WO2017104115A1 - 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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遠間　正真
西　孝啓
健吾 寺田
唯 小足
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Definitions

  • the present disclosure relates to a three-dimensional data encoding method, a three-dimensional data decoding method, a three-dimensional data encoding device, and a three-dimensional data decoding device.
  • the three-dimensional data is acquired by various methods such as a distance sensor such as a range finder, a stereo camera, or a combination of a plurality of monocular cameras.
  • a point cloud that represents the shape of a three-dimensional structure by a point group in a three-dimensional space
  • the position and color of the point cloud are stored.
  • Point clouds are expected to become the mainstream representation method of 3D data, but point clouds have a very large amount of data. Therefore, in the storage or transmission of three-dimensional data, it is essential to compress the amount of data by encoding as in the case of two-dimensional moving images (for example, MPEG-4 AVC or HEVC standardized by MPEG). Become.
  • point cloud compression is partially supported by a public library (Point Cloud Library) that performs point cloud related processing.
  • a public library Point Cloud Library
  • This disclosure aims to provide a three-dimensional data encoding method, a three-dimensional data decoding method, a three-dimensional data encoding device, or a three-dimensional data decoding device that can provide a random access function in encoded three-dimensional data.
  • the present disclosure enables the quantization and prediction of the space by the configuration in which the space is divided and encoded, and is effective even when random access is not necessarily performed.
  • a three-dimensional data encoding method is a three-dimensional data encoding method for encoding three-dimensional data, wherein the three-dimensional data is a random access unit, each of which includes three-dimensional coordinates.
  • a three-dimensional data decoding method is a three-dimensional data decoding method for decoding three-dimensional data, which is a random access unit, each of which is associated with a three-dimensional coordinate.
  • the present disclosure can provide a three-dimensional data encoding method, a three-dimensional data decoding method, a three-dimensional data encoding device, or a three-dimensional data decoding device that can provide a random access function in encoded three-dimensional data.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of encoded three-dimensional data according to the embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a prediction structure between SPCs belonging to the lowest layer of the GOS according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a prediction structure between layers according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the coding order of GOS according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the coding order of GOS according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a block diagram of the three-dimensional data encoding apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 7 is a flowchart of the encoding process according to the embodiment.
  • FIG. 8 is a block diagram of the three-dimensional data decoding apparatus according to the embodiment.
  • FIG. 9 is a flowchart of the decoding process according to the embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of meta information according to the embodiment.
  • a three-dimensional data encoding method is a three-dimensional data encoding method for encoding three-dimensional data, wherein the three-dimensional data is a random access unit, each of which includes three-dimensional coordinates.
  • the three-dimensional data encoding method can provide a random access function in the encoded three-dimensional data.
  • the three-dimensional data encoding method includes a generation step of generating first information indicating the plurality of first processing units and three-dimensional coordinates associated with each of the plurality of first processing units.
  • the encoded data may include the first information.
  • the first information may further indicate at least one of an object, a time, and a data storage destination associated with each of the plurality of first processing units.
  • the first processing unit may be further divided into a plurality of second processing units, and in the encoding step, each of the plurality of second processing units may be encoded.
  • the second processing unit to be processed included in the first processing unit to be processed is encoded with reference to another second processing unit included in the first processing unit to be processed. May be.
  • a type of the second processing unit to be processed a first type that does not refer to another second processing unit, a second type that refers to another second processing unit, and others
  • One of the third types referring to the two second processing units may be selected, and the second processing unit to be processed may be encoded according to the selected type.
  • the frequency of selecting the first type may be changed according to the number or density of objects included in the three-dimensional data.
  • the size of the first processing unit may be determined according to the number or density of objects or dynamic objects included in the three-dimensional data.
  • the first processing unit is spatially divided in a predetermined direction, and includes a plurality of layers each including one or more second processing units.
  • the second processing unit is The encoding may be performed with reference to the second processing unit included in the same layer as the second processing unit or a layer lower than the second processing unit.
  • the second processing unit including only static objects and the second processing unit including only dynamic objects may be assigned to different first processing units.
  • a plurality of dynamic objects may be individually encoded, and encoded data of the plurality of dynamic objects may be associated with a second processing unit including only static objects.
  • the second processing unit may be further divided into a plurality of third processing units, and in the encoding step, each of the plurality of third processing units may be encoded.
  • the third processing unit may include one or more voxels that are minimum units with which position information is associated.
  • the second processing unit may include a feature point group derived from information obtained by a sensor.
  • the encoded data may include information indicating the encoding order of the plurality of first processing units.
  • the encoded data may include information indicating the sizes of the plurality of first processing units.
  • the plurality of first processing units may be encoded in parallel.
  • a 3D data decoding method is a 3D data decoding method for decoding 3D data, which is a random access unit, each of which is associated with a 3D coordinate.
  • a decoding step of generating three-dimensional data of the first processing unit by decoding each encoded data of one processing unit is included.
  • the three-dimensional data decoding method can provide a random access function in the encoded three-dimensional data.
  • the three-dimensional data encoding device is a three-dimensional data encoding device that encodes three-dimensional data, and the three-dimensional data is a random access unit, each of which is tertiary A dividing unit that divides the first processing unit associated with the original coordinates and an encoding unit that generates encoded data by encoding each of the plurality of first processing units may be included.
  • the three-dimensional data encoding apparatus can provide a random access function in the encoded three-dimensional data.
  • a 3D data decoding apparatus is a 3D data decoding apparatus that decodes 3D data, is a random access unit, and is associated with 3D coordinates.
  • a decoding unit that generates the three-dimensional data of the first processing unit by decoding each of the encoded data of one processing unit may be included.
  • the three-dimensional data decoding apparatus can provide a random access function in the encoded three-dimensional data.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of encoded three-dimensional data according to the present embodiment.
  • the three-dimensional space is divided into spaces (SPC) corresponding to pictures in coding of moving images, and three-dimensional data is coded in units of spaces.
  • the space is further divided into volumes (VLM) corresponding to macroblocks or the like in video encoding, and prediction and conversion are performed in units of VLM.
  • the volume includes a plurality of voxels (VXL) that are minimum units with which position coordinates are associated.
  • prediction is similar to the prediction performed in a two-dimensional image, refers to other processing units, generates predicted three-dimensional data similar to the processing unit to be processed, and generates the predicted three-dimensional data and the processing target.
  • the difference from the processing unit is encoded.
  • This prediction includes not only spatial prediction that refers to other prediction units at the same time but also temporal prediction that refers to prediction units at different times.
  • a three-dimensional data encoding device (hereinafter also referred to as an encoding device) encodes a three-dimensional space represented by point cloud data such as a point cloud
  • a point cloud is selected according to the voxel size. Or a plurality of points included in a voxel are collectively encoded. If the voxel is subdivided, the three-dimensional shape of the point cloud can be expressed with high accuracy, and if the voxel size is increased, the three-dimensional shape of the point cloud can be roughly expressed.
  • the three-dimensional data is a point cloud
  • the three-dimensional data is not limited to the point cloud, and may be three-dimensional data in an arbitrary format.
  • hierarchical voxels may be used.
  • n-th layer it may be indicated in order whether or not the sample points are present in the n-1 and lower layers (lower layers of the n-th layer). For example, when decoding only the n-th layer, if there is a sample point in the (n ⁇ 1) th or lower layer, it can be decoded assuming that the sample point exists at the center of the voxel in the n-th layer.
  • the encoding apparatus acquires point cloud data using a distance sensor, a stereo camera, a monocular camera, a gyroscope, an inertial sensor, or the like.
  • Spaces can be decoded independently, such as intra-space (I-SPC), predictive space (P-SPC) that can only be unidirectionally referenced, and bi-directional references. Classified into any one of at least three prediction structures including a large bi-directional space (B-SPC).
  • the space has two types of time information, a decoding time and a display time.
  • GOS Group Of Space
  • WLD world
  • the space area occupied by the world is associated with the absolute position on the earth by GPS or latitude and longitude information. This position information is stored as meta information.
  • the meta information may be included in the encoded data or may be transmitted separately from the encoded data.
  • all SPCs may be adjacent three-dimensionally, or there may be SPCs that are not three-dimensionally adjacent to other SPCs.
  • processing such as encoding, decoding, or referring to three-dimensional data included in a processing unit such as GOS, SPC, or VLM is also simply referred to as encoding, decoding, or referencing the processing unit.
  • the three-dimensional data included in the processing unit includes at least one set of a spatial position such as three-dimensional coordinates and a characteristic value such as color information.
  • a plurality of SPCs in the same GOS or a plurality of VLMs in the same SPC occupy different spaces, but have the same time information (decoding time and display time).
  • the first SPC in the decoding order in GOS is I-SPC.
  • GOS There are two types of GOS: closed GOS and open GOS.
  • the closed GOS is a GOS that can decode all SPCs in the GOS when decoding is started from the head I-SPC.
  • the open GOS some SPCs whose display time is earlier than the first I-SPC in the GOS refer to different GOS, and decoding cannot be performed only by the GOS.
  • WLD may be decoded from the reverse direction to the encoding order, and reverse reproduction is difficult if there is a dependency between GOS. Therefore, in such a case, a closed GOS is basically used.
  • GOS has a layer structure in the height direction, and encoding or decoding is performed in order from the SPC of the lower layer.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of a prediction structure between SPCs belonging to the lowest layer of GOS.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a prediction structure between layers.
  • I-SPCs there are one or more I-SPCs in GOS.
  • objects such as humans, animals, cars, bicycles, traffic lights, and buildings that are landmarks in the three-dimensional space, but it is particularly effective to encode an object having a small size as I-SPC.
  • a three-dimensional data decoding device (hereinafter also referred to as a decoding device) decodes only the I-SPC in the GOS when decoding the GOS with a low throughput or high speed.
  • the encoding device may switch the encoding interval or appearance frequency of the I-SPC according to the density of the objects in the WLD.
  • the encoding device or the decoding device encodes or decodes a plurality of layers in order from the lower layer (layer 1). Thereby, for example, the priority of data near the ground with a larger amount of information can be increased for an autonomous vehicle or the like.
  • encoded data used in a drone or the like may be encoded or decoded in order from the SPC of the upper layer in the height direction in the GOS.
  • the encoding device or decoding device may encode or decode a plurality of layers so that the decoding device can roughly grasp GOS and gradually increase the resolution.
  • the encoding device or the decoding device may encode or decode in the order of layers 3, 8, 1, 9.
  • static objects or scenes such as buildings or roads
  • dynamic objects such as cars or humans
  • Object detection is performed separately by extracting feature points from point cloud data or camera images such as a stereo camera.
  • the first method is a method of encoding without distinguishing between static objects and dynamic objects.
  • the second method is a method of discriminating between static objects and dynamic objects based on identification information.
  • GOS is used as the identification unit.
  • the GOS including only the SPC configuring the static object and the GOS including the SPC configuring the dynamic object are distinguished by the identification information stored in the encoded data or separately from the encoded data. .
  • SPC may be used as an identification unit.
  • the SPC including only the VLM configuring the static object and the SPC including the VLM configuring the dynamic object are distinguished by the identification information.
  • VLM or VXL may be used as the identification unit.
  • a VLM or VXL including only a static object and a VLM or VXL including a dynamic object are distinguished by the identification information.
  • the encoding device may encode the dynamic object as one or more VLMs or SPCs, and may encode the VLM or SPC including only the static objects and the SPC including the dynamic objects as different GOSs. . Also, when the GOS size is variable according to the size of the dynamic object, the encoding apparatus separately stores the GOS size as meta information.
  • the encoding device may encode the static object and the dynamic object independently of each other and superimpose the dynamic object on the world composed of the static objects.
  • the dynamic object is composed of one or more SPCs, and each SPC is associated with one or more SPCs constituting a static object on which the SPC is superimposed.
  • a dynamic object may be represented by one or more VLMs or VXLs instead of SPCs.
  • the encoding device may encode the static object and the dynamic object as different streams.
  • the encoding device may generate a GOS including one or more SPCs that constitute a dynamic object. Further, the encoding apparatus may set the GOS (GOS_M) including the dynamic object and the GOS of the static object corresponding to the GOS_M space area to the same size (occupy the same space area). Thereby, a superimposition process can be performed per GOS.
  • GOS including one or more SPCs that constitute a dynamic object.
  • the encoding apparatus may set the GOS (GOS_M) including the dynamic object and the GOS of the static object corresponding to the GOS_M space area to the same size (occupy the same space area). Thereby, a superimposition process can be performed per GOS.
  • the P-SPC or B-SPC constituting the dynamic object may refer to the SPC included in a different encoded GOS.
  • the reference across the GOS is effective from the viewpoint of the compression rate.
  • the first method and the second method may be switched according to the use of the encoded data. For example, when using encoded 3D data as a map, it is desirable to be able to separate dynamic objects, and therefore the encoding apparatus uses the second method. On the other hand, the encoding apparatus uses the first method when it is not necessary to separate dynamic objects when encoding three-dimensional data of events such as concerts or sports.
  • the GOS or SPC decoding time and display time can be stored in the encoded data or as meta information. Moreover, all the time information of static objects may be the same. At this time, the actual decoding time and display time may be determined by the decoding device. Alternatively, a different value may be given as the decoding time for each GOS or SPC, and the same value may be given as the display time. Furthermore, like a decoder model in moving picture coding such as HEVC's HRD (Hypothetical Reference Decoder), the decoder has a buffer of a predetermined size and can be decoded without failure if a bit stream is read at a predetermined bit rate according to the decoding time. You may introduce a model that guarantees
  • the coordinates of the three-dimensional space in the world are expressed by three coordinate axes (x axis, y axis, z axis) orthogonal to each other.
  • encoding can be performed so that spatially adjacent GOSs are continuous in the encoded data.
  • GOS in the xz plane is continuously encoded.
  • the value of the y-axis is updated after encoding of all GOSs in a certain xz plane is completed. That is, as encoding progresses, the world extends in the y-axis direction.
  • the GOS index number is set in the encoding order.
  • the three-dimensional space of the world is associated with GPS or geographical absolute coordinates such as latitude and longitude in one-to-one correspondence.
  • the three-dimensional space may be expressed by a relative position from a preset reference position.
  • the x-axis, y-axis, and z-axis directions in the three-dimensional space are expressed as direction vectors determined based on latitude and longitude, and the direction vectors are stored as meta information together with the encoded data.
  • the GOS size is fixed, and the encoding device stores the size as meta information. Further, the size of the GOS may be switched depending on, for example, whether it is an urban area or whether it is indoor or outdoor. That is, the size of the GOS may be switched according to the amount or nature of the object that is valuable as information. Alternatively, the encoding device may adaptively switch the GOS size or the I-SPC interval in the GOS in accordance with the object density or the like in the same world. For example, the higher the object density, the smaller the size of the GOS and the shorter the I-SPC interval in the GOS.
  • the density of objects is high, so that the GOS is subdivided in order to realize random access with fine granularity.
  • the seventh to tenth GOS exist on the back side of the third to sixth GOS, respectively.
  • FIG. 6 is a block diagram of 3D data encoding apparatus 100 according to the present embodiment.
  • FIG. 7 is a flowchart showing an operation example of the three-dimensional data encoding apparatus 100.
  • the three-dimensional data encoding device 100 shown in FIG. 6 generates encoded three-dimensional data 112 by encoding the three-dimensional data 111.
  • the three-dimensional data encoding apparatus 100 includes an acquisition unit 101, an encoding region determination unit 102, a division unit 103, and an encoding unit 104.
  • the acquisition unit 101 first acquires three-dimensional data 111 that is point cloud data (S101).
  • the coding area determination unit 102 determines a coding target area among the spatial areas corresponding to the acquired point cloud data (S102). For example, the coding area determination unit 102 determines a space area around the position as a coding target area according to the position of the user or the vehicle.
  • the dividing unit 103 divides the point cloud data included in the encoding target area into each processing unit.
  • the processing unit is the above-described GOS, SPC, or the like.
  • this encoding target area corresponds to the above-described world, for example.
  • the dividing unit 103 divides the point cloud data into processing units based on a preset GOS size or the presence or size of a dynamic object (S103). Further, the dividing unit 103 determines the start position of the SPC that is the head in the encoding order in each GOS.
  • the encoding unit 104 generates encoded three-dimensional data 112 by sequentially encoding a plurality of SPCs in each GOS (S104).
  • the three-dimensional data encoding device 100 generates the encoded three-dimensional data 112 by encoding the three-dimensional data 111.
  • the 3D data encoding apparatus 100 divides 3D data into first processing units (GOS) each of which is a random access unit and is associated with 3D coordinates.
  • the processing unit (GOS) is divided into a plurality of second processing units (SPC), and the second processing unit (SPC) is divided into a plurality of third processing units (VLM).
  • the third processing unit (VLM) includes one or more voxels (VXL) that are minimum units with which position information is associated.
  • the three-dimensional data encoding device 100 generates encoded three-dimensional data 112 by encoding each of the plurality of first processing units (GOS). Specifically, the three-dimensional data encoding device 100 encodes each of the plurality of second processing units (SPC) in each first processing unit (GOS). In addition, the 3D data encoding apparatus 100 encodes each of the plurality of third processing units (VLM) in each second processing unit (SPC).
  • GOS first processing unit
  • VLM third processing units
  • the 3D data encoding apparatus 100 has the second processing unit to be processed included in the first processing unit (GOS) to be processed.
  • SPC is encoded with reference to another second processing unit (SPC) included in the first processing unit (GOS) to be processed. That is, the 3D data encoding apparatus 100 does not refer to the second processing unit (SPC) included in the first processing unit (GOS) different from the first processing unit (GOS) to be processed.
  • the processing target second processing unit (SPC) included in the processing target first processing unit (GOS) is set as the processing target first processing unit (GOS).
  • the 3D data encoding apparatus 100 uses the first type (I-SPC) that does not refer to another second processing unit (SPC) as the type of the second processing unit (SPC) to be processed, Select either the second type (P-SPC) that refers to the second processing unit (SPC) or the third type that refers to the other two second processing units (SPC), and process according to the selected type
  • the target second processing unit (SPC) is encoded.
  • FIG. 8 is a block diagram of a block of 3D data decoding apparatus 200 according to the present embodiment.
  • FIG. 9 is a flowchart showing an operation example of the three-dimensional data decoding apparatus 200.
  • the 3D data decoding apparatus 200 shown in FIG. 8 generates decoded 3D data 212 by decoding the encoded 3D data 211.
  • the encoded three-dimensional data 211 is, for example, the encoded three-dimensional data 112 generated by the three-dimensional data encoding device 100.
  • the three-dimensional data decoding apparatus 200 includes an acquisition unit 201, a decoding start GOS determination unit 202, a decoding SPC determination unit 203, and a decoding unit 204.
  • the acquisition unit 201 acquires the encoded three-dimensional data 211 (S201).
  • the decoding start GOS determination unit 202 determines a GOS to be decoded (S202). Specifically, the decoding start GOS determination unit 202 refers to the meta information stored in the encoded 3D data 211 or separately from the encoded 3D data, and the spatial position, object, or The GOS including the SPC corresponding to the time is determined as the GOS to be decrypted.
  • the decoding SPC determination unit 203 determines the type (I, P, B) of SPC to be decoded in the GOS (S203). For example, the decoding SPC determination unit 203 determines whether (1) only I-SPC is decoded, (2) I-SPC and P-SPC are decoded, or (3) all types are decoded. Note that this step may not be performed if the type of SPC to be decoded has been determined in advance, such as decoding all SPCs.
  • the decoding unit 204 acquires an address position where the head SPC in the decoding order (same as the coding order) in the GOS starts in the encoded three-dimensional data 211, and the code of the first SPC from the address position.
  • the data is acquired, and each SPC is sequentially decoded from the head SPC (S204).
  • the address position is stored in meta information or the like.
  • the three-dimensional data decoding apparatus 200 decodes the decoded three-dimensional data 212. Specifically, the three-dimensional data decoding apparatus 200 decodes each of the encoded three-dimensional data 211 of the first processing unit (GOS) that is a random access unit and each is associated with a three-dimensional coordinate. Thus, the decoded three-dimensional data 212 of the first processing unit (GOS) is generated. More specifically, the three-dimensional data decoding apparatus 200 decodes each of the plurality of second processing units (SPC) in each first processing unit (GOS). The three-dimensional data decoding apparatus 200 decodes each of the plurality of third processing units (VLM) in each second processing unit (SPC).
  • SPC second processing units
  • VLM third processing units
  • This meta information is generated by the three-dimensional data encoding apparatus 100 and is included in the encoded three-dimensional data 112 (211).
  • FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a table included in the meta information. Note that not all the tables shown in FIG. 10 need be used, and at least one table may be used.
  • the address may be an address in a logical format or a physical address of an HDD or a memory.
  • Information specifying a file segment may be used instead of an address.
  • a file segment is a unit obtained by segmenting one or more GOSs.
  • a plurality of GOSs to which the object belongs may be indicated in the object-GOS table. If the plurality of GOSs are closed GOS, the encoding device and the decoding device can perform encoding or decoding in parallel. On the other hand, if the plurality of GOSs are open GOS, the compression efficiency can be further improved by referring to the plurality of GOSs.
  • the 3D data encoding apparatus 100 extracts a feature point specific to an object from a 3D point cloud or the like at the time of world encoding, detects an object based on the feature point, and detects the detected object as a random access point. Can be set as
  • the three-dimensional data encoding apparatus 100 includes the first information indicating the plurality of first processing units (GOS) and the three-dimensional coordinates associated with each of the plurality of first processing units (GOS). Is generated. Also, the encoded three-dimensional data 112 (211) includes this first information. The first information further indicates at least one of the object, the time, and the data storage destination associated with each of the plurality of first processing units (GOS).
  • the three-dimensional data decoding apparatus 200 acquires the first information from the encoded three-dimensional data 211, and uses the first information to encode the first processing unit corresponding to the specified three-dimensional coordinate, object, or time.
  • the original data 211 is specified, and the encoded three-dimensional data 211 is decoded.
  • the three-dimensional data encoding apparatus 100 may generate and store the following meta information. Further, the three-dimensional data decoding apparatus 200 may use this meta information at the time of decoding.
  • a profile may be defined according to the application, and information indicating the profile may be included in the meta information. For example, profiles for urban areas, suburbs, or flying objects are defined, and the maximum or minimum size of the world, SPC, or VLM is defined in each profile. For example, in a city area, detailed information is required as compared to a suburb area, so the minimum size of the VLM can be set smaller.
  • the meta information may include a tag value indicating the type of object.
  • This tag value is associated with the VLM, SPC, or GOS constituting the object. For example, the tag value “0” indicates “person”, the tag value “1” indicates “car”, the tag value “2” indicates “traffic light”, and the like. Also good.
  • a tag value indicating a size or a property such as a dynamic object or a static object may be used.
  • the meta information may include information indicating the range of the space area occupied by the world.
  • the meta information may store the SPC or VXL size as header information common to a plurality of SPCs such as the entire encoded data stream or SPC in GOS.
  • the meta information may include identification information such as a distance sensor or a camera used for generating the point cloud, or information indicating the position accuracy of the point cloud in the point cloud.
  • the meta information may include information indicating whether the world is composed of only static objects or includes dynamic objects.
  • the encoding device or decoding device may encode or decode two or more different SPCs or GOSs in parallel.
  • the GOS to be encoded or decoded in parallel can be determined based on meta information indicating the spatial position of the GOS.
  • the encoding device or the decoding device uses GPS, route information, zoom magnification, etc. You may encode or decode GOS or SPC included in the space specified based on it.
  • the decoding device may perform decoding in order from a space close to the self-position or the travel route.
  • the encoding device or the decoding device may encode or decode a space far from its own position or travel route with a lower priority than a close space.
  • lowering the priority means lowering the processing order, lowering the resolution (processing by thinning out), or lowering the image quality (increasing encoding efficiency, for example, increasing the quantization step).
  • the decoding device may decode only the lower layer when decoding the encoded data that is hierarchically encoded in the space.
  • the decoding device may decode preferentially from the lower hierarchy according to the zoom magnification or use of the map.
  • the encoding device or the decoding device encodes with a resolution reduced except for an area within a specific height from the road surface (an area for recognition). Or decoding may be performed.
  • the encoding device may individually encode the point clouds representing the indoor and outdoor space shapes. For example, by separating GOS (indoor GOS) representing the room and GOS (outdoor GOS) representing the room, the decoding device selects the GOS to be decoded according to the viewpoint position when using the encoded data. it can.
  • the encoding device may encode the indoor GOS and the outdoor GOS having close coordinates so as to be adjacent in the encoded stream.
  • the encoding apparatus associates both identifiers, and stores information indicating the identifiers associated with each other in the encoded stream or meta information stored separately.
  • the decoding apparatus can identify the indoor GOS and the outdoor GOS whose coordinates are close by referring to the information in the meta information.
  • the encoding device may switch the size of GOS or SPC between the indoor GOS and the outdoor GOS. For example, the encoding apparatus sets the size of GOS smaller in the room than in the outdoor. Further, the encoding device may change the accuracy when extracting feature points from the point cloud, the accuracy of object detection, or the like between the indoor GOS and the outdoor GOS.
  • the encoding device may add information for the decoding device to display the dynamic object separately from the static object to the encoded data.
  • the decoding apparatus can display a dynamic object and a red frame or explanatory characters together.
  • the decoding device may display only a red frame or explanatory characters instead of the dynamic object.
  • the decoding device may display a finer object type. For example, a red frame may be used for a car and a yellow frame may be used for a human.
  • the encoding device or the decoding device encodes the dynamic object and the static object as different SPC or GOS according to the appearance frequency of the dynamic object or the ratio of the static object to the dynamic object. Or you may decide whether to decode. For example, when the appearance frequency or ratio of a dynamic object exceeds a threshold, SPC or GOS in which a dynamic object and a static object are mixed is allowed, and the appearance frequency or ratio of a dynamic object does not exceed the threshold Does not allow SPC or GOS in which dynamic objects and static objects are mixed.
  • the encoding device When detecting a dynamic object from the two-dimensional image information of the camera instead of the point cloud, the encoding device separately acquires information for identifying the detection result (such as a frame or a character) and the object position, Such information may be encoded as part of the three-dimensional encoded data. In this case, the decoding device superimposes and displays auxiliary information (frame or character) indicating the dynamic object on the decoding result of the static object.
  • auxiliary information frame or character
  • the encoding device may change the density of VXL or VLM in the SPC according to the complexity of the shape of the static object. For example, the encoding device densely sets VXL or VLM when the shape of the static object is complicated. Further, the encoding apparatus may determine a quantization step or the like when quantizing the spatial position or color information according to the density of VXL or VLM. For example, the encoding apparatus sets the quantization step to be smaller as VXL or VLM is denser.
  • the encoding device or decoding device performs space encoding or decoding in units of space having coordinate information.
  • the encoding device and the decoding device perform encoding or decoding in units of volume in the space.
  • the volume includes a voxel that is a minimum unit with which position information is associated.
  • the encoding device and the decoding device associate arbitrary elements using a table in which each element of spatial information including coordinates, objects, time, and the like is associated with a GOP, or a table in which elements are associated with each other. Encoding or decoding.
  • the decoding apparatus determines coordinates using the value of the selected element, specifies a volume, voxel, or space from the coordinates, and decodes the space including the volume or voxel or the specified space.
  • the encoding device determines a volume, voxel, or space that can be selected by the element by feature point extraction or object recognition, and encodes it as a randomly accessible volume, voxel, or space.
  • a space refers to an I-SPC that can be encoded or decoded by the space alone, a P-SPC that is encoded or decoded with reference to any one processed space, and any two processed spaces. Are classified into three types of B-SPC encoded or decoded.
  • One or more volumes correspond to static objects or dynamic objects.
  • a space including only static objects and a space including only dynamic objects are encoded or decoded as different GOS. That is, SPCs that include only static objects and SPCs that include only dynamic objects are assigned to different GOSs.
  • a dynamic object is encoded or decoded for each object, and is associated with one or more spaces including only static objects. That is, the plurality of dynamic objects are individually encoded, and the obtained encoded data of the plurality of dynamic objects is associated with the SPC including only the static object.
  • the encoding device and the decoding device increase the priority of I-SPC in GOS and perform encoding or decoding.
  • the encoding apparatus performs encoding so that degradation of I-SPC is reduced (so that original three-dimensional data is reproduced more faithfully after decoding).
  • the decoding device decodes only I-SPC, for example.
  • the encoding device may perform encoding by changing the frequency of using I-SPC according to the density or number (quantity) of objects in the world. That is, the encoding device changes the frequency of selecting the I-SPC according to the number or density of objects included in the three-dimensional data. For example, the encoding device increases the frequency of using the I space as the objects in the world are denser.
  • the encoding apparatus sets random access points in units of GOS, and stores information indicating the space area corresponding to GOS in the header information.
  • the encoding device uses, for example, a default value as the GOS space size.
  • the encoding device may change the size of the GOS according to the number (amount) or density of objects or dynamic objects. For example, the encoding device reduces the GOS space size as the number of objects or dynamic objects increases.
  • the space or volume includes a feature point group derived using information obtained by a sensor such as a depth sensor, gyroscope, or camera.
  • the coordinates of the feature point are set at the center position of the voxel. Further, high accuracy of position information can be realized by subdividing voxels.
  • the feature point group is derived using a plurality of pictures.
  • the plurality of pictures have at least two types of time information: actual time information and the same time information (for example, encoding time used for rate control) in the plurality of pictures associated with the space.
  • encoding or decoding is performed in units of GOS including one or more spaces.
  • the encoding device and the decoding device refer to the space in the processed GOS and predict the P space or B space in the processing target GOS.
  • the encoding device and the decoding device do not refer to different GOS, and use the processed space in the processing target GOS to predict the P space or B space in the processing target GOS.
  • the encoding device and the decoding device transmit or receive the encoded stream in units of world including one or more GOSs.
  • GOS has a layer structure in at least one direction in the world, and the encoding device and the decoding device perform encoding or decoding from a lower layer.
  • a randomly accessible GOS belongs to the lowest layer.
  • a GOS belonging to an upper layer refers only to a GOS belonging to the same layer or lower. That is, GOS includes a plurality of layers that are spatially divided in a predetermined direction and each include one or more SPCs.
  • the encoding device and the decoding device encode or decode each SPC with reference to the SPC included in the same layer as the SPC or a layer lower than the SPC.
  • the encoding device and the decoding device continuously encode or decode GOS within a world unit including a plurality of GOSs.
  • the encoding device and the decoding device write or read information indicating the order (direction) of encoding or decoding as metadata. That is, the encoded data includes information indicating the encoding order of a plurality of GOSs.
  • the encoding device and the decoding device encode or decode two or more different spaces or GOS in parallel.
  • the encoding device and the decoding device encode or decode space or GOS space information (coordinates, size, etc.).
  • the encoding device and the decoding device encode or decode a space or GOS included in a specific space that is specified based on external information related to its position or / and region size, such as GPS, route information, or magnification. .
  • the encoding device or decoding device encodes or decodes a space far from its own position with a lower priority than a close space.
  • the encoding apparatus sets a certain direction of the world according to the magnification or application, and encodes GOS having a layer structure in the direction. Further, the decoding apparatus preferentially decodes GOS having a layer structure in one direction of the world set according to the magnification or use from the lower layer.
  • the encoding device changes the feature point included in the space, the accuracy of object recognition, or the size of the space area between the room and the room.
  • the encoding device and the decoding device encode or decode the indoor GOS and the outdoor GOS whose coordinates are close to each other in the world, and encode or decode these identifiers in association with each other.
  • the 3D data encoding device and the 3D data decoding device according to the embodiment of the present disclosure have been described, but the present disclosure is not limited to this embodiment.
  • each processing unit included in the 3D data encoding apparatus or 3D data decoding apparatus is typically realized as an LSI which is an integrated circuit. These may be individually made into one chip, or may be made into one chip so as to include a part or all of them.
  • circuits are not limited to LSI, and may be realized by a dedicated circuit or a general-purpose processor.
  • An FPGA Field Programmable Gate Array
  • reconfigurable processor that can reconfigure the connection and setting of circuit cells inside the LSI may be used.
  • each component may be configured by dedicated hardware or may be realized by executing a software program suitable for each component.
  • Each component may be realized by a program execution unit such as a CPU or a processor reading and executing a software program recorded on a recording medium such as a hard disk or a semiconductor memory.
  • the present disclosure may be realized as a three-dimensional data encoding method or a three-dimensional data decoding method executed by a three-dimensional data encoding device or a three-dimensional data decoding device.
  • division of functional blocks in the block diagram is an example, and a plurality of functional blocks can be realized as one functional block, a single functional block can be divided into a plurality of functions, or some functions can be transferred to other functional blocks. May be.
  • functions of a plurality of functional blocks having similar functions may be processed in parallel or time-division by a single hardware or software.
  • the present disclosure is not limited to this embodiment. Unless it deviates from the gist of the present disclosure, various modifications conceived by those skilled in the art have been made in this embodiment, and forms constructed by combining components in different embodiments are also within the scope of one or more aspects. May be included.
  • the present disclosure can be applied to a three-dimensional data encoding device and a three-dimensional data decoding device.

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Abstract

符号化三次元データにおいてランダムアクセス機能を提供できる三次元データ符号化方法を提供する。三次元データ符号化方法は、三次元データ（１１１）を符号化する三次元データ符号化方法であって、三次元データ（１１１）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処理単位に分割する分割ステップ（Ｓ１０３）と、複数の第１処理単位の各々を符号化することで符号化三次元データ（１１２）を生成する符号化ステップ（Ｓ１０４）とを含む。

Description

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
　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（例えば、非特許文献１を参照）。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。
"Octree-Based Progressive Geometry Coding of Point Clouds", Eurographics Symposium on Point-Based Graphics (2006)
　しかしながら、ポイントクラウド等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、所望の空間位置又はオブジェクトなどに対するランダムアクセスが必須となるが、これまで、三次元の符号化データにおけるランダムアクセスは機能として存在せず、そのための符号化方法も存在しなかった。
　本開示では、符号化三次元データにおいてランダムアクセス機能を提供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。
　なお、本開示は空間を分割して符号化する構成により、空間の量子化、予測等を可能とし、必ずしもランダムアクセスを行わない場合であっても有効である。
　本開示の一態様に係る三次元データ符号化方法は、三次元データを符号化する三次元データ符号化方法であって、前記三次元データを、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処理単位に分割する分割ステップと、複数の前記第１処理単位の各々を符号化することで符号化データを生成する符号化ステップとを含む。
　本開示の一態様に係る三次元データ復号方法は、三次元データを復号する三次元データ復号方法であって、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処理単位の符号化データの各々を復号することで前記第１処理単位の三次元データを生成する復号ステップを含む。
　なお、これらの全般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。
　本開示は、符号化三次元データにおいてランダムアクセス機能を提供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、実施の形態に係るメタ情報の一例を示す図である。
　本開示の一態様に係る三次元データ符号化方法は、三次元データを符号化する三次元データ符号化方法であって、前記三次元データを、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処理単位に分割する分割ステップと、複数の前記第１処理単位の各々を符号化することで符号化データを生成する符号化ステップとを含む。
　これによれば、第１処理単位ごとのランダムアクセスが可能となる。このように、当該三次元データ符号化方法は、符号化三次元データにおいてランダムアクセス機能を提供できる。
　例えば、前記三次元データ符号化方法は、前記複数の第１処理単位と、前記複数の第１処理単位の各々に対応付けられている三次元座標とを示す第１情報を生成する生成ステップを含み、前記符号化データは、前記第１情報を含んでもよい。
　例えば、前記第１情報は、さらに、前記複数の第１処理単位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してもよい。
　例えば、前記分割ステップでは、さらに、前記第１処理単位を複数の第２処理単位に分割し、前記符号化ステップでは、前記複数の第２処理単位の各々を符号化してもよい。
　例えば、前記符号化ステップでは、処理対象の第１処理単位に含まれる処理対象の第２処理単位を、前記処理対象の第１処理単位に含まれる他の第２処理単位を参照して符号化してもよい。
　これによれば、他の第２処理単位を参照することで符号化効率を向上できる。
　例えば、前記符号化ステップでは、前記処理対象の第２処理単位のタイプとして、他の第２処理単位を参照しない第１タイプ、他の一つの第２処理単位を参照する第２タイプ、及び他の二つの第２処理単位を参照する第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前記処理対象の第２処理単位を符号化してもよい。
　例えば、前記符号化ステップでは、前記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、前記第１タイプを選択する頻度を変更してもよい。
　これによれば、トレードオフの関係にあるランダムアクセス性と符号化効率とを適切に設定できる。
　例えば、前記符号化ステップでは、前記三次元データに含まれるオブジェクト又は動的オブジェクトの数又は粗密さに応じて、前記第１処理単位のサイズを決定してもよい。
　これによれば、トレードオフの関係にあるランダムアクセス性と符号化効率とを適切に設定できる。
　例えば、前記第１処理単位は、予め定められた方向に空間分割され、各々が１以上の前記第２処理単位を含む複数のレイヤを含み、前記符号化ステップでは、前記第２処理単位を、当該第２処理単位と同一レイヤ又は当該第２処理単位より下層のレイヤに含まれる前記第２処理単位を参照して符号化してもよい。
　これによれば、例えば、システムにおいて重要なレイヤのランダムアクセス性を向上できるとともに、符号化効率の低下を抑制できる。
　例えば、前記分割ステップでは、静的オブジェクトのみを含む第２処理単位と、動的オブジェクトのみを含む第２処理単位とを異なる第１処理単位に割り当ててもよい。
　これによれば、動的オブジェクトと静的オブジェクトとの制御を容易に行える。
　例えば、前記符号化ステップでは、複数の動的オブジェクトを個別に符号化し、前記複数の動的オブジェクトの符号化データは、静的オブジェクトのみを含む第２処理単位に対応付けられてもよい。
　これによれば、動的オブジェクトと静的オブジェクトとの制御を容易に行える。
　例えば、前記分割ステップでは、さらに、前記第２処理単位を複数の第３処理単位に分割し、前記符号化ステップでは、前記複数の第３処理単位の各々を符号化してもよい。
　例えば、前記第３処理単位は、位置情報が対応付けられる最小単位である１以上のボクセルを含んでもよい。
　例えば、前記第２処理単位は、センサで得られた情報から導出された特徴点群を含んでもよい。
　例えば、前記符号化データは、前記複数の第１処理単位の符号化順を示す情報を含んでもよい。
　例えば、前記符号化データは、前記複数の第１処理単位のサイズを示す情報を含んでもよい。
　例えば、前記符号化ステップでは、前記複数の第１処理単位を並列に符号化してもよい。
　また、本開示の一態様に係る三次元データ復号方法は、三次元データを復号する三次元データ復号方法であって、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処理単位の符号化データの各々を復号することで前記第１処理単位の三次元データを生成する復号ステップを含む。
　これによれば、第１処理単位ごとのランダムアクセスが可能となる。このように、当該三次元データ復号方法は、符号化三次元データにおいてランダムアクセス機能を提供できる。
　また、本開示の一態様に係る三次元データ符号化装置は、三次元データを符号化する三次元データ符号化装置であって、前記三次元データを、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処理単位に分割する分割部と、複数の前記第１処理単位の各々を符号化することで符号化データを生成する符号化部とを含んでもよい。
　これによれば、第１処理単位ごとのランダムアクセスが可能となる。このように、当該三次元データ符号化装置は、符号化三次元データにおいてランダムアクセス機能を提供できる。
　また、本開示の一態様に係る三次元データ復号装置は、三次元データを復号する三次元データ復号装置であって、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処理単位の符号化データの各々を復号することで前記第１処理単位の三次元データを生成する復号部を含んでもよい。
　これによれば、第１処理単位ごとのランダムアクセスが可能となる。このように、当該三次元データ復号装置は、符号化三次元データにおいてランダムアクセス機能を提供できる。
　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。
　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のみを含む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のみを含む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、静的オブジェクトのみを含む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、静的オブジェクトのみを含む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せれる。
　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ぼど、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。静的オブジェクトのみを含むスペースと動的オブジェクトのみ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、静的オブジェクトのみを含むＳＰＣと、動的オブジェクトのみを含む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、静的オブジェクトのみを含む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、静的オブジェクトのみを含む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ぼど、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のみを参照する。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。
　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又は三次元データ復号装置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又は三次元データ復号装置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　三次元データ符号化装置
　１０１，２０１　取得部
　１０２　符号化領域決定部
　１０３　分割部
　１０４　符号化部
　１１１　三次元データ
　１１２，２１１　符号化三次元データ
　２００　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　復号部
　２１２　復号三次元データ

Claims (20)

  1. 　三次元データを符号化する三次元データ符号化方法であって、
    　前記三次元データを、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処理単位に分割する分割ステップと、
    　複数の前記第１処理単位の各々を符号化することで符号化データを生成する符号化ステップとを含む
    　三次元データ符号化方法。
  2. 　前記三次元データ符号化方法は、
    　前記複数の第１処理単位と、前記複数の第１処理単位の各々に対応付けられている三次元座標とを示す第１情報を生成する生成ステップを含み、
    　前記符号化データは、前記第１情報を含む
    　請求項１記載の三次元データ符号化方法。
  3. 　前記第１情報は、さらに、
    　前記複数の第１処理単位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
    　請求項２記載の三次元データ符号化方法。
  4. 　前記分割ステップでは、さらに、前記第１処理単位を複数の第２処理単位に分割し、
    　前記符号化ステップでは、前記複数の第２処理単位の各々を符号化する
    　請求項１～３のいずれか１項に記載の三次元データ符号化方法。
  5. 　前記符号化ステップでは、処理対象の第１処理単位に含まれる処理対象の第２処理単位を、前記処理対象の第１処理単位に含まれる他の第２処理単位を参照して符号化する
    　請求項４記載の三次元データ符号化方法。
  6. 　前記符号化ステップでは、前記処理対象の第２処理単位のタイプとして、他の第２処理単位を参照しない第１タイプ、他の一つの第２処理単位を参照する第２タイプ、及び他の二つの第２処理単位を参照する第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前記処理対象の第２処理単位を符号化する
    　請求項５記載の三次元データ符号化方法。
  7. 　前記符号化ステップでは、前記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、前記第１タイプを選択する頻度を変更する
    　請求項６記載の三次元データ符号化方法。
  8. 　前記符号化ステップでは、前記三次元データに含まれるオブジェクト又は動的オブジェクトの数又は粗密さに応じて、前記第１処理単位のサイズを決定する
    　請求項６記載の三次元データ符号化方法。
  9. 　前記第１処理単位は、予め定められた方向に空間分割され、各々が１以上の前記第２処理単位を含む複数のレイヤを含み、
    　前記符号化ステップでは、前記第２処理単位を、当該第２処理単位と同一レイヤ又は当該第２処理単位より下層のレイヤに含まれる前記第２処理単位を参照して符号化する
    　請求項５～８のいずれか１項に記載の三次元データ符号化方法。
  10. 　前記分割ステップでは、静的オブジェクトのみを含む第２処理単位と、動的オブジェクトのみを含む第２処理単位とを異なる第１処理単位に割り当てる
    　請求項４～９のいずれか１項に記載の三次元データ符号化方法。
  11. 　前記符号化ステップでは、複数の動的オブジェクトを個別に符号化し、前記複数の動的オブジェクトの符号化データは、静的オブジェクトのみを含む第２処理単位に対応付けられる
    　請求項４～９のいずれか１項に記載の三次元データ符号化方法。
  12. 　前記分割ステップでは、さらに、前記第２処理単位を複数の第３処理単位に分割し、
    　前記符号化ステップでは、前記複数の第３処理単位の各々を符号化する
    　請求項４～１１のいずれか１項に記載の三次元データ符号化方法。
  13. 　前記第３処理単位は、位置情報が対応付けられる最小単位である１以上のボクセルを含む
    　請求項１２記載の三次元データ符号化方法。
  14. 　前記第２処理単位は、センサで得られた情報から導出された特徴点群を含む
    　請求項４～１３のいずれか１項に記載の三次元データ符号化方法。
  15. 　前記符号化データは、前記複数の第１処理単位の符号化順を示す情報を含む
    　請求項１～１４のいずれか１項に記載の三次元データ符号化方法。
  16. 　前記符号化データは、前記複数の第１処理単位のサイズを示す情報を含む
    　請求項１～１５のいずれか１項に記載の三次元データ符号化方法。
  17. 　前記符号化ステップでは、前記複数の第１処理単位を並列に符号化する
    　請求項１～１６のいずれか１項に記載の三次元データ符号化方法。
  18. 　三次元データを復号する三次元データ復号方法であって、
    　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処理単位の符号化データの各々を復号することで前記第１処理単位の三次元データを生成する復号ステップを含む
    　三次元データ復号方法。
  19. 　三次元データを符号化する三次元データ符号化装置であって、
    　前記三次元データを、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処理単位に分割する分割部と、
    　複数の前記第１処理単位の各々を符号化することで符号化データを生成する符号化部とを含む
    　三次元データ符号化装置。
  20. 　三次元データを復号する三次元データ復号装置であって、
    　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処理単位の符号化データの各々を復号することで前記第１処理単位の三次元データを生成する復号部を含む
    　三次元データ復号装置。
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