JPH03125585A - 画像信号の符号復号化器 - Google Patents

画像信号の符号復号化器

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JPH03125585A
JPH03125585A JP1264296A JP26429689A JPH03125585A JP H03125585 A JPH03125585 A JP H03125585A JP 1264296 A JP1264296 A JP 1264296A JP 26429689 A JP26429689 A JP 26429689A JP H03125585 A JPH03125585 A JP H03125585A
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Takahiro Fukuhara
隆浩 福原
Atsumichi Murakami
篤道 村上
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は画像情報を伝送する符号復号化器に関し、特
にその伝送能率の向上に関するものである。
〔従来の技術〕
第７図は例えば特開昭６４−７７８７号公報に示された
従来の知的符号化方式を実現する符号復号化器を示すブ
ロック構成図であり、図において、１はディジタル化さ
れた入力画像信号９００から画像の特徴を取り出すため
の特徴量作成部、２は該特徴量作成部１の出力に対して
画像を構成する個々の要素の、画面上での位置を求める
位置情報検出部、３は該位置情報検出部２より得られる
位置情報を数値表現するための位置情報表現部、４は上
記特徴量作成部１の出力に対して画像を構成する個々の
要素形状を調べるための形状情報検出部、５は該形状情
報検出部４より得られる形状情報を数値表現するための
形状情報表現部、９１０は位置情報表現部３より得られ
る第１の出力画像信号、９２０は形状情報表現部５より
得られる第２の出力画像信号である。
次に動作について説明する。
ディジタル化された入力画像信号９００から画像の特徴
を取り出すための特徴量作成部１において、例えば第８
図（ａ）に示す入力画像信号９００内の点線で示した部
分１００を検出し、第８図（ｂ）に示すようにその拡大
図における要素２００を特徴量として作成する。
該特徴量作成部１で作成された特徴量に対して、位置情
報検出部２では実際に各要素の画面上での位置を求め、
この出力信号をさらに位置情報表現部３で絶対座標の形
に表現し、第１の出力信号９１０として出力する。
次に特徴量作成部１で作成された各特徴量に対して、個
々の要素の形状を調べる形状情報検出部４では、例えば
第９図で示すように第８図（ｂ）に示す要素２００（口
唇部周囲）の形状を分析し、特徴点ＰＯ，Ｐｌ、Ｐ２．
Ｐ３を検出する。
形状情報表現部５は上記検出出ノｒＰＯ，ＰＬ。
Ｐ２．Ｐ３の座標値をＰＯ（ＸＯ，ＹＯ）、ＰＬ（Ｘｉ
、Ｙｌ）、Ｐ２　（Ｘ２．Ｙ２）、Ｐ３　（Ｘ３、Ｙ３
）として第１０図（ａ）に示すように検出し、また第１
０図（ｂ）に示すように特徴量の形状表現を行う。この
ようにして形状情報表現部５より第２の出力画像信号９
２０が得られる。
なお、第１０図（１））に示す各特徴量パラメータは以
下の通りである。
ｎ：　　（Ｘｉ、Ｙｌ）と（Ｘ３．Ｙ３）との距離で口
の開口幅を表現。
ｍ：　（ＸＯ，ＹＯ）と（Ｘ２．Ｙ２）との距離で口の
開口度を表現。
Ｐ、ｑ：特徴量の形を表現するための相対的パラメータ
。
α：特特徴の傾き。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の知的符号化器は以上のように構成されているので
、入力画像中にメモリに登録されていない新たな形状が
出現した場合、また特徴量を構成する画素の輝度情報が
大きく変化した場合に、入力した初期フレームの画像の
輝度情報のまま合成復号化を実行すると、出力画像が入
力画像とかなり異なったものになるという問題点があっ
た。
また、画像の濃淡情報を送受信側双方が画素単位で記憶
しておかなければならないため、メモリの使用容量が大
きくなるという問題点もあった。
さらに、対象画像中に動きの大きなものがあると、伝送
すべき濃淡情報も大量になることから、低レートでの伝
送ができな（なる場合が生じるという問題点もあった。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、対象画像中に動きの大きなものが出現した場
合、もしくは特徴量の画素の輝度値が大きく変化した場
合においても、少ない情報量伝送で実現でき、かつメモ
リの使用容量も大幅に削減できる画像信号の符号復号化
器を得ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段］ この発明に係る画像信号の符号復号化器は、入力画像信
号から特徴量を作成するための特徴量作成部と、作成１
抽出した特徴量に対して３次元形状モデルを整合させる
３次元形状モデル整合部と、上記３次元形状モデルの構
成要素である３角形パッチ内の輝度の分散値を検出する
輝度情報検出部と、検出したパッチごとの輝度の分散値
と閾値との大小比較を行い、該パッチの代表濃淡値を濃
淡情報コードブックから検索し、その代表インテ・ンク
ス及び分割後の３次元形状モデルの座標情報。
さらに新規に登録するパッチの濃淡情報を出力する閾値
処理部と、３角形パッチ内の濃淡情報を登録し、新たな
３角形パッチの濃淡情報も登録可能なダイナミックコー
ドブックと、及び３角形パッチを３分割し、３個の３角
形パッチに再構成する３角形パッチ分割部と、そして背
景画情報、３角形パッチ頂点座標情報、インデックス情
報、新規登録パッチ濃淡情報を多重化し、伝送路に送出
する多重化部とを符号化器として構成する一方、多重化
された信号を３角形パッチ頂点座標情報、インデックス
情報、背景画情報、新規登録パッチ濃淡情報とに分割す
る多重化部と、上記３角形パッチ頂点座標情報を登録す
る３次元形状モデルのデータベース、前記濃淡情報のダ
イナミックコードブックさらに前記３角形パッチ頂点座
標情報、インデックス情報、背景画情報、新規登録パッ
チ濃淡情報を合成し、合成出力画を供する合成部と背景
画情報をイメージ情報として記録する背景画メモリとを
復号化部として構成したものである。
〔作用〕
この発明においては、入力画像中から検出した特徴画に
対して基本となる３次元形状モデルを整合させ、構成要
素である３角形パッチ毎の輝度の分散値を算出し、これ
と閾値との大小関係の判定を行い、分散値の方が大の場
合は該３角形パッチは輝度の変化が大きいことから、該
３角形パンチの重心点と他の３頂点とを結ぶことで３分
割する。
さらに前記の閾値処理を実行し、３角形パッチの階層的
分割を行う。一方、分散値が閾値より小の場合は該３角
形パッチを１組の濃淡値で代表させ、これを受信側に伝
送する。
以上の操作により、画像の輝度変化の大きい所は３角形
パッチを細分化し、ゆるやかな所は大きなパッチで表現
でき、かつ各３角形パッチに対しては１組の濃淡値で表
現できることから非常に少ない情報量で該画像を表現で
き、該画像情報を伝送する場合においても超低レートで
の情報伝送が可能になる。また前記３角形パッチの濃淡
値は該符号化器の備えるダイナミックコードブックに基
づくパターンマツチングを行い、マツチングに成功した
ものはインデックス情報を伝送し、失敗したものは該代
表値をスカラ量子化し、これを伝送すると同時に新しく
ダイナミックコードブックに登録するので、次に同じ濃
淡値を持つ３角形パッチが出現しても該ダイナミックコ
ードブックに登録済みのため必ずマツチングに成功する
ようになる。
以上のように本符号化器は学習機能も合わせ持ち、対象
画像に適応した形で符号化を進めてゆくことができる。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第１図はこの発明の一実施例による符号化器の構成を示
すブロック図であり、第７図と同一符号は同一部分を示
し、６は特徴再作成部１で抽出した特徴画に対して、３
次元形状モデルデータベース７に登録された３次元形状
基本モデルを整合させる３次元形状モデル整合部、９は
３次元形状モデルの構成要素である３角形パッチ内の輝
度情報を検出する輝度情報検出部、１０は該３角形パッ
チと予め設定された閾値との大小判定を行う閾値処理部
、８は該３角形パッチをさらに３個の３角形パッチに分
割する３角形パッチ分割部、１１は読出し、書込み可能
な濃淡情報のダイナミックコードブック、１３は背景画
情報１００．インデックス情報１９０．３次元形状モデ
ル情報１５０新規登録パッチ濃淡情報２００を多重化し
て受信側に送信する多重化部とし、これらを接続して符
号化器を構成している。。
一方、第２図において、１６は背景画を記録しておく背
景画メモリ、１４はインデックス情報１９０．３次元形
状モデル情報２４０．新規登録パッチ濃淡情報２００．
そして背景画情報１００を合成して出力画像信号２３０
を出力する合成部であり、これらを接続して復号化器を
構成している。
次に動作について説明する。
入力画像信号９００が例えば人物の顔画像であった場合
、特徴再作成部１により背景画情報１００（第３図の３
００に相当）と、特徴画情報１１Ｏ（第３図の３１０に
相当）とに分離される。次０ に予め３次元形状モデルデータベース７に登録された３
次元基本形状モデル情報１２０を前記特徴画情報１１０
で表わされる特徴画に対して、３次元形状モデル整合部
６で整合させ、整合モデル情報１３０を出力する。この
時の整合モデル情報１３０は例えば第４図（ａ）のよう
な画像を供することになる。さらに該情報１３０は３角
形パッチ分割部８において、分割された３角形パッチの
モデル情報１４０と加算器２０において和を取り、新た
な３次元形状モデル情報１５０として輝度情報検出部９
に入力される。ここでは新たな３次元形状モデルを構成
する３角形パッチ内の輝度の分散値を算出し、パッチの
輝度分散値情報１６０を出力する。さらに該分散値と閾
値との大小判定を閾値処理部１０で行う。ここでこの処
理の流れを第５図のフローチャートに従って説明する。
まず、４１０においてｎ次階層化時の輝度分散値の閾値
Ｔｎと３角形パッチＰｎ（７）輝度分散値Ｌｎとの大小
判定を行い、Ｌｎ＜Ｔｎならば処理■へ、Ｌｎ≧Ｔｎな
らば４２０へ進み、３角形パッチＰｎを同パッチの重心
点と３頂点とを結んでできる３個の３角形パッチＰ　Ｔ
１＋ｏ、　　Ｐ　ｎｉｐ、　　Ｐ　ｎ＋２に分割し、以
後これらのパッチに対して４４０の閾値判定を行う。但
し、ここでしわ、３とはｎ次階層化時のパッチ番号Ｋ　
（Ｋ＝０．．１．２）のパッチの輝度分散値とする。な
お、バ・ンチＰ、、＋にの輝度分散値Ｌｎ−には次式（
１）で定義する。
功　　（１） Ｌｌｌｌｌ＋−Σ（Ｊ−、＋＝　　Ｖ−、ｉ＝　）”　
　　　　・・・（１）ａ 上式でＭは該パッチＰ１，５・内の画素数、Ｊ１１ゝ、
５は同パッチの画素番号ｉの輝度値で、Ｖ、、９．は該
パッチＰ、、＋にの輝度の平均値である。
次に４４０の判定によりＬｎ、ｗ＜Ｔｎの場合は処理の
へ移行し、次の３角形パッチＰ　ｎ＋　ｋ　＋　Ｉ　に
ついて同様の処理を行うが、ここで逆にＬイ、に≧Ｔｎ
の場合は５００の３角形パッチＰｎ、ｋをさらに３分割
する処理に移る。そして、最終階層化数Ｎを階層化数ｎ
が越えた場合は、４９０により該３角形パッチＰ、、＋
ｂを新規登録パッチとして濃淡情１ ２ 報をスカラ量子化してこれを出力する。他方、４８０に
よりｎ≦Ｎの場合には４１０の閾値判定に戻る。
続いて、前記＠の処理について以下に述べる。
処理のではまず３角形パッチＰｎの濃淡代表値Ｌｎ　（
Ｙ、Ｃｂ、Ｃｒ）ｎとダイナミックコードブック１１中
に登録されたＩＤｉ　（Ｙ、Ｃｂ、Ｃｒ）ｉとの差の絶
対値の２乗ｄ、を以下の式に従って求める。
ｄ　ｉ　＝ＩＬ　ｎ　　Ｉ）　１ −（Ｙ、　　Ｃｂ、　　Ｃｒ）ｎ−（Ｙ、　　Ｃｂ、　
　Ｃｒ）ｉ　ｌ　２−（３）次に、 ｄ、＜ｄｊ　（ｊ≠ｔ、　　ｊ＝０．　１．　・＝、　
ｎ）　−（４）を満足するｊをインデックス情報１９０
として出力する。また新規登録パッチ濃淡情報は２００
の信号を通じて１１のダイナミックコードブックに登録
される。なお、例えばｎ次階層化後の３次元形状モデル
は第４図（ｂ）のようになる。
以上の処理に従って、Ｎ次階層化後、３次元形状モデル
情報１５０．インデックス情報１９０゜新規登録パッチ
濃淡情報２００が多重化部１３の入力となり、これらの
多重化信号２２０が伝送路上に送出されることになる。
一方、多重化信号２２０を受信した復号化器側は第２図
に示すように、まず多重化部１３で各信号に分離し、ま
ず符号化器と共用の３次元形状モデルデータベース７に
登録された３次元形状基本モデル情報１２０と新たに分
割された３次元形状モデル情報１５０とが加算器２０で
和を取られ、統合３次元形状モデル情報２４０として合
成部１４の入力となる。また、新規登録パッチ濃淡情報
２００はダイナミックコードブック１１に新しく登録さ
れると同時に、これも合成部１４の入力となる。さらに
インデックス情報１９０は一度、合成部１４に入力され
た後、ダイナミックコードブック１１を検索し、該イン
デックスに相当する所定の濃淡情報１８０が出力される
。一方、背景画情報１００は合成部１４の人力となると
ともに、背景画メモリ１６に蓄えられる。この際、背景
画情報１００の出力がない場合には、該背景画メモ３ ４ リ１６からの出力をもって背景画情報１００とする。
以上、インデックス情報１９０．統合された３次元形状
モデル情報２４０．新規登録パ・フチ濃淡情報２００．
背景画情報１００をすべて合成して合成部１４より出力
画像信号２３０が得られる。
なお、木方式における３角形パッチの重心の定義を第６
図を用いて説明すると、３頂点Ｐｉ（Ｘｌ、Ｙｌ、Ｚｌ
）、Ｐ２　（Ｘ２．Ｙ２．Ｚ２）。
Ｐ３　（Ｘ３．Ｙ３．Ｚ３）に対して重心Ｇの座標は、 で与えた。
そして、３角形パッチＰｎは３個の３角形パ・ンチＰ　
ｎ＋ｏ＋　　Ｐ　ｎ、ｌ、　　Ｐ　ｎ＋ｚに分割される
ことになる。
また、上記の実施例では３角形パ・ソチを重心Ｇと他の
３頂点を結んで作成したが、３角形パ・ンチの作成方法
はこれに限られるものではなく、例えば、同パッチ内の
輝度の分布に従って最適な形で３分割してもよく、個の
場合も上記実施例と同様の効果を奏する。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明に係る画像信号の符号複合化器
によれば、入力画像を背景画と特徴画に分離、抽出し、
特徴画に対して３次元形状モデルを整合させ、さらに３
次元形状モデルを構成する３角形パッチ内の画素の輝度
分散値と閾値との大小判定により、輝度分散値が大きい
パッチに対しては同パッチをさらに３個のパッチに分割
して同様の処理を施し、輝度分散値が小さいパッチに対
しては１＆ＩＩの濃淡値で代表させ、またＮ次階層分割
後も輝度変化の大きいパッチに対してはこの濃度情報を
スカラ量子化して伝送することにより、入力画像を非常
に少ない情報量で表現できるとともに、濃淡情報を登録
したダイナミックコードブックのインデックス情報を伝
送することにより、超低レートでの伝送が可能になるば
かりでなく、入力画像中に動きの大きな対象があった場
合、も５ ６ しくは新たな濃淡情報が出現した場合においても、前記
ダイナミックコードブックを随時利用し、３角形パッチ
の階層構造により濃淡情報を表現できるので、常に高品
質な画像を供することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の一実施例による符号化器の構成を示
すブロック構成図、第２図は復号化器の構成を示すブロ
ック構成図、第３図は入力画像中より抽出された背景画
及び特徴画の図、第４図（ａ）は３次元形状基本モデル
を示す図、第４図（ｂ）は分割パッチ統合後の３次元形
状モデルを示す図、第５図は符号化器の処理手順の中の
閾値処理部のフローチャート図、第６図は３角形パッチ
の分割例を示した図、第７図は従来の符号化器の構成を
示すブロック構成図、第８図は従来の符号化器で検出さ
れた部分とその拡大図、第９図は第８図（ｂ）の検出部
に対して４個の特徴点を対応づけたものを示す図、第１
０図（ａ）は検出部の数値表現図、第１０図（ｂ）は同
検出部の形状表現図である。 図において、１は特徴側作成部、２は位置情報検出部、
３は位置情報表現部、４は形状情報検出部、５は形状情
報表現部、６は３次元形状モデル整合部、７は３次元形
状モデルデータベース、８は３角形パッチ分割部、９は
輝度情報検出部、１０は閾値処理部、１１は濃淡情報ダ
イナミックコードブック、１３は多重化部、１４は合成
部、１６は背景画メモリである。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）ディジタル化された入力画像を背景画像と特徴画
    像に分離、抽出する特徴画検出部と、前記抽出した特徴
    画像に対して、３次元形状モデルデータベースに登録さ
    れた３次元形状基本モデルを整合させる３次元形状モデ
    ル整合部と、整合後の特徴画像に対して、３次元形状モ
    デルの構成要素である３角形パッチ内の輝度分散値を検
    出する輝度情報検出部と、 上記３角形パッチ内の輝度分散値と閾値との大小判定を
    行う閾値処理部と、 上記３角形パッチの濃淡情報を登録したダイナミックコ
    ードブックと、 上記３角形パッチを３分割する３角形パッチ分割部と、 上記３角形パッチの濃淡情報との類似度が最も大きいダ
    イナミックコードブックに登録された濃淡値のインデッ
    クス情報、上記３角形パッチの３次元形状モデルのパラ
    メータ情報及び新規登録パッチの濃淡値をスカラ量子化
    した情報を多重化し、受信側に送出する多重化部とを符
    号化器側に備え、他方、送信側から出力された多重化信
    号から前記インデックス情報、３次元形状モデル情報、
    新規登録パッチ濃淡情報をそれぞれ分離抽出し、ダイナ
    ミックコードブック、３次元形状モデルデータベース、
    背景画メモリを併用して出力画像を供する合成部を復号
    化器側に備えたことを特徴とする画像信号の符号復号化
    器。
JP1264296A 1989-10-11 1989-10-11 画像信号の符号復号化器 Pending JPH03125585A (ja)

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