を第１サブ三次元点群と第２サブ三次元点群とを含む複数のサブ三次元点群に分割し、
    前記第１サブ三次元点群の空間を示す第１情報を前記第１サブ三次元点群のヘッダに付加し、
    前記第２サブ三次元点群の空間を示す第２情報を前記第２サブ三次元点群のヘッダに付加し、
    第１符号化データ、第２符号化データ、第３符号化データ及び第４符号化データを生成し、
    前記第１符号化データ及び前記第２符号化データは、（ｉ）モードパラメータが第１の値に設定された場合、前記第１サブ三次元点群に含まれる複数の第１三次元点の位置情報と、前記第２サブ三次元点群に含まれる複数の第２三次元点の位置情報との各々が独立して復号可能なように、（ｉｉ）前記モードパラメータが第２の値に設定された場合、前記第１サブ三次元点群に含まれる前記複数の第１三次元点の前記位置情報と、前記第２サブ三次元点群に含まれる前記複数の第２三次元点の前記位置情報とが依存関係があるように、符号化されることで生成され、
    前記第３符号化データ及び前記第４符号化データは、（ｉ）前記モードパラメータが前記第１の値に設定された場合、前記第１サブ三次元点群に含まれる前記複数の第１三次元点の属性情報と、前記第２サブ三次元点群に含まれる前記複数の第２三次元点の属性情報との各々が独立して復号可能なように、（ｉｉ）前記モードパラメータが前記第２の値に設定された場合、前記第１サブ三次元点群に含まれる前記複数の第１三次元点の前記属性情報と、前記第２サブ三次元点群に含まれる前記複数の第２三次元点の前記属性情報とが依存関係があるように、符号化されることで生成され、
    前記第１サブ三次元点群に含まれる前記複数の第１三次元点の前記位置情報と、前記第２サブ三次元点群に含まれる前記複数の第２三次元点の前記位置情報とは、前記第１符号化データ及び前記第２符号化データを復号することで復元可能であり、
    前記第１サブ三次元点群に含まれる前記複数の第１三次元点の前記属性情報と、前記第２サブ三次元点群に含まれる前記複数の第２三次元点の前記属性情報とは、前記第３符号化データ及び前記第４符号化データを復号することで復元可能である
    三次元データ符号化装置。
  5. 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、
    三次元データに含まれる複数の三次元点が分割されることで生成された複数のサブ三次元点群に含まれる第１サブ三次元点群と第２サブ三次元点群とが符号化されることで生成された第１符号化データと第２符号化データと第３符号化データと第４符号化データとを取得し、
    前記第１サブ三次元点群の空間を示す第１情報を前記第１サブ三次元点群のヘッダから取得し、
    前記第２サブ三次元点群の空間を示す第２情報を前記第２サブ三次元点群のヘッダから取得し、
    前記第１符号化データ及び前記第２符号化データは、（ｉ）モードパラメータが第１の値に設定された場合、前記第１サブ三次元点群に含まれる複数の第１三次元点の位置情報と、前記第２サブ三次元点群に含まれる複数の第２三次元点の位置情報との各々が独立して復号可能なように、（ｉｉ）前記モードパラメータが第２の値に設定された場合、前記第１サブ三次元点群に含まれる前記複数の第１三次元点の前記位置情報と、前記第２サブ三次元点群に含まれる前記複数の第２三次元点の前記位置情報とが依存関係があるように、符号化されることで生成され、
    前記第３符号化データ及び前記第４符号化データは、（ｉ）前記モードパラメータが前記第１の値に設定された場合、前記第１サブ三次元点群に含まれる前記複数の第１三次元点の属性情報と、前記第２サブ三次元点群に含まれる前記複数の第２三次元点の属性情報との各々が独立して復号可能なように、（ｉｉ）前記モードパラメータが前記第２の値に設定された場合、前記第１サブ三次元点群に含まれる前記複数の第１三次元点の前記属性情報と、前記第２サブ三次元点群に含まれる前記複数の第２三次元点の前記属性情報とが依存関係があるように、符号化されることで生成され、
    前記プロセッサは、さらに、
    前記第１サブ三次元点群に含まれる前記複数の第１三次元点の前記位置情報と、前記第２サブ三次元点群に含まれる前記複数の第２三次元点の前記位置情報とを、前記第１符号化データ及び前記第２符号化データを復号することで復元し、
    前記第１サブ三次元点群に含まれる前記複数の第１三次元点の前記属性情報と、前記第２サブ三次元点群に含まれる前記複数の第２三次元点の前記属性情報とを、前記第３符号化データ及び前記第４符号化データを復号することで復元する
    三次元データ復号装置。
  6. 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、
    三次元データに含まれる複数の三次元点が分割されることで生成された複数のサブ三次元点群に含まれる第１サブ三次元点群と第２サブ三次元点群とが符号化されることで生成された第１符号化データと第２符号化データと第３符号化データと第４符号化データとを取得し、
    前記第１サブ三次元点群の空間を示す第１情報を前記第１サブ三次元点群のヘッダから取得し、
    前記第２サブ三次元点群の空間を示す第２情報を前記第２サブ三次元点群のヘッダから取得し、
    前記第１符号化データ及び前記第２符号化データは、（ｉ）前記第１サブ三次元点群に含まれる複数の第１三次元点及び前記第２サブ三次元点群に含まれる複数の第２三次元点の位置情報、及び（ｉｉ）前記第１サブ三次元点群に含まれる前記複数の第１三次元点及び前記第２サブ三次元点群に含まれる前記複数の第２三次元点の属性情報の一方の各々が独立して復号可能なように符号化されることで生成され、
    前記第３符号化データ及び前記第４符号化データは、（ｉ）前記第１サブ三次元点群に含まれる前記複数の第１三次元点及び前記第２サブ三次元点群に含まれる前記複数の第２三次元点の前記位置情報、及び（ｉｉ）前記第１サブ三次元点群に含まれる前記複数の第１三次元点及び前記第２サブ三次元点群に含まれる前記複数の第２三次元点の前記属性情報の他方が依存関係があるように符号化されることで生成され、
    前記プロセッサは、さらに、
    前記第１符号化データと前記第２符号化データとを復号することで、（ｉ）前記第１サブ三次元点群に含まれる前記複数の第１三次元点及び前記第２サブ三次元点群に含まれる前記複数の第２三次元点の前記位置情報、及び（ｉｉ）前記第１サブ三次元点群に含まれる前記複数の第１三次元点及び前記第２サブ三次元点群に含まれる前記複数の第２三次元点の前記属性情報の前記一方を復元し、
    前記第３符号化データと前記第４符号化データとを復号することで、（ｉ）前記第１サブ三次元点群に含まれる前記複数の第１三次元点及び前記第２サブ三次元点群に含まれる前記複数の第２三次元点の前記位置情報、及び（ｉｉ）前記第１サブ三次元点群に含まれる前記複数の第１三次元点及び前記第２サブ三次元点群に含まれる前記複数の第２三次元点の前記属性情報の前記他方を復元する
    三次元データ復号装置。
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