JPH0916783A - 客体の輪郭映像検知/細線化装置及びその方法 - Google Patents
客体の輪郭映像検知/細線化装置及びその方法Info
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Abstract
知しかつ細線化することによって、より少ない量のディ
ジタルデータによる輪郭映像の表現を可能にする改善さ
れた方法及び装置を提供する。 【解決方法】 映像フレームの客体の輪郭映像を検知
して細線化するための方法は、映像フレームに於ける客
体の輪郭映像を検知してエッジ点を検知する過程と、検
知されたエッジ点によって構成される輪郭映像を発生す
る過程と、各エッジ点のエッジ値とを複数のエッジ値か
らなる組とを比較することによって、輪郭映像を細線化
する過程とを含む。
Description
ける客体の輪郭映像を検知しかつ細線化(thinning)す
ることによって、低減された量のディジタルデータによ
る輪郭映像の表現を可能にする方法及び装置に関する。
度テレビシステムのようなディジタルテレビシステムに
於いて、映像フレーム信号の映像ライン信号が画素値と
呼ばれる一連のディジタルデータからなるため、各映像
フレーム信号を画定するのに大量のディジタルデータが
必要となる。しかし、テレビ電話と通信会議システムの
ような低ビットレートのビデオ信号符号化器の場合に於
いて、通常の伝送チャンネルの利用可能な周波数帯域が
制限されているので、そのような大量のディジタルデー
タを制限された帯域幅を通じて伝送するためには、様々
なデータ圧縮技法を用いてデータを圧縮して、データの
量を減らさなければならない。
信号を符号化する符号化方法の中には、いわゆる客体指
向の分析、合成符号化技法(Michael Hotterの論文、
“Object-Oriented Analysis-Synthesis Coding Based
on Moving Two-Dimensional Objects”,Signal Process
ing:Image Communication 2,409-428頁(1990年)参照)
がある。
ると、入力ビデオ映像は複数の客体に分けられる。ま
た、各客体の動き、輪郭及び画素データを規定する3組
のパラメータは、異なる符号化チャンネルを通じて処理
される。
輪郭情報は客体形態の分析及び合成に重要な要素であ
る。また、特徴点に基づく動き推定技法に於いても、輪
郭情報は、特徴点を選定するのに必要である。ここで、
フレームに於ける客体の動きを表しうる画素として定義
される特徴点は、輪郭情報に基づいて選択される。
は、グラジエントオペレータ(gradient operator)
(例えば、ソベルオペレータ(sobel operator))を採用
するエッジ検知技法がある。このような技法に於いて
は、ソベルオペレータを用いて映像フレームに於ける全
ての画素に対する画素強さ(pixel intensity)の方向
性グラジエント大きさが求められる。映像フレームに於
けるエッジ点は、映像フレームに於ける各画素に対する
グラジエント大きさと予め定められた閾値とを比較する
ことによって検知される(この際、グラジエント大きさ
が予め定められたしきい値を超える画素点がエッジ点で
ある)。この検知されたエッジ点は輪郭映像を構成す
る。しかし、通常のエッジ検知技法によって表される輪
郭映像は輪郭を表す線の幅がだいたい2つまたはそれ以
上の画素からなり、輪郭映像を表すには大量のデータが
必要となる。
目的は、映像フレームに於ける客体の輪郭映像を検知し
かつ細線化(thinning)することによって、輪郭映像を
より少ない量のディジタルデータにて表しうる改善され
た方法及び装置を提供することにある。
に、本発明によると、ビデオ信号符号化器に用いられ、
映像フレームに於ける客体の輪郭映像を検知しかつ細線
化するための装置は、前記映像フレームに於ける画素に
対する、前記映像フレームに於ける1つの画素とその画
素を取り囲む隣接した画素との間の差を表すエッジ値を
計算すると共に、前記エッジ値が予め定められたしきい
値より大きいような画素位置であるエッジ点を検知する
手段と、前記検知されたエッジ点からなり、映像フレー
ムに於ける客体の境界をトレースし、かつ前記映像フレ
ーム内の客体の境界上にある画素の位置データと前記各
画素位置に対応するエッジ値とを有する境界情報を与え
る、輪郭映像を発生する手段と、前記各エッジ点に於け
るエッジ値と複数のエッジ値からなる組に含まれた各々
のエッジ値とを比較することによって、前記輪郭映像を
細線化する手段であって、前記各々のエッジ値からなる
組が前記各エッジ点を取り囲む隣接した画素に対応する
エッジ値から選択された一連の3つのエッジ値を有す
る、該手段とを含む。
について、図面を参照しながらより詳しく説明する。
を検知しかつ細線化する装置のブロック図が示されてい
る。図示したように、入力ディジタルビデオ信号は、輪
郭検知ユニット200に接続されている第1フレームメ
モリ100内に、現フレームあるいは前フレーム信号と
して格納される。この第1のフレームメモリ100から
のフレーム信号は、輪郭検知ユニット200に入力され
て映像フレームに於ける客体の境界上のエッジ点を検知
すると共に、客体の輪郭映像を発生する。
降与えられた式(1)を用いて映像フレームに於ける全
ての画素に対するエッジ値を計算し、計算されたエッジ
値をそれらの各画素位置に割当することによって、輪郭
映像を提供する。式(1)は画素位置(x,y)に於け
るエッジ値を表し、次のように画定される。
(x,y)及び(x+i,y+j)に於ける映像の画素値を表す。
画素(「目標画素」)に対するエッジ値を特定するため
に、目標画素は第1のフレームメモリ100から取り出
されると共に、最大値検知器210へ送られる。その次
に、システム制御器(図示せず)の制御下に、目標画素
を取り囲む隣接した8つの画素が、第1のフレームメモ
リ100から順次取り出されて、最大値検知器210へ
提供される。この最大値検知器210は、目標画素と隣
接した8つの画素各々との差を計算して、最も大きい値
である最大差分値を比較器220へ提供する。
最大値検知器210からの最大差分値と予め定められた
閾値THとが比較される。一般に、この予め定められた
閾値THは、雑音の影響を除去するのに適正な値である
6として定められる。最大差分値は、THより大きけれ
ば第2のフレームメモリ230へ提供され、目標画素に
対するエッジ値として格納されて、そうでなければ「ゼ
ロ」が第2フレームメモリ230へ提供されて目標画素
に対するエッジ値として格納される。画素位置は最大差
分値がTHを超える場合のエッジ点を表す。このような
方式で、映像フレームに於ける全ての画素に対するエッ
ジ値が決定されると共に、第2フレームメモリ230に
格納される。ここで、検知されたエッジ点の位置は輪郭
映像を形成する。この輪郭映像は、映像に於いて客体の
境界をトレースする(tracing)境界情報を提供する。
この前記境界情報は、映像フレーム内に於ける客体の境
界上にある画素の位置データと各々の画素位置に対応す
るエッジ値とを含む。
ジ点検知技法を説明するための図面が示されている。2
つの一次元画素A及びBがあり、それらの画素値が各々
15及び55であることを仮定して、ソベルオペレータ
を採用する公知のエッジ検知技法を用いる場合、ある画
素の位置に於けるグラジエント大きさは、その画素位置
の方向性グラジエントの絶対値により定義される。ここ
で、エッジ点は、そのグラジエント大きさが予め定めら
れたの閾値THを超過する画素位置を表す。従って、値
THがAとBとの間の差の絶対値より小さければ、A、
Bともにエッジ点として検知される。
ち、−40)が予め定められたしきい値TH(即ち、
6)より小さいので、画素Bのみエッジ点として選定さ
れる。
00によって発生された輪郭映像データは、輪郭細線化
ユニット300へ供給され、更に処理される。輪郭細線
化ユニット300は、輪郭映像に於けるエッジ点に対す
る各々のエッジ値と複数のエッジ値の組とを比較するこ
とによって、輪郭映像を細線処理する。ここで各エッジ
値からなる組の各々は、各々のエッジ点を取り囲む隣接
した8つの画素に対応するエッジ値から選択される一連
の3つのエッジ値を有する。
ず)は、第2のフレームメモリ230から1つのエッジ
値(目標エッジ値)とそれを取り囲む隣接した8つのエ
ッジ値とを取り出して、レジスタ群310へ与える。こ
こで、前記目標エッジ値は、輪郭映像のエッジ点に対応
するエッジ値中の1つを表す。レジスタ群310は通常
のレジスタからなり、複数の比較器320、330、3
40及び350に接続されている。
G.1に、隣接した8つのエッジ値はレジスタREG.
2乃至REG.9に各々格納されている。図3には、目
標エッジ値a1とそれに隣接した8つのエッジ値a2乃
至a9が例示的に示されている。a1はREG.1に格
納されて、a2乃至a9は各々REG.2乃至REG.
9に格納される。
G.1からの目標エッジ値a1は、ライン10を通じて
4つの比較器320、330、340及び350に各々
入力され、4つのエッジ値からなる組(即ち、(a2,
a3,a5)、(a3,a4,a6)、(a6,a8,
a9)及び(a5,a7,a8))内の各エッジ値と比
較される。ここで、各エッジ値の組は、目標エッジ値a
1を取り囲む隣接した8つのエッジ値a2乃至a9から
選択される、一連の3つのエッジ値を有する。4つの比
較器各々には、4つのエッジ値の組中の何れか1組が入
力される。
エッジ値a1は、8つのエッジ値よりなる組(即ち、
(a2,a3,a4)、(a3,a4,a6)、(a
4,a6,a9)、(a6,a8,a9)、(a7,a
8,a9)、(a5,a7,a8)、(a2,a5,a
7)及び(a2,a3,a5))に於ける各エッジ値と
比較するために8つの比較器へ与えられ、また、各8つ
の比較器には8つのエッジ値の組の中のいずれか1つが
入力される。
々の比較器320、330、340及び350は、目標
エッジ値a1が各エッジ値の組の中の全てのエッジ値よ
り小さければ、ローレベルの信号を、そうでなければハ
イレベルの信号を発生し、ANDゲート360へ与え
る。即ち、比較器320は、REG.1からラインL1
0上の目標エッジ値a1と、REG.2、REG.3及
びREG.5からラインL20、30及び50上のエッ
ジ値a2、a3及びa5とを比較すると共に、1がa
2、a3及びa5より小さければローレベルの信号を、
そうでなければハイレベル信号を発生し、ANDゲート
360へ与える。同様に、比較器330、340及び3
50はそれらの入力に対して比較器320と同一の機能
を果たすことによって、ローレベルまたはハイレベルの
信号を発生し、ANDゲート360へ与える。このAN
Dゲート360は、その4個の入力に対して論理積の演
算を行うと共に、ローレベルまたはハイレベルの信号を
発生し、第3フレームメモリ370へ与える。ANDゲ
ート360は、入力された全ての入力信号がハイレベル
の場合のみ、ハイレベルの信号を発生する。ANDゲー
ト360からの論理信号は、システム制御器(図示せ
ず)によって予め「ゼロ」にセットされている第3フレ
ームメモリ370を更新する。このような方式で、輪郭
映像に於ける全てのエッジ点に対するエッジ値が、本発
明の輪郭細線化ユニット300を通じて処理される。
ームが例示的に示されている。もし、輪郭検知ユニット
200によって検知されたエッジ点とそれらのエッジ値
とが、図4に例示されているようになっているならば、
Xで表示されたエッジ点は輪郭細線化ユニット300に
よって除去される。即ち、輪郭映像35は、輪郭細線化
ユニット300を用いてX表示されたエッジ点を除去す
ることによって細線化され、細線化された輪郭映像はフ
レームメモリ370に格納される。従って、第3フレー
ムメモリ370からの細線化された輪郭映像は、より低
減されたエッジ点にて映像フレームに於ける客体の境界
を表すことができる。
について説明したが、本発明の範囲を逸脱することなく
当業者は種々の改変をなし得るであろう。
細線化過程を通じ、輪郭映像を構成するエッジ点の数を
減らすことによって、輪郭映像をより少ない量のディジ
タルデータにて表すことができる。
する装置のブロック図である。
説明するための図である。
を例示する図である。
ために例示的に示したフレームである。
Claims (4)
- 【請求項1】 ビデオ信号符号化器に用いられ、映像
フレームに於ける客体の輪郭映像を検知しかつ細線化す
るための装置であって、 前記映像フレームに於ける画素に対する、前記映像フレ
ームに於ける1つの画素とその画素を取り囲む隣接した
画素との間の差を表すエッジ値を計算すると共に、前記
エッジ値が予め定められたしきい値より大きいような画
素位置であるエッジ点を検知する手段と、 前記検知されたエッジ点からなり、映像フレームに於け
る客体の境界をトレースし、かつ前記映像フレーム内の
客体の境界上にある画素の位置データと前記各画素位置
に対応するエッジ値とを有する境界情報を与える、輪郭
映像を発生する手段と、 前記各エッジ点に於けるエッジ値と複数のエッジ値から
なる組に含まれた各々のエッジ値とを比較することによ
って、前記輪郭映像を細線化する手段であって、前記各
々のエッジ値からなる組が前記各エッジ点を取り囲む隣
接した画素に対応するエッジ値から選択された一連の3
つのエッジ値を有する、該手段とを含むことを特徴とす
る客体の輪郭映像検知/細線化装置。 - 【請求項2】 前記細線化手段が、 目標エッジ値と該目標エッジ値を取り囲む隣接した8つ
のエッジ値とを格納するためのレジスタ群であって、前
記目標エッジ値は、前記輪郭映像に於けるエッジ点中の
1つに対応するエッジ値を表す、該レジスタ群と、 前記隣接した8つのエッジ値を複数のエッジ値からなる
組に分ける手段であって、前記各々のエッジ値の組は、
前記各エッジ点を取り囲む隣接した画素に対応するエッ
ジ値から選択された一連の3つのエッジ値を有する、該
手段と、 前記目標エッジ値と前記各エッジ値の組に含まれた各々
のエッジ値とを比較する手段であって、前記目標エッジ
値が各々の前記エッジ値の組内の各エッジ値より小さい
場合、ローレベルの信号を、そうでなければハイレベル
の信号を発生する、該手段とを有する特徴とする請求項
1に記載の客体の輪郭映像検知/細線化装置。 - 【請求項3】 ビデオ信号符号化器に用いられ、映像
フレームに於ける客体の輪郭映像を検知しかつ細線化す
るための方法であって、 (a)前記映像フレームに於ける画素に対する、前記映
像フレームに於ける1つの画素とその画素を取り囲む隣
接した画素との間の差を表すエッジ値を計算すると共
に、前記エッジ値が予め定められたしきい値より大きい
ような画素位置であるエッジ点を検知する手過程と、 (b)前記検知されたエッジ点からなり、映像フレーム
に於ける客体の境界をトレースし、かつ前記映像フレー
ム内の客体の境界上にある画素の位置データと前記各画
素位置に対応するエッジ値とを有する境界情報を与え
る、輪郭映像を発生する過程と、 (c)前記各エッジ点に於けるエッジ値と複数のエッジ
値からなる組に含まれた各々のエッジ値とを比較するこ
とによって、前記輪郭映像を細線化する過程であって、
前記各々のエッジ値からなる組が前記各エッジ点を取り
囲む隣接した画素に対応するエッジ値から選択された一
連の3つのエッジ値を有する、該過程とを含むことを特
徴とする客体の輪郭映像検知/細線化方法。 - 【請求項4】 前記細線化過程(c)が、(c1)前
記輪郭映像に於けるエッジ点中の1つに対応するエッジ
値である目標エッジ値と、該目標エッジ値を取り囲む隣
接した8つのエッジ値とを格納する過程と、(c2)前
記隣接したエッジ値を前記エッジ値からなる組に分ける
過程であって、前記各々のエッジ値の組は、前記各エッ
ジ点を取り囲む隣接した画素に対応するエッジ値から選
択された一連の3つのエッジ値を有する、該過程と、
(c3)前記目標エッジ値と前記各エッジ値の組に含ま
れた各々のエッジ値とを比較する過程であって、前記目
標エッジ値が各々の前記エッジ値の組内の各エッジ値よ
り小さい場合、ローレベルの信号を、そうでなければ、
ハイレベルの信号を発生する、該過程とを含むことを特
徴とする請求項3に記載の客体の輪郭映像検知/細線化
方法。
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