JPH10208061A - 輪郭線映像信号符号化装置 - Google Patents

輪郭線映像信号符号化装置

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JPH10208061A
JPH10208061A JP14407697A JP14407697A JPH10208061A JP H10208061 A JPH10208061 A JP H10208061A JP 14407697 A JP14407697 A JP 14407697A JP 14407697 A JP14407697 A JP 14407697A JP H10208061 A JPH10208061 A JP H10208061A
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    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
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    • GPHYSICS
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/20Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using video object coding

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オクタント単位頂点符号化技法を用いて輪
郭線映像信号を効果的に符号化し、伝送すべきデータの
量をより一層減らし得る輪郭線符号化装置を提供する。 【解決手段】 反復式近似度改善法を用いて輪郭線上
で複数の頂点を決定する本発明の符号化装置は、全輪郭
線画素の符号化に必要なビット数を表す輪郭線画素ビッ
ト数を計算する輪郭線画素カウンタ140と、輪郭線上
の全頂点の符号化に必要なビット数を表す頂点ビット数
を計算する頂点ビット数カウンタ135と、輪郭線画素
ビット数と頂点ビット数とを比較して、両ビット数の中
でより小さい方の値を表す決定信号を発生する比較部1
50と、頂点または輪郭線画素のうちの1つを表す輪郭
線情報を符号化して符号化データを発生する頂点符号化
部160及びチェーン符号化部170とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、映像信号に表現さ
れた物体の輪郭線を符号化する輪郭線映像信号符号化装
置に関し、特に、オクタント単位頂点符号化技法及びチ
ェーン符号化技法に基づいた適応的符号化方法を用い
て、輪郭線映像信号を符号化する映像信号輪郭線符号化
装置に関する。
【0002】
【従来の技術】テレビ電話、電子会議及び高精細度テレ
ビジョンシステムのようなディジタルテレビジョンシス
テムにおいて、映像フレーム信号のビデオライン信号が
「画素値」と呼ばれる一連のディジタルデータよりなっ
ているため、各映像フレーム信号を定義するには大量の
ディジタルデータが必要となる。しかしながら、従来の
伝送チャネル上の利用可能な周波数帯域幅は制限されて
いるため、特に、テレビ電話及び電子会議のシステムの
ような低ビットレートの映像信号符号化器の場合、この
ような伝送チャネルを通じて多量のディジタルデータを
伝送するためには、多様なデータ圧縮技法を用いて伝送
すべきデータの量を圧縮するか減らす必要がある。
【0003】低ビットレートの符号化システムに於い
て、映像信号の符号化方法の中の1つに、いわゆる、オ
ブジェクト指向分析−合成符号化方法がある。ここで、
入力映像は複数のオブジェクト(物体)に分けられ、各
物体の動き、輪郭線、画素データを定義するための3つ
の組よりなるパラメータが異なる符号化チャネルを通じ
て処理される。
【0004】物体の輪郭線の処理の際、物体の形状を分
析及び合成するためには、輪郭線情報が重要である。こ
の輪郭線情報を表す通常の符号化方法に、チェーン符号
化方法(chain coding method)がある。しかし、この
チェーン符号化方法は、たとえ輪郭線情報を損失なく符
号化しても、輪郭線情報を表現のために大量のデータビ
ットが必要となる短所を有する。
【0005】これに関連して、多角近似化、B−スプラ
イン近似化及び多角近似化技法に組み合わせられたDS
T(離散的サイン変換)のような輪郭線情報符号化法が
幾つか提案されてきた。このような近似化方法におい
て、輪郭線は輪郭線上に相隣した一対の頂点を結んだ複
数の直線または曲線によって近似され、その頂点は、例
えば、局部適応的オクタント単位の頂点符号化技法(lo
cally-adaptive octant-based vertex coding techniqu
e)に基づいて符号化される(International Organizat
ion for Standardization, Coding of Moving Pictures
and Audio Information, ISO/IEC JTCI/SC29/WG11, Sh
ape Coding AHG, July30, 1996の、K. O'Connell, P. G
erken及びJ. H. Kimの論文、“Revised Description of
S4a:Geometrical Representation Method”に開示さ
れている)。
【0006】図1を参照すれば、オクタント単位頂点符
号化技法を用いて、映像信号で表現された物体輪郭線の
各頂点を符号化する従来の符号化装置の概略的なブロッ
ク図が示されている。
【0007】2進マスクが輪郭線取出し部10に入力さ
れ、ここで、2進マスクにおける各画素は2進値(即
ち、0または1)のうちの1つで表現され、これらの値
は、その画素が物体領域または背景領域のうち何れかの
一方に位置することを表す。
【0008】輪郭線取出し部10は、2進マスクから物
体の輪郭線を取出し、その輪郭線映像を頂点選択部20
に供給する。輪郭線は複数の輪郭線画素からなり、各輪
郭線画素は物体の境界にある物体画素である。
【0009】頂点選択部20は従来の反復式近似度改善
法(例えば、多角近似化技法)を用いて、複数の頂点を
選択する。最初、最大距離だけ隔たっている一対の輪郭
線画素を初期頂点として決定し、一対の隣接頂点を結ぶ
線分から該一対の隣接頂点によって定義された輪郭線分
までの最大垂直距離dmaxが、予め定められたしきい値
Dmaxを超えない大きさになるまで、他の輪郭線画素を
1つずつ他の頂点として選択し続ける。この各頂点は頂
点符号化部3にて符号化される。
【0010】上記のような従来の頂点符号化装置におい
て、予め定められた閾値Dmaxが大きくなると、少ない
数の頂点で輪郭線が粗く表現されることになるため、輪
郭線を好ましく近似化するためには閾値Dmaxをできる
かぎり小さくするべきである。しかし、閾値が小さすぎ
れば、例えば、Dmaxが画素間の距離以下である場合、
反復式近似度改善法によって決定される頂点の数が非常
に増加して、輪郭線を従来のチェーン符号化技法によっ
て符号化する方が好ましくなる。
【0011】それにも係わらず、全ての輪郭線が上記の
ような従来の符号化装置によって効果的に符号化される
わけではない。例えば、図2Aに示した多角形のよう
に、複数の直線を含む輪郭線は閾値Dmaxの大きさによ
らず、チェーン符号化技法より反復式近似度改善法によ
って符号化されるのが好ましく、図2Bに示した高振動
輪郭線は頂点の数が非常に増加するため、反復式近似度
改善法よりは、むしろチェーン符号化技法によって符号
化するのが好ましい。
【0012】従って、たとえ上記反復式近似度改善法が
伝送すべきデータの量を減らし得るとはいっても、伝送
すべきデータの量をより一層減らす必要性があり、それ
に関する符号化方法が研究し続けてきた。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の主な
目的は、オクタント単位頂点符号化技法を用いて、輪郭
線映像信号を効果的に符号化し、伝送すべきデータの量
をより一層減らす輪郭線映像信号符号化装置を提供する
ことにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明によれば、輪郭線画素を含む該輪郭線上で
複数の頂点が決定され、該輪郭線上において、各々が2
つの隣接頂点によって定められる各輪郭線分が、該2つ
の隣接頂点を結ぶ線分によって近似される反復式近似度
改善法(iterated refinement technique)を用いて、
物体の輪郭線映像信号を符号化する輪郭線映像信号符号
化装置であって、全輪郭線画素の符号化に必要なビット
数を表す、輪郭線画素ビット数を計算する輪郭線画素ビ
ット数計算手段と、前記輪郭線上の全頂点の符号化に必
要なビット数を表す、頂点ビット数を計算する頂点ビッ
ト数計算手段と、前記輪郭線画素ビット数と前記頂点ビ
ット数とを比較して、両ビット数の中でより小さい値を
表す決定信号を発生する比較手段と、前記決定信号に基
づいて、前記頂点または前記輪郭線画素の中の何れか1
つを表す輪郭線情報を符号化し、符号化データを発生す
る符号化手段とを含むことを特徴とする輪郭線映像信号
符号化装置が提供される。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適実施例につい
て図面を参照しながらより詳しく説明する。
【0016】図3を参照すれば、本発明によって入力輪
郭線映像データを符号化する輪郭線映像信号符号化装置
100のブロック図が示されている。この入力映像デー
タは物体の輪郭線を構成する各輪郭線画素の位置を表
し、頂点決定部110、輪郭線画素カウンタ140及び
チェーン符号化器170に各々供給される。チェーン符
号化器170は通常のチェーン符号化方法を用いて複数
の輪郭線画素を符号化して、そのチェーン符号化データ
を選択部180に供給する。ここで、オクタント単位の
頂点符号化技法(octant-based vertex coding tehnigu
e)を用いて通常のチェーン符号化方法は入力輪郭線映
像データに基づいて、最も近い輪郭線画素の間の変位を
符号化する。
【0017】一方、頂点決定部110は通常の反復式近
似度改善法(iterated refinementtechnique)を用いて
輪郭線上に複数の頂点を決定する。各頂点は該輪郭線上
で処理順に配列され、配列された頂点に対する情報は初
期頂点選択部115及び頂点カウンタ130に順に供給
される。
【0018】頂点カウンタ130は頂点決定部110か
ら順に供給された頂点の数、頂点数Nを頂点ビット数計
算部135及び頂点符号化部160に各々供給する。こ
こで、Nは正の整数である。
【0019】一方、初期頂点選択部115は通常の頂点
再配列技法を用いて、初期頂点及び終了頂点を選択す
る。通常の頂点再配列技法を用いて、一対をなす隣接各
頂点の間の変位の水平成分R(x)及び垂直成分R
(y)と、それらの大きさx_mag及びy_magと
を計算し、全てのx_mag及びy_magのうちで最
大長さに対応する2つの頂点を初期頂点及び終了頂点
(即ち、第1頂点及びN番目頂点)として選択する。N
は頂点の総数である。図4には、第1頂点からN番目の
頂点まで輪郭線を沿って順に表示されたN個(即ち、5
つ)の頂点が示されている。図4において、一対の頂点
V1及びV5に対応するx_magX51、が頂点V1〜V5
から生成された5対のx_mag及びy_magの中で
最大になる。頂点情報は範囲決定部120及び頂点符号
化部160に各々供給される。
【0020】図3を再び参照すれば、範囲決定部120
は初期頂点選択部115から供給された頂点情報に基づ
いて、x_dynamic_range及びy_dyn
amic_rangeを決定する。輪郭線のx_dyn
amic_range及びy_dynamic_ran
geは、再配列頂点を符号化するため必要な総ビット数
を決定するのに重要であり、変位Riのx_mag及び
y_magの最大値を各々表す。ここで、変位Ri=Pi
+1−Pi(i=1、2、…、N−1)であり、Piは頂点
Viに対応する位置ベクトルである。図4において、変
位R2=P3−P2のx_magX23は輪郭線のx_dy
namic_rangeとして、変位R4=P5−P4の
輪郭線のy_magY45は及びy_dynamic_r
angeとして各々決定される。第1頂点と第N頂点と
の間の変位量は無視するのが好ましい。範囲決定部12
0においてx_bit_number及びy_bit_
numberが計算されて、頂点ビット数計算部135
及び頂点符号化部160に各々供給される。ここで、x
_bit_numberはx_dynamic_ran
geを、y_bit_numberはy_dynami
c_rangeを各々符号化するため必要なビット数で
ある。
【0021】頂点符号化部160は、範囲決定部120
から供給されたx_bit_number及びy_bi
t_numberに基づいて、初期頂点選択部115か
ら供給された各頂点を順に符号化する。頂点の総数N、
x_bit_number、y_bit_number
及び第1頂点V1の絶対位置が符号化される一方、残っ
ている頂点Vi+1(i=1、2、…、N−1)はその前
頂点Viを基準とした変位Ri=Pi+1−Piに基づいて各
々符号化される。その結果、頂点符号化データは選択部
180に供給される。
【0022】詳述すると、図5に示したように、頂点V
i+1を内含するオクタントが変位Riのx成分Ri
(x)、及びy成分Ri(y)に基づいて、オクタント
0〜7のうちで決定される。ここで、水平成分と垂直成
分との間の交点から回りに最も近い8個の点(図5に黒
点で表示)は8個のオクタントの開始点を表す。
【0023】各頂点Vi+1のオクタントを決定した後、
オクタントの表示が通常の微分チェーン符号化方法を用
いて符号化され、前頂点Viに対する頂点Vi+1の相対的
位置ベクトルを表すx成分Ri(x)、及びy成分Ri
(y)の大きさ(即ち、x_mag及びy_mag)
が、x_dynamic_range及びy_dyna
mic_rangeに基づいて決定されたビットによっ
て符号化される。
【0024】オクタント単位頂点符号化技法の例とし
て、オクタント表示及びRiは、いわゆる、シンタック
ス適応的算術符号化(syntax-adaptive arithmetic cod
ing:SAAC)を用いて選択的に符号化される。SA
ACにおいて可能なシンボルの数は、動的範囲の最大値
(即ち、max(x_dynamic_range及び
y_dynamic_range)によって異なる(オ
クタント単位頂点符号化技法の詳細はK. O'Connellら参
照)。
【0025】図3を再び参照すれば、頂点ビット数計算
部135は頂点カウンタ130から供給された頂点数N
と、範囲決定部120から供給されたx_bit_nu
mber及びy_bit_numberとに基づいて頂
点ビット数を計算して比較部150に供給する。この頂
点ビット数は全ての頂点の符号化に必要なビット数を表
す。頂点ビット数はx_bit_number及びy_
bit_numberの和と頂点数Nとを乗じて決定さ
れる。
【0026】一方、輪郭線画素カウンタ140は、入力
輪郭線映像データに基づいて輪郭線を表す輪郭線画素の
個数をカウントし、該輪郭線画素数に基づいて輪郭線画
素のビット数を計算する。ここで、輪郭線画素ビット数
は該輪郭線画素数と予め定められた重みファクターとの
間の乗算によって定められ、重みファクターは、可変長
符号化及び量子化を鑑みて1.5が適当である。
【0027】比較部150は、頂点ビット数及び輪郭線
画素ビット数に基づいて輪郭線情報が頂点符号化される
か、または、チェーン符号化されるかを決定し、その決
定信号を選択部180に供給する。輪郭線画素ビット数
が頂点ビット、頂点符号化データを選択する第1決定信
号が生成され、それでない場合には、チェーン符号化デ
ータを選択する第2決定信号が生成される。
【0028】選択部180は、この決定信号に応じて頂
点符号化部160からの頂点符号化データ、及びチェー
ン符号化器170からのチェーン符号化データのうちの
何れか一方を選択し、入力輪郭線映像データに対する符
号化データを伝送器(図示せず)に送り出す。
【0029】上記において、本発明の好適な実施の形態
について説明したが、本発明の請求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。
【0030】
【発明の効果】従って、本発明によれば、オクタント単
位頂点符号化技法を用いて、輪郭線映像信号を効果的に
符号化することによって、伝送すべきデータの量をより
一層減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の輪郭線頂点符号化装置の概略的なブロッ
ク図である。
【図2】A及びBよりなり、Aは多角形輪郭線図、Bは
高振動輪郭線図であり、双方ともに従来の反復式近似度
改善法の短所を説明するための模式図である。
【図3】本発明による輪郭線映像信号符号化装置のブロ
ック図である。
【図4】図3の範囲決定部の機能を説明するための例示
輪郭線を示した図である。
【図5】8個のオクタント領域を説明するための模式図
である。
【符号の説明】
10 輪郭線取出し部 20 頂点選択部 30 頂点符号化部 100 輪郭線映像信号符号化装置 110 頂点決定部 115 初期頂点選択部 120 範囲決定部 130 頂点カウンタ 135 頂点ビット数計算部 140 輪郭線画素カウンタ 150 比較部 160 頂点符号化部 170 チェーン符号化器 180 選択部 V1〜V5 頂点 X23、X45、X51 水平成分の変位大きさ Y23、Y45 垂直成分の変位大きさ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 輪郭線画素を含む該輪郭線上で複数の
    頂点が決定され、該輪郭線上において、各々が2つの隣
    接頂点によって定められる各輪郭線分が、該2つの隣接
    頂点を結ぶ線分によって近似される反復式近似度改善法
    (iterated refinement technique)を用いて、物体の
    輪郭線映像信号を符号化する輪郭線映像信号符号化装置
    であって、 全輪郭線画素の符号化に必要なビット数を表す、輪郭線
    画素ビット数を計算する輪郭線画素ビット数計算手段
    と、 前記輪郭線上の全頂点の符号化に必要なビット数を表
    す、頂点ビット数を計算する頂点ビット数計算手段と、 前記輪郭線画素ビット数と前記頂点ビット数とを比較し
    て、両ビット数の中でより小さい値を表す決定信号を発
    生する比較手段と、 前記決定信号に基づいて、前記頂点または前記輪郭線画
    素の中の何れか1つを表す輪郭線情報を符号化し、符号
    化データを発生する符号化手段とを含むことを特徴とす
    る輪郭線映像信号符号化装置。
  2. 【請求項2】 前記輪郭線画素ビット数計算手段が、 前記輪郭線画素の個数をカウントして輪郭線画素数を発
    生する輪郭線画素カウンタと、 前記輪郭線画素数と、1より10の範囲を有する予め決
    められた重みファクターとを乗じて、前記輪郭線画素ビ
    ット数を発生する乗算器とを有することを特徴とする請
    求項1に記載の輪郭線映像信号符号化装置。
  3. 【請求項3】 前記頂点ビット数計算手段が、 前記頂点の個数をカウントして、頂点数N(正の整数)
    を発生する頂点カウンタと、 前記全頂点に対して、各々が全対の隣接頂点間の変位で
    の水平成分及び垂直成分を符号化するのに必要なビット
    数を表す、x_bit_number及びy_bit_
    numberを各々決定する符号化ビット数決定手段と
    前記頂点数と、前記x_bit_numberと前記y
    _bit_numberとの間の和とを乗じて前記頂点
    ビット数を発生する乗算器とを有することを特徴とする
    請求項1に記載の輪郭線映像信号符号化装置。
  4. 【請求項4】 前記符号化ビット数決定手段が、 前記全頂点に対して、各々が、各対の隣接頂点間の変位
    の水平成分及び垂直成分の大きさを表すx_mag及び
    y_magを計算する変位計算手段と、 N個の前記頂点に対して、計算された前記両x_mag
    及びy_magのうち最大の大きさを有する2つの隣接
    頂点を第1頂点及び第N頂点として選択する頂点選択手
    段と、 前記輪郭線に対して、i=1,2,..N−1の時、R
    i=Pi+1−Piで、Piがi番目の頂点Viに対する位置
    ベクトルを表す時、各々が変位Riのx_mag及びy
    _magの最大値を表す、x_dynamic_ran
    ge及びy_dynamic_rangeを計算する変
    位最大値計算手段と、 前記x_dynamic_rangeを前記x_bit
    _numberに、前記y_dynamic_rang
    eを前記y_bit_numberに各々変換する変換
    手段とを有することを特徴とする請求項3に記載の輪郭
    線映像信号符号化装置。
  5. 【請求項5】 前記符号化手段が、 全対の隣接頂点間の変位を表す、前記頂点情報を頂点符
    号化して頂点符号化データを発生する頂点符号化手段
    と、 全対の隣接輪郭線画素間の変位を表す、前記輪郭線画素
    情報をチェーン符号化してチェーン符号化データを発生
    するチェーン符号化手段と、 前記決定信号に基づいて、前記頂点ビット数が前記輪郭
    線画素ビット数より小さい場合は、前記頂点符号化デー
    タを選択し、または前記頂点ビット数が前記輪郭線画素
    ビット数以上である場合には、前記チェーン符号化デー
    タを選択する選択手段とを特徴とする請求項4に記載の
    輪郭線映像信号符号化装置。
  6. 【請求項6】 前記頂点符号化データが、前記頂点数
    Nと、前記x_bit_numberと、前記y_bi
    t_numberと、前記第1頂点の絶対位置と、前記
    両x_bit_number及びy_bit_numb
    erに基づいて符号化されるべき、各対の隣接頂点に対
    する前記変位の水平成分及び垂直成分とを有することを
    特徴とする請求項5に記載の輪郭線映像信号復号化装
    置。
  7. 【請求項7】 前記頂点符号化手段が、局部適応的オ
    クタント単位頂点符号化技法(locally-adaptive octan
    t-based vertex coding technique)を用いて行われる
    ことを特徴とする請求項5に記載の輪郭線映像信号復号
    化装置。
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