JPH0946704A - 画像符号化方式 - Google Patents
画像符号化方式Info
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- JPH0946704A JPH0946704A JP7193182A JP19318295A JPH0946704A JP H0946704 A JPH0946704 A JP H0946704A JP 7193182 A JP7193182 A JP 7193182A JP 19318295 A JP19318295 A JP 19318295A JP H0946704 A JPH0946704 A JP H0946704A
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Abstract
用アプリケーションに対する有効利用が可能なマルチメ
ディア環境に適した画像符号化方式を提供することにあ
る。 【解決手段】 入力画像の特徴分析を行って、入力画像
を構成する複数のセル画を抽出し、領域分割を行う分析
インタフェ−スと複数のセル画の各々を、特徴情報とと
もに蓄積する構造化画像データベースと、セル画の任意
のものを対話形式で修正加工し、符号化に適した符号化
画像データを作成する編集インタフェ−スと、符号化画
像データを対象に符号化を行う符号化部とを備え、分析
インタフェ−スは、入力画像の特徴分析及びセル画の抽
出を自動的に行う機能と、自動的に抽出されたセル画を
対話形式で修正する機能とを有し、利用者は自動的に抽
出されたセル画を画面上で確認し、必要に応じて対話形
式でセル画の修正を行ってその結果を符号化させること
を特徴とする。
Description
に伝送あるいは蓄積するための画像符号化方式に関す
る。
インターネットの浸透によって、「音声・画像・文字・
データなどをデジタル化により統合された情報として一
体的に扱い、ネットワークを介して受発信することを可
能とするコミュニケーション手段」というマルチメディ
ア情報通信に関する技術開発が盛んに行われている。特
に、画像データに関しては、その容量が極めて多いた
め、いかに圧縮するかが重要であり、様々な研究が行わ
れている。
ency)、ビットストリーム上での編集(Content Based
Manipulation and Bitstream Editing)、CG画像と自
然画像の合成画像に対する符号化(Hybrid Natural and
Synthetic Dats Coding)、などを目標として、MPE
G4の標準化作業が進められている。
作し、かつ超低ビットレート符号化(Very Low Bitrate
Video Coding:数十kbps程度)を目指した画像符号化技
術を実現しようとするものであり、具体的には、画像中
に存在する輪郭情報や領域情報などの画像の構造情報や
特徴情報を抽出し、これを符号化(2次元的)したり、
本来画像は実3次元空間の2次元平面への投影であると
考え、符号化対象の3次元構造情報を画像モデルとして
利用する有用な構造利用符号化技術を提供する。
験的な知識を利用することができる。文献(1) では、画
像通信において人物顔画像の伝送が重要であるとの認識
から、顔の3次元構造モデル(ワイヤーフレームモデ
ル)を先験的知識として受信側と送信側で共有する符号
化技術が述べられている。
ヤーフレームモデルを構成する各特徴点が画像のどこに
あるかを検出し、検出結果のみを伝送する。受信側で
は、伝送された認識結果と、送信側と共有しているワイ
ヤーフレームモデルから画像合成を行い、再生画像を得
る。 (2) Object-Oriented Analysis-Synthesis Coding 〔文献(2):“Object-Oriented Analysis-Synthesis Cod
ing Based on MovingTwo-Dimensional Objects",Signal
Processing:Image Communication 2 Vol.2,No.4, Dec
1990〕 図5に、本符号化方式のアルゴリズムを示す。この符号
化ではまず、現在のフレームと1つ前(過去)のフレー
ムの濃度値の差分をとり、輝度変化のある領域を検出す
る。この領域に動物体が存在すると仮定する。画像特徴
の位置変化からこの領域を物体そのものの領域Aと、物
体が動いたために今まで隠れていて新たに見えた領域B
に分類する。この際、領域Aが1フレームの間にどの程
度動いたか(動き情報)を抽出する。
元の平面を仮定しており、物体が動く場合には、完全な
平行移動のみということはありえない。よって、領域A
の内部においても、前フレームと現フレームで形状が多
少変化している部分が存在する。そこで、領域Aについ
ては、前フレームの画像と動き情報から現画像における
予測画像を作成する。そして、予測画像との濃度差を計
算する。濃度差が小さい部分に関しては前フレームにお
ける形状情報と動き情報のみを伝送する。濃度差が大き
い部分については、現画像から形状情報と色情報を符号
化する。また、領域Bについては、色情報のみを符号化
する。
画像と知識(ワイヤーフレームモデル)との対応をとる
ために、あるいは従来例(2) においては前フレームと現
フレームでの動物体の位置の対応をとるために、画像内
の特徴検出を行っている。特徴検出を行うためには、画
像の特徴であるエッジ・色などの特徴検出を行う必要が
ある。しかし、実環境においては、照明条件の微妙な変
化など様々な外乱が発生する。例え撮像時間が1/30
秒(1フレーム間)ずれただけであっても、照明が変化
し、同一物体であっても同じ画像特徴を常に安定して抽
出することは困難である。このため、安定して物体の特
徴検出を行うことができにくいという問題があった。
の物体の陰に隠れる(オクルージョン)ことによって、
対象物体の特徴検出を行うことができず、誤認識を起こ
すことも有り得た。
画像符号化方式としては、低ビットレートであることは
勿論、符号化以外の画像利用アプリケーション、例え
ば、 キーワードのみならずキー画像あるいは、部分画像を
用いた画像検索(例:画像データベースから、川が写っ
ている画像のみを検索する) 画像編集 フレーム単位の挿入/削除のみならず、画像中の物体単
位の挿入/削除/変形など 画像合成 CG画像との合成など に利用できるような画像符号化方式が望まれるが、従来
例ではこのような画像利用アプリケーションは不可能で
あった。
化でき、様々な画像利用アプリケーションに対する有効
利用が可能なマルチメディア環境に適した画像符号化方
式を提供することにある。
抽出を行うことができ、またオクルージョンに対しても
有効な画像符号化方式を提供することにある。
kbps)符号化による画像伝送では、一般に復号画像
の各画素は、原画像の画素の値を忠実に再現することが
困難になる。そこで本願発明では、画質よりも情報内容
を優先し、送信者が画像を利用して送りたい内容、つま
り原画中で送信者にとり情報価値の高い部分を優先させ
て符号化する符号化機構を提供することにより、前記課
題の解決を図るものである。またそのため、本発明では
以下のような具体化手段が採用される。
形状を指定して切り出し、送信者が重要であると判断し
た物体に対してはビット量を多く割り当てて詳細情報ま
で復元できるようにし、あまり重要でないと判断した物
体に対しては少ないビット量しか与えず、粗い復元しか
できないような符号化画像を構成して画像符号化を行う
ようにするものである。
って、意味のある一まとまりの領域(セル画)を画像か
ら抽出して画面を複数の小領域に分割し(セル画化)、
セル画単位に画像の変形や単純化などの処理を行って伝
送を必要とする情報量を削減し、効率的な符号化データ
を作成するものである。
して、利用者(送信者)のインタラクティブ(対話)操
作を導入することで、従来の計算機による自動処理では
安定した結果を得ることができなかった動画における領
域の分割や特徴抽出処理を安定して行うことができるよ
うにするものである。
操作を導入することで、デフォルメや逆説的な表現な
ど、人間に本質的な創造的編集・感情・感性を利用して
情報効率の高い符号化画像を生成することを可能にする
ものである。
操作により、人間に本質的な創造的編集・感情・感性を
利用して利用者の意図を考慮した符号化を行うことによ
って、復号画像/原画像のSN比は低い(復号画像の各
画素は原画像の各画素の値を忠実に再現していない)
が、原画が伝えたい内容は忠実に伝えることができるよ
うにするものである。
置するセルの一部が手前に配置するセルによって隠され
てしまった(オクルージョン)場合、インタラクティブ
操作によって遠方に配置するセルの形状を正しく指定す
ることによって、オクルージョンによる影響を排除する
ものである。
その前後関係(遠近関係)など、各セル画の状態を表す
コマンドをインタラクティブに次々に発行するような形
式で符号化データを作成するものである。
まりの領域を画像から抽出し、それらを画像特徴と共に
蓄積し、マルチメディア環境で使用される画像検索や編
集などの他のアプリケーションにおいても利用可能な形
式で保存することによって、他のアプリケーションにも
そのデータを応用できるようにするものである。
式の原理図である。図1において、1は、利用者のイン
タラクティブ操作を利用して入力画像の画像特徴を抽出
し、送信者が意図した通りに領域(セル画)分割を行う
ことができる分析インタフェ−スである。
を、様々な特徴量と共に蓄積する構造化画像データベー
スである。3は、人間の創造的思考を利用して、分析イ
ンタフェ−スで抽出された領域を変形し、デフォルメを
加えたり、メタファー、逆説的表現などを付加して符号
化画像を作成する編集インタフェ−スである。
化部である。分析インタフェ−ス1では、入力画像に対
してエッジなどの画像の特徴抽出を行い、画像を何らか
の意味的にまとまった領域(セル画)に分類する。この
時、外乱のために画像特徴が安定して抽出できなかった
り、誤って抽出されるなどして送信者の意図通りにセル
画化できない場合には、インタラクティブ操作によって
修正を加える。また動画についてはセル画内の物体の動
きを抽出する。
フェ−ス1で抽出されたセル画を蓄積する。各セル画は
送信者の意図によって領域分割・特徴抽出が行われ、様
々な特徴量と共に構造化画像データベース2に登録され
る。
セルを基に、インタラクティブ操作により人間の創造性
を利用して符号化画像を作成する。各セルを対話操作に
よって重ね合わせ、変形・デフォルメなどを加え、簡単
な形状、単純な色にし、あるいは動きを低レートで符号
化できるような画像(符号化画像)を生成する。
生成された符号化画像を対象にインタラクティブ操作に
よりセル画単位にコマンドを指定し、符号化する。ここ
で、分析インタフェ−ス1、編集インタフェ−ス3で
は、インタラクティブ操作や、特徴抽出などの処理結果
を送信者がチェックできるように、モニタリング機能が
付加されている。
ス1で入力画像に対してエッジなどの画像の特徴抽出を
行い、画像を何らかの意味的にまとまった領域に分割す
る。この分割された領域(セル画)は、送信者にとって
意味を持つものであれば良い。また、セル画の境界は、
実際に画像上にあるエッジと正確に一致するものでなく
て構わない。システムが画像特徴を抽出できなかった
り、誤って抽出されたりした場合には、送信者がインタ
ラクティブ操作によって修正を加える。さらに、送信者
が意図的に本来の境界ではない部分を境界として指定
し、セル画を構成しても構わない。分割されたセル画
は、様々な特徴量と共に構造化画像データベース2に登
録されると共に、編集インタフェ−ス3へ送られる。
セル画を基に、インタラクティブ操作により人間の創造
性を利用して符号化画像を作成する。例えば変形・デフ
ォルメを加えたり、逆説的な表現や哲学的表現(cf. ピ
カソの絵画のように人の横顔の画像に対して、向こう側
の見えていない目を付加する etc)を用いたり、感情・
感性を用いる(ex擬人化)などして形状・色などは単純
だが、原画像を用いて伝えたい(と送信者が思ってい
る)内容を保持している画像を符号化画像として作成す
る。こうする事によって、送信者の意図を積極的に反映
した符号化を実現することができる。さらに、手前にあ
る物体によってある領域の一部が隠され、奥の領域の物
体の形状を正しく抽出することが出来ない場合でも、送
信者は隠された領域の境界や物体を指定する。また、送
信者は各セル画間の前後関係を指定する。
符号データに変換される。本発明方式における符号化デ
ータの作成は、最も遠方に位置するレイヤーのセル画か
ら最も手前に位置するレイヤーのセル画に対して、各セ
ルの状態を指定するコマンドを次々に発行するような形
式で作成する。即ち、符号化データは、コマンド列とな
る。
データベースに蓄えることによって、部分画像をキーと
して利用する画像検索へ利用したり、物体単位で編集を
行うような画像編集など、他のマルチメディアアプリケ
ーションにも利用できるような画像符号化方式になって
いる。
ムの構成図である。図2において、1は分析インタフェ
−ス、2は構造化画像データベース、3は編集インタフ
ェ−ス、4は符号化部、5は入力画像ファイル、6はデ
ィスプレイ、7はキーボード、8はマウス、9は対話処
理部、10は特徴抽出部、11は特徴修正部、12は符
号化画像生成部、13は符号化画像ファイルである。
キャナやTVカメラで取り込まれた原画像、あるいはC
D−ROMや他システムからの伝送によって供給された
原画像が格納されている。原画像は静止画あるいは動画
であることができ、動画の場合は連続する複数フレーム
の画面で構成される。画像データとしては、例えば画面
サイズが352×240画素で形式がRGB各8bit
のもの、あるいは画面サイズが720×486画素で形
式が4:2:2輝度、色差各8bitのものなどが用い
られる。
出力処理、キーボード7やマウス8からのコマンド、デ
ータの入力処理を行って、システムと利用者との対話を
仲介し、ウインドウ画面制御によりメニュー画面を表示
したり、各種機能部の起動などを実行する。
画像ファイル5から目的とする原画像データを選択し、
分析インタフェ−ス1を起動する。分析インタフェ−ス
1では、特徴抽出部10が原画像データから自動的に画
像のエッジ(輪郭線)を検出し、また各部の濃度変化分
布を調べるなどして、単位となる小画像領域(セル画)
を可能なだけ切り出し、エッジ画像と重ねて画面に表示
する。画面を複数のセル画に領域分割するアルゴリズム
としては、例えば空間微分を行って画像のエッジ部分を
抽出した後、色・位置特徴空間でk平均クラスタリング
ラスタ同士が同じ色を有する場合にそれらのクラスタ同
士を統合する処理を行う色情報に基づくセグメンテーシ
ョン方法などが使用できる。
場合、各フレームの画面で画像各部の動きを検出する機
能を備えている。画像の動きを検出するには、オプティ
カルフロー抽出アルゴリズムやブロックマッチングなど
の手法が用いられる。
セル画の適否を判断し、不適当なものがあった場合にコ
マンド指示を行い、特徴修正部11を機能化する。特徴
修正部11が機能化されると、画面上でインタラクティ
ブにセル画の設定、削除、修正を行うことが可能とな
る。利用者は、新たなセル画の設定が必要な画像領域に
ついて、それを囲む多角形の各頂点を入力する方法でセ
ル画を指定する。また隣接するセル画の境界部分で両側
のセル画の物体の色が似ているために境界を示す筈のエ
ッジが途切れて見えるなど、セグメンテーションに失敗
しているような場合にはエッジを補う指定を行い、また
オクルージョンにより一部が欠落しているセル画につい
ては、セル画の境界を物体本来の形に沿って指定し、さ
らにセル画内の隠れている部分を周りの色から推測して
指定する。
画面分割を行った後、原画と、各セル画の頂点位置や、
文字、図形、写真などの種別を示す情報あるいは後で検
索利用を容易にするための種々のキーや原画のエッジお
よび色を簡略化した抽象化画像(サンプル画)などの種
々の特徴情報を付加して、構造化画像データベース2に
格納し、編集インタフェ−ス3を起動する。
タベース2に格納されている各セル画について、利用者
の情報伝達の意図に応じて、画像を情報伝達に一層適し
た形に変形、加工し、あるいは符号化効率を高めるため
に、画像の重要性に応じて簡略化による情報圧縮を行う
ことを可能にするインタラクティブな操作手段である。
例えばセル画間の前後関係を指定したり、不鮮明な画像
の場合、線画で輪郭を強調したり、説明語句やメタファ
ー、逆説的表現を付加したり、重要でない画像は輪郭や
色を単純化することができる。また動画では動き情報を
簡略化し、時刻別の複数の画面を用いる代わりに1枚の
画面に動き情報を付加したものにすることができる。メ
タファーの例としては、画像の背景の空の色が灰色や白
色の混じったものである場合、受信者には分かりにくい
ことがあり、その場合青一色に塗り潰して空と認識しや
すくすることが挙げられている。また逆説的表現として
は、原画を忠実に伝送しても認識しにくい物体の場合、
送信者と受信者との間に共通の認識が成り立つ範囲でそ
の物体を他の物体で代替してもよい。
12は、このためセル画間の前後関係を指定するツー
ル、セル画の色彩を簡略化するツール(原テクスチャ保
持/一色塗り潰し/高周波分カット/エッジ+閉領域の
一色化/……を選択できる)、異なる時刻のフレーム画
像間でセル画の動きを抽出するツール(平行移動/拡大
/縮小/回転/変形の操作をマウスで指定し、セル画の
変化を検出する)等を備えている。このようにして符号
化に適した形に編集された各セル画は、符号化画像デー
タとして符号化画像ファイル13に格納される。
3の符号化画像データを対象に所定の符号化を実行し、
相手先システムへ伝送する。符号化部4は、各セル画に
付加されている原画像上でのセル画の遠近位置(奥行き
方向の位置)情報にしたがい、遠い位置のセル画から手
前に向かって順に符号化する。符号化は利用者がセル画
ごとに必要な描画を行うコマンドをインタラクティブに
指定することにより行われる。
セル画を切り出し、遠景にあるセル画から最も近景にあ
るセル画をコマンドシーケンスとして符号化および伝送
する場合について説明する。
にまとまったセル画だと判断した領域に対して、その領
域に外接するような多角形を構成できるように、数点の
頂点を指定する。
画が画像において重要な意味を持つものであり、利用者
ができる限り詳細に情報を伝送したいと判断した場合に
は、原画像の色情報をそのまま各画素に割り当てる。
画があまり重要な領域ではないと利用者が判断した場合
には、そのセル画を表すのに代表的だと判断した色の位
置を利用者が指定する。符号化画像は、利用者が指定し
た位置の色のみで全領域が塗り潰される。
する外接矩形の頂点の座標値と、に述べたセル画につ
いてはセル画内の各画素値を、に述べたセル画につい
てはセル画内の代表的な一点の画素値のみとなる。
最も遠方に位置すると指定したセル画から順に、最も手
前に位置するセル画まで、コマンド列として並べたもの
となる。
利用者はセル画本来の形状に近い形状を抽出できるよう
に多角形を指定する。のコマンド発行の順序によっ
て、オクルージョンが発生している部分は手前のセル画
によって上書きされる。
いと判断した領域については、形状が表す数点の座標と
領域を代表する色(一色)の情報しか必要としない。ま
た、重要と判断された領域においても、その形状は簡素
化されている。
おいても、重要な領域に関してはほぼ原画の色情報が伝
送されているので、大体どのような画像であるかを理解
することができる。
手順で作成した符号化画像の例を示す。図4の画像は、
以下に示す5つのセル画に分割されている。 ここでセル画Eは、利用者が点1〜7までの7点を指定
して外接矩形を構成し、形状を単純にしている。他のセ
ル画についても、同様である。また、セル画Aとセル画
Eはあまり重要でない領域として、領域内にある一点の
画素値で全画素値を塗り潰している。
ルージョンを起こしているが、それぞれセル画Eの左側
の領域と右側の領域に分けて指定するのではなく、セル
画Eの両側にまたがった領域を一つのセル画として指定
している。符号化データでは、最遠方に位置しているセ
ル画Aから描くようになっており、各セルでセル画Eに
隠れて見えない部分(画素値不明の部分)は、最終的に
セル画Eによって上書きされる。
素を塗り潰す方法は二通りしかないが、中間的な情報量
を持つセルとして、セル画内のエッジのみを表示した画
像を作成するなど、セル画をどのように作成するかにつ
いては、他に様々な態様が考えられる。
化方式によれば、人間のインタラクティブ操作を符号化
に導入することによって、 従来のモデルベース符号化やオブジェクトベース符号
化方式で問題となっていた「画像特徴を安定して抽出で
きない」という欠点を回避することができる。
も、送信者が対話操作によって意味的にまとまっている
物体を一つの領域(セル画)として指定することがで
き、画像を構造化する場合に誤った構造化を避けること
ができる。
る符号化以外のアプリケーションでも利用できるような
データを抽出することが可能である。 対話操作によって、送信者が創造的編集・感情・感性
を用いてセル画を変形・デフォルメするため、符号化画
像を作成する時に利用者(送信者)の意図を積極的に反
映し、符号化画像の作成を行うことができる。等の効果
を有する。
Claims (5)
- 【請求項1】 入力画像の特徴分析を行って、入力画像
を構成する複数のセル画を抽出し、それら複数のセル画
により入力画像の領域分割を行うとともに、それぞれの
セル画に特徴情報を付加する分析インタフェ−スと、 分析インタフェ−スが抽出した複数のセル画の各々を、
それに付加されている特徴情報とともに蓄積する構造化
画像データベースと、 構造化画像データベースに蓄積されているセル画の任意
のものを対話形式で修正加工し、符号化に適した符号化
画像データを作成する編集インタフェ−スと、編集イン
タフェ−スで作成された符号化画像データを対象に符号
化を行う符号化部とを備え、 上記分析インタフェ−スは、入力画像の特徴分析及びセ
ル画の抽出を自動的に行う機能と、自動的に抽出された
セル画を対話形式で修正する機能とを有し、利用者は自
動的に抽出されたセル画を画面上で確認し、必要に応じ
て対話形式でセル画の修正を行ってその結果を符号化さ
せることを特徴とする画像符号化方式。 - 【請求項2】 請求項1において、編集インタフェ−ス
は、構造化画像データベース内の指定されたセル画の画
像を、対話形式による指示にしたがって変形し、あるい
はその色情報を単純化する機能を有し、利用者の指示に
応じてセル画の画像情報の補足や圧縮を行うことを特徴
とする画像符号化方式。 - 【請求項3】 請求項1及び2において、構造化画像デ
ータベースに蓄積されるセル画に付加されている特徴情
報には、入力画像の画面での当該セル画の遠近上の位置
を示す情報が含まれ、符号化部は、入力画像の画面で最
も遠くに位置するセル画から手前のセル画に向かって、
セル画単位に順に符号化を行うことを特徴とする画像符
号化方式。 - 【請求項4】 請求項1乃至請求項3において、入力画
像が動画の場合、分析インタフェースはセル画ごとに物
体の動き情報を抽出し、編集インタフェースはセル画ご
とに前記抽出された物体の動き情報を補足あるいは簡略
化する機能を有することを特徴とする画像符号化方式。 - 【請求項5】 人間に本質的な感情、感性に基づく創造
的編集能力を利用して、送信者との対話により原画像中
の物体の情報伝達価値に応じた符号化を行い、原画像に
対する復号画像のSN比は低いが送信者の意図する情報
を超低ビットレートで効率的に伝送可能にすることを特
徴とする画像符号化方式。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19318295A JP3772185B2 (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | 画像符号化方式 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19318295A JP3772185B2 (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | 画像符号化方式 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0946704A true JPH0946704A (ja) | 1997-02-14 |
JP3772185B2 JP3772185B2 (ja) | 2006-05-10 |
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ID=16303676
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP19318295A Expired - Fee Related JP3772185B2 (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | 画像符号化方式 |
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