JP7626708B2 - 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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Description

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。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。
また、三次元の地図データを用いて、車両周辺に位置する施設を検索し、表示する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
国際公開第２０１４／０２０６６３号
三次元データの符号化処理及び復号処理では、符号化効率を向上できることが望まれている。
本開示は、符号化効率を向上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。
本開示の一態様に係る三次元データ符号化方法は、メモリ及びプロセッサを備える符号化装置が実行する三次元データ符号化方法であって、パラメータを用いて複数の三次元点にそれぞれが対応する複数の属性情報を符号化し、符号化された前記複数の属性情報、及び、前記パラメータを含むビットストリームを生成し、前記複数の属性情報のそれぞれは、１以上の階層のいずれかに属し、前記複数の三次元点のそれぞれは、１以上の領域のいずれかに属し、前記パラメータは、前記符号化の対象となる属性情報が属する階層、及び、前記符号化の対象となる属性情報を有する三次元点が属する領域に応じて定められ、前記ビットストリームに含まれる前記パラメータは、所定の基準値と、前記階層毎に定められる第１差分値と、前記領域毎に定められる第２差分値とを含む。
本開示の一態様に係る三次元データ復号方法は、メモリ及びプロセッサを備える符号化装置が実行する三次元データ復号方法であって、ビットストリームを取得することで、符号化された複数の属性情報、及び、パラメータを取得し、前記パラメータを用いて前記符号化された複数の属性情報を復号し、前記複数の属性情報は、それぞれ、複数の三次元点の属性情報であり、前記複数の属性情報のそれぞれは、１以上の階層のいずれかに属し、前記複数の三次元点のそれぞれは、１以上の領域のいずれかに属し、前記パラメータは、前記符号化の対象となる属性情報が属する階層、及び、前記符号化の対象となる属性情報を有する三次元点が属する領域に応じて定められ、前記ビットストリームに含まれる前記パラメータは、所定の基準値と、前記階層毎に定められる第１差分値と、前記領域毎に定められる第２差分値とを含む。
なお、これらの全般的または具体的な態様は、システム、装置、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、装置、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、符号化効率を向上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１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１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１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１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１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１に係るメタ情報の一例を示す図である。 図７は、実施の形態２に係る車両間の三次元データの送受信の様子を示す模式図である。 図８は、実施の形態２に係る車両間で伝送される三次元データの一例を示す図である。 図９は、実施の形態３に係る三次元データの送信処理を説明するための図である。 図１０は、実施の形態４に係るシステムの構成を示す図である。 図１１は、実施の形態４に係るクライアント装置のブロック図である。 図１２は、実施の形態４に係るサーバのブロック図である。 図１３は、実施の形態４に係るクライアント装置による三次元データ作成処理のフローチャートである。 図１４は、実施の形態４に係るクライアント装置によるセンサ情報送信処理のフローチャートである。 図１５は、実施の形態４に係るサーバによる三次元データ作成処理のフローチャートである。 図１６は、実施の形態４に係るサーバによる三次元マップ送信処理のフローチャートである。 図１７は、実施の形態４に係るシステムの変形例の構成を示す図である。 図１８は、実施の形態４に係るサーバ及びクライアント装置の構成を示す図である。 図１９は、実施の形態５に係るサーバ及びクライアント装置の構成を示す図である。 図２０は、実施の形態５に係るクライアント装置による処理のフローチャートである。 図２１は、実施の形態５に係るセンサ情報収集システムの構成を示す図である。 図２２は、実施の形態６に係るボリュームの例を示す図である。 図２３は、実施の形態６に係るボリュームの８分木表現の例を示す図である。 図２４は、実施の形態６に係るボリュームのビット列の例を示す図である。 図２５は、実施の形態６に係るボリュームの８分木表現の例を示す図である。 図２６は、実施の形態６に係るボリュームの例を示す図である。 図２７は、実施の形態７に係る三次元点の例を示す図である。 図２８は、実施の形態７に係るＬｏＤの設定例を示す図である。 図２９は、実施の形態７に係るＬｏＤの設定に用いる閾値の例を示す図である。 図３０は、実施の形態７に係る予測値に用いる属性情報の例を示す図である。 図３１は、実施の形態７に係る指数ゴロム符号の一例を示す図である。 図３２は、実施の形態７に係る指数ゴロム符号に対する処理を示す図である。 図３３は、実施の形態７に係る属性ヘッダのシンタックス例を示す図である。 図３４は、実施の形態７に係る属性データのシンタックス例を示す図である。 図３５は、実施の形態７に係る三次元データ符号化処理のフローチャートである。 図３６は、実施の形態７に係る属性情報符号化処理のフローチャートである。 図３７は、実施の形態７に係る指数ゴロム符号に対する処理を示す図である。 図３８は、実施の形態７に係る残り符号とその値との関係を示す逆引きテーブルの例を示す図である。 図３９は、実施の形態７に係る三次元データ復号処理のフローチャートである。 図４０は、実施の形態７に係る属性情報復号処理のフローチャートである。 図４１は、実施の形態７に係る三次元データ符号化装置のブロック図である。 図４２は、実施の形態７に係る三次元データ復号装置のブロック図である。 図４３は、実施の形態８に係るＲＡＨＴを用いた属性情報の符号化を説明するための図である。 図４４は、実施の形態８に係る、階層毎に量子化スケールを設定する例を示す図である。 図４５は、実施の形態８に係る第１符号列及び第２符号列の例を示す図である。 図４６は、実施の形態８に係るトランケットユーナリ符号の例を示す図である。 図４７は、実施の形態８に係る逆Ｈａａｒ変換を説明するための図である。 図４８は、実施の形態８に係る属性情報のシンタックス例を示す図である。 図４９は、実施の形態８に係る符号化係数とＺｅｒｏＣｎｔの例を示す図である。 図５０は、実施の形態８に係る三次元データ符号化処理のフローチャートである。 図５１は、実施の形態８に係る属性情報符号化処理のフローチャートである。 図５２は、実施の形態８に係る符号化係数符号化処理のフローチャートである。 図５３は、実施の形態８に係る三次元データ復号処理のフローチャートである。 図５４は、実施の形態８に係る属性情報復号処理のフローチャートである。 図５５は、実施の形態８に係る符号化係数復号処理のフローチャートである。 図５６は、実施の形態８に係る属性情報符号化部のブロック図である。 図５７は、実施の形態８に係る属性情報復号部のブロック図である。 図５８は、実施の形態８の変形例に係る第１符号列及び第２符号列の例を示す図である。 図５９は、実施の形態８の変形例に係る属性情報のシンタックス例を示す図である。 図６０は、実施の形態８の変形例に係る符号化係数、ＺｅｒｏＣｎｔ及びＴｏｔａｌＺｅｒｏＣｎｔの例を示す図である。 図６１は、実施の形態８の変形例に係る符号化係数符号化処理のフローチャートである。 図６２は、実施の形態８の変形例に係る符号化係数復号処理のフローチャートである。 図６３は、実施の形態８の変形例に係る属性情報のシンタックス例を示す図である。 図６４は、実施の形態９に係る三次元データ符号化装置の構成を示すブロック図である。 図６５は、実施の形態９に係る三次元データ復号装置の構成を示すブロック図である。 図６６は、実施の形態９に係るＬｏＤの設定例を示す図である。 図６７は、実施の形態９に係るＲＡＨＴの階層構造の例を示す図である。 図６８は、実施の形態９に係る三次元データ符号化装置のブロック図である。 図６９は、実施の形態９に係る分割部のブロック図である。 図７０は、実施の形態９に係る属性情報符号化部のブロック図である。 図７１は、実施の形態９に係る三次元データ復号装置のブロック図である。 図７２は、実施の形態９に係る属性情報復号部のブロック図である。 図７３は、実施の形態９に係るタイル及びスライス分割における量子化パラメータの設定例を示す図である。 図７４は、実施の形態９に係る量子化パラメータの設定例を示す図である。 図７５は、実施の形態９に係る量子化パラメータの設定例を示す図である。 図７６は、実施の形態９に係る属性情報ヘッダのシンタックス例を示す図である。 図７７は、実施の形態９に係る属性情報ヘッダのシンタックス例を示す図である。 図７８は、実施の形態９に係る量子化パラメータの設定例を示す図である。 図７９は、実施の形態９に係る属性情報ヘッダのシンタックス例を示す図である。 図８０は、実施の形態９に係る属性情報ヘッダのシンタックス例を示す図である。 図８１は、実施の形態９に係る三次元データ符号化処理のフローチャートである。 図８２は、実施の形態９に係る属性情報符号化処理のフローチャートである。 図８３は、実施の形態９に係るΔＱＰ決定処理のフローチャートである。 図８４は、実施の形態９に係る三次元データ復号処理のフローチャートである。 図８５は、実施の形態９に係る属性情報復号処理のフローチャートである。 図８６は、実施の形態９に係る属性情報符号化部のブロック図である。 図８７は、実施の形態９に係る属性情報復号部のブロック図である。 図８８は、実施の形態９に係る量子化パラメータの設定例を示す図である。 図８９は、実施の形態９に係る属性情報ヘッダのシンタックス例を示す図である。 図９０は、実施の形態９に係る属性情報ヘッダのシンタックス例を示す図である。 図９１は、実施の形態９に係る三次元データ符号化処理のフローチャートである。 図９２は、実施の形態９に係る属性情報符号化処理のフローチャートである。 図９３は、実施の形態９に係る三次元データ復号処理のフローチャートである。 図９４は、実施の形態９に係る属性情報復号処理のフローチャートである。 図９５は、実施の形態９に係る属性情報符号化部のブロック図である。 図９６は、実施の形態９に係る属性情報復号部のブロック図である。 図９７は、実施の形態９に係る属性情報ヘッダのシンタックス例を示す図である。 図９８は、実施の形態１０に係るビットストリームの符号化のビットレートと時間との関係を示すグラフである。 図９９は、実施の形態１０に係る三次元点群の階層構造と、各階層に属する三次元点の数とを示す図である。 図１００は、実施の形態１０に係る１階層の三次元点群を指定された三次元点数でサブ階層に分類する第１の例を示す図である。 図１０１は、実施の形態１０に係る１階層の三次元点群を一定の三次元点数でサブ階層に分類する第２の例を示す図である。 図１０２は、実施の形態１０に係る第２の例における属性情報のヘッダのシンタックスの例を示す。 図１０３は、実施の形態１０に係る第２の例における属性情報のシンタックスの他の例を示す。 図１０４は、実施の形態１０に係る１階層の三次元点群を予定の数とは異なる数のサブ階層に分類する第３の例を示す図である。 図１０５は、実施の形態１０に係る第３の例における属性情報のヘッダのシンタックスの例を示す。 図１０６は、実施の形態１０に係る第３の例における属性情報のヘッダのシンタックスの他の例を示す。 図１０７は、実施の形態１０に係る１階層の三次元点群を割合（百分率）で指定された三次元点数でサブ階層に分類する第４の例を示す図である。 図１０８は、実施の形態１０に係る第４の例における属性情報のヘッダのシンタックスの例を示す。 図１０９は、実施の形態１０に係る１階層の三次元点群をモートンインデックスでサブ階層に分類する第５の例を示す図である。 図１１０は、実施の形態１０に係る第５の例における属性情報のヘッダのシンタックスの例を示す。 図１１１は、実施の形態１０に係る１階層の三次元点群をモートンインデックスでサブ階層に分類する第６の例を示す図である。 図１１２は、実施の形態１０に係る１階層の三次元点群をモートンインデックスでサブ階層に分類する第６の例を示す図である。 図１１３は、実施の形態１０に係る１階層の三次元点群を残差またはＤｅｌｔａ値を用いてサブ階層に分類する第７の例を示す図である。 図１１４は、実施の形態１０に係る二次元のモートンオーダで並べた場合の三次元点の配列を示す図である。 図１１５は、実施の形態１０に係る第７の例における属性情報のヘッダのシンタックスの例を示す。 図１１６は、実施の形態１０に係る残差のビットストリームのシンタックスの例を示す。 図１１７は、実施の形態１０に係る符号化コスト（Ｅｎｃｏｄｉｎｇ ｃｏｓｔ）を算出するための式を示す。 図１１８は、実施の形態１０に係るＢＰＰ（ｂｉｔｓ ｐｅｒ ｐｏｉｎｔ）と時間との関係を示すグラフである。 図１１９は、実施の形態１０に係る属性情報の符号化に適用されるＱＰ値が、サブ階層毎に設定されていることを示す図である。 図１２０は、実施の形態１０に係る三次元点群をモートンコードを用いてサブ階層に分類する第８の例を示す図である。 図１２１は、実施の形態１０に係る第８の例における属性情報のヘッダのシンタックスの例を示す。 図１２２は、実施の形態１０に係る三次元データ符号化処理のフローチャートである。 図１２３は、実施の形態１０に係る三次元データ復号処理のフローチャートである。 図１２４は、実施の形態１１に係る三次元モデルの三次元点群が属する三次元空間の一例について説明するための図である。 図１２５は、実施の形態１１に係る属性情報ヘッダのシンタックスの一例を示す。 図１２６は、実施の形態１１に係る三次元点群が属する三次元空間の他の一例について説明するための図である。 図１２７は、実施の形態１１に係る三次元点群が属する三次元空間の他の一例について説明するための図である。 図１２８は、実施の形態１１に係る円柱形状の三次元空間が設定される場合の属性情報ヘッダのシンタックスの一例を示す。 図１２９は、実施の形態１１に係る三次元空間毎に異なる量子化パラメータを適用する処理の一例を示すフローチャートである。 図１３０は、実施の形態１１に係る三次元空間毎に異なる量子化パラメータを適用する処理の他の一例を示すフローチャートである。 図１３１は、実施の形態１１に係るＲＡＨＴを用いた属性情報の符号化の第１の例を説明するための図である。 図１３２は、実施の形態１１に係るＲＡＨＴを用いた属性情報の符号化の第２の例を説明するための図である。 図１３３は、実施の形態１１に係るＲＡＨＴを用いた属性情報の符号化の第３の例を説明するための図である。 図１３４は、実施の形態１１に係るＲＡＨＴを用いた属性情報の符号化の第４の例を説明するための図である。 図１３５は、実施の形態１１に係るＲＡＨＴの階層構造（木構造）の例を示す図である。 図１３６は、実施の形態１１に係るＲＡＨＴを用いた属性情報の符号化の第５の例を説明するための図である。 図１３７は、実施の形態１１に係るＲＡＨＴを用いた属性情報の符号化の第６の例を説明するための図である。 図１３８は、実施の形態１１に係る属性情報の符号化処理を実行する処理部の一例を示すブロック図である。 図１３９は、実施の形態１１に係るＬｏＤの階層構造における属性情報およびＱＰ値の関係を示す図である。 図１４０は、実施の形態１１に係る属性情報の復号処理を実行する処理部の一例を示すブロック図である。 図１４１は、実施の形態１１に係る三次元データ符号化処理のフローチャートである。 図１４２は、実施の形態１１に係る三次元データ復号処理のフローチャートである。 図１４３は、実施の形態１２に係る属性情報の符号化に用いられる量子化パラメータの伝送方法について説明するための図である。 図１４４は、実施の形態１２に係る処理対象の属性情報に適用するＱＰ値を導出するフローチャートの一例である。 図１４５は、実施の形態１２に係る三次元点毎のＱＰ値の決定方法のフローチャートである。 図１４６は、実施の形態１２に係る三次元データ符号化装置による符号化方法のフローチャートの一例である。 図１４７は、実施の形態１２に係る三次元データ復号装置による復号方法のフローチャートの一例である。 図１４８は、実施の形態１２に係るスライスと領域との関係の一例を説明するための図である。 図１４９は、実施の形態１２に係るスライスと領域との関係の他の一例を説明するための図である。 図１５０は、実施の形態１２に係るデータ分割した後に領域を設定する例を説明するための図である。 図１５１は、実施の形態１２に係る領域を設定した後にデータ分割する例を説明するための図である。 図１５２は、実施の形態１２に係る三次元データ符号化処理の他の一例を示すフローチャートである。 図１５３は、実施の形態１２に係る三次元データ符号化処理の他の一例を示すフローチャートである。
本開示の一態様に係る三次元データ符号化方法は、パラメータを用いて複数の三次元点の複数の属性情報を符号化し、符号化された前記複数の属性情報、及び、前記パラメータを含むビットストリームを生成し、前記複数の属性情報のそれぞれは、１以上の階層のいずれかに属し、前記複数の三次元点のそれぞれは、１以上の領域のいずれかに属し、前記パラメータは、前記符号化の対象となる属性情報が属する階層、及び、前記符号化の対象となる属性情報を有する三次元点が属する領域に応じて定められ、前記ビットストリームに含まれる前記パラメータは、所定の基準値と、前記階層毎に定められる第１差分値と、前記領域毎に定められる第２差分値とを含む。
これによれば、三次元データ符号化方法は、ビットストリームにおいて、パラメータを所定の基準値と、階層毎に定められる第１差分値と、領域毎に定められる第２差分値とで示すため、符号化効率を向上できる。
例えば、前記複数の属性情報のそれぞれは、さらに、１以上のスライスのいずれかに属し、前記パラメータは、前記符号化の対象となる属性情報が属するスライスに応じて定められ、前記ビットストリームに含まれる前記パラメータは、さらに、前記スライス毎に定められる第３差分値を含んでもよい。
これによれば、三次元データ符号化方法は、ビットストリームにおいて、パラメータを所定の基準値と、階層毎に定められる第１差分値と、領域毎に定められる第２差分値と、前記スライス毎に定められる第３差分値で示すため、符号化効率を向上できる。
例えば、前記複数の属性情報のそれぞれは、さらに、１以上のフレームのいずれかに属し、前記パラメータは、前記符号化の対象となる属性情報が属するフレームに応じて定められ、前記ビットストリームに含まれる前記パラメータは、さらに、前記フレーム毎に定められる第４差分値を含んでもよい。
これによれば、三次元データ符号化方法は、ビットストリームにおいて、パラメータを所定の基準値と、階層毎に定められる第１差分値と、領域毎に定められる第２差分値と、前記フレーム毎に定められる前記第４差分値で示すため、符号化効率を向上できる。
例えば、前記１以上の領域のうちの第１領域は、前記１以上のスライスのうちの第１スライスに属し、前記第１領域の原点座標は、前記第１スライスの原点座標を基準とした座標であってもよい。
このため、第１領域の原点座標を、第１スライスの原点座標とその差分値とで示すため、符号化効率を向上できる。
また、本開示の一態様に係る三次元データ復号方法は、ビットストリームを取得することで、符号化された複数の属性情報、及び、パラメータを取得し、前記パラメータを用いて前記符号化された複数の属性情報を復号し、前記複数の属性情報は、複数の三次元点の属性情報であり、前記複数の属性情報のそれぞれは、１以上の階層のいずれかに属し、前記複数の三次元点のそれぞれは、１以上の領域のいずれかに属し、前記パラメータは、前記符号化の対象となる属性情報が属する階層、及び、前記符号化の対象となる属性情報を有する三次元点が属する領域に応じて定められ、前記ビットストリームに含まれる前記パラメータは、所定の基準値と、前記階層毎に定められる第１差分値と、前記領域毎に定められる第２差分値とを含む。
このため、三次元データ復号方法は、三次元点の属性情報を正しく復号できる。
例えば、前記複数の属性情報のそれぞれは、さらに、１以上のスライスのいずれかに属し、前記パラメータは、前記復号の対象となる属性情報が属するスライスに応じて定められ、前記ビットストリームに含まれる前記パラメータは、さらに、前記スライス毎に定められる第３差分値を含んでもよい。
このため、三次元データ復号方法は、三次元点の属性情報を正しく復号できる。
例えば、前記複数の属性情報のそれぞれは、さらに、１以上のフレームのいずれかに属し、前記パラメータは、前記復号の対象となる属性情報が属するフレームに応じて定められ、前記ビットストリームに含まれる前記パラメータは、さらに、前記フレーム毎に定められる第４差分値を含んでもよい。
このため、三次元データ復号方法は、三次元点の属性情報を正しく復号できる。
例えば、前記１以上の領域のうちの第１領域は、前記１以上のスライスのうちの第１スライスに属し、前記第１領域の原点座標は、前記第１スライスの原点座標を基準とした座標であってもよい。
このため、三次元データ復号方法は、第１領域の原点座標を正しく復号できる。
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、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。
（実施の形態１）
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に対応付けられる。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。
（実施の形態２）
本実施の形態では、車両間での三次元データを送受信する方法について説明する。
図７は、自車両６００と周辺車両６０１との間での三次元データ６０７の送受信の様子を示す模式図である。
自車両６００に搭載されたセンサ（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合せなど）により三次元データを取得する場合、周辺車両６０１などの障害物により自車両６００のセンサ検知範囲６０２内であるものの三次元データを作成できない領域（以降、これをオクルージョン領域６０４という）が発生する。また、三次元データを取得する空間が大きくなると自律動作の精度が高まるが、自車両６００のみのセンサ検知範囲は有限である。
自車両６００のセンサ検知範囲６０２は、三次元データを取得可能な領域６０３とオクルージョン領域６０４とを含む。自車両６００が、三次元データを取得したい範囲は、自車両６００のセンサ検知範囲６０２とそれ以外の領域とを含む。また、周辺車両６０１のセンサ検知範囲６０５は、オクルージョン領域６０４と、自車両６００のセンサ検知範囲６０２に含まれない領域６０６とを含む。
周辺車両６０１は、周辺車両６０１が検知した情報を自車両６００に伝送する。自車両６００は、前走車などの周辺車両６０１が検知した情報を取得することで、オクルージョン領域６０４、及び、自車両６００のセンサ検知範囲６０２以外の領域６０６の三次元データ６０７を取得することが可能となる。自車両６００は、周辺車両６０１が取得した情報を用いて、オクルージョン領域６０４及びセンサ検知範囲外の領域６０６の三次元データを補完する。
車両、又はロボットの自律動作における三次元データの用途は、自己位置推定、周辺状況の検知、またはその両方である。例えば、自己位置推定には、自車両６００のセンサ情報に基づき自車両６００で生成した三次元データが使用される。周辺状況の検知には、自車両６００で生成した三次元データに加え、周辺車両６０１から取得した三次元データも使用される。
三次元データ６０７を自車両６００に伝送する周辺車両６０１は、自車両６００の状態に応じて決定されてもよい。例えば、この周辺車両６０１は、自車両６００の直進時には前走車であり、自車両６００の右折時には対向車であり、自車両６００の後退時には後方車である。また、自車両６００のドライバが、三次元データ６０７を自車両６００に伝送する周辺車両６０１を直接指定してもよい。
また、自車両６００は、三次元データ６０７を取得したい空間内に含まれる、自車両６００で取得できない領域の三次元データを所有している周辺車両６０１を探索してもよい。自車両６００で取得できない領域とは、オクルージョン領域６０４又はセンサ検知範囲６０２外の領域６０６などである。
また、自車両６００は、オクルージョン領域６０４を自車両６００のセンサ情報に基づいて特定してもよい。例えば、自車両６００は、自車両６００のセンサ検知範囲６０２内に含まれる、三次元データを作成できない領域をオクルージョン領域６０４であると特定する。
以下、三次元データ６０７を伝送するのが前走車である場合の動作例を説明する。図８は、この場合の伝送される三次元データの一例を示す図である。
図８に示すように、前走車から伝送される三次元データ６０７は、例えば、ポイントクラウドのスパースワールド（ＳＷＬＤ）である。つまり、前走車は、当該前走車のセンサで検知した情報からＷＬＤの三次元データ（ポイントクラウド）を作成し、ＷＬＤの三次元データから特徴量が閾値以上のデータを抽出することでＳＷＬＤの三次元データ（ポイントクラウド）を作成する。そして、前走車は、作成したＳＷＬＤの三次元データを自車両６００に伝送する。
自車両６００は、ＳＷＬＤを受け取り、自車両６００で作成したポイントクラウドに、受け取ったＳＷＬＤをマージする。
伝送されるＳＷＬＤは絶対座標（三次元マップの座標系におけるＳＷＬＤの位置）の情報を持っている。自車両６００は、この絶対座標に基づいて、自車両６００で生成したポイントクラウドを上書きすることによりマージ処理を実現できる。
周辺車両６０１から伝送されるＳＷＬＤは、自車両６００のセンサ検知範囲６０２外かつ周辺車両６０１のセンサ検知範囲６０５内の領域６０６のＳＷＬＤ、或いは、自車両６００にとってのオクルージョン領域６０４のＳＷＬＤ、又は、その両方のＳＷＬＤでもよい。また、伝送されるＳＷＬＤは、上記のＳＷＬＤのうち、周辺車両６０１が周辺状況の検知に使用している領域のＳＷＬＤでもよい。
また、周辺車両６０１は、自車両６００と周辺車両６０１との速度差に基づく通信可能時間に応じて、伝送されるポイントクラウドの密度を変化させてもよい。例えば、速度差が大きく通信可能時間が短い場合は、周辺車両６０１は、ＳＷＬＤの中から、特徴量の大きな三次元点を抽出することで、ポイントクラウドの密度（データ量）を低くしてもよい。
また、周辺状況の検知とは、人、車両、及び道路工事用の機材などの存在の有無を判定し、その種類を特定し、その位置、移動方向、及び移動速度などを検知することである。
また、自車両６００は、周辺車両６０１で生成された三次元データ６０７の代わりに、又は、三次元データ６０７に加え、周辺車両６０１の制動情報を取得してもよい。ここで、周辺車両６０１の制動情報とは、例えば、周辺車両６０１のアクセル或いはブレーキが踏まれたこと、又はその度合いを示す情報である。
また、各車両で生成されるポイントクラウドでは、車両間の低遅延通信を考慮して、ランダムアクセス単位に三次元空間が細分化される。一方で、サーバからダウンロードされる地図データである三次元地図等は、三次元空間が、車両間通信の場合と比べて大きなランダムアクセス単位に分割される。
前走車の前方の領域又は後走車の後方の領域などのオクルージョン領域になりやすい領域のデータは低遅延向けデータとして、細かいランダムアクセス単位に分割される。
高速走行時には正面の重要性が高まるため、各車両は、高速走行時には、視野角を狭めた範囲のＳＷＬＤを細かいランダムアクセス単位で作成する。
前走車が伝送用に作成したＳＷＬＤ内に自車両６００でポイントクラウドの取得が可能な領域が含まれる場合、前走車は、その領域のポイントクラウドを取り除くことにより伝送量を削減してもよい。
（実施の形態３）
本実施の形態では、後続車両への三次元データ送信方法等について説明する。図９は、後続車両等に送信する三次元データの対象空間の例を示す図である。
車両８０１は、車両８０１の前方の車両８０１から距離Ｌにある幅Ｗ、高さＨ、深さＤの直方体の空間８０２に含まれるポイントクラウド（点群）等の三次元データを、Δｔの時間間隔で、道路状況を監視する交通監視クラウド又は後続車両へ送信する。
車両８０１は、外部から空間８０２に車両又は人が進入するなどして過去に送信済みの空間８０２に含まれる三次元データに変化が生じた場合には、変化が生じた空間の三次元データについても送信する。
なお、図９では、空間８０２の形状が直方体である例を示すが、空間８０２は、後続車両から死角となっている前方道路上の空間を含んでいればよく、必ずしも直方体でなくてもよい。
距離Ｌは、三次元データを受信した後続車両が安全に停止できる距離に設定されることが望ましい。例えば、距離Ｌは、後続車両が、三次元データの受信に要する間に移動する距離と、後続車両が、受信したデータに応じて減速を開始するまでに移動する距離と、後続車両が原則を開始してから安全に停止するのに要する距離との和に設定される。これらの距離は速度に応じて変化するので、Ｌ＝ａ×Ｖ＋ｂ（ａ、ｂは定数）のように、距離Ｌが車両の速度Ｖに応じて変化してもよい。
幅Ｗは、少なくとも車両８０１が走行している車線の幅よりも大きな値に設定される。更に望ましくは、幅Ｗは、左右の車線或いは路側帯など、隣接する空間が含まれる大きさに設定される。
深さＤは固定値でも良いが、Ｄ＝ｃ×Ｖ＋ｄ（ｃ、ｄは定数）のように、車両の速度Ｖに応じて変化してもよい。また、Ｄ＞Ｖ×ΔｔとなるようにＤを設定することで、送信する空間を過去に送信済みの空間と重複させることができる。これにより、車両８０１は、より確実に走路上の空間を漏れなく後続車両等に送信することができる。
このように、車両８０１が送信する三次元データを後続車両にとって有用な空間に限定することで、送信する三次元データの容量を効果的に削減でき、通信の低遅延化及び低コスト化を実現できる。
（実施の形態４）
実施の形態３において、車両等のクライアント装置が、他の車両又は交通監視クラウド等のサーバに三次元データを送信する例を説明した。本実施の形態では、クライアント装置は、サーバ又は他のクライアント装置にセンサで得られたセンサ情報を送信する。
まず、本実施の形態に係るシステムの構成を説明する。図１０は、本実施の形態に係る三次元マップ及びセンサ情報の送受信システムの構成を示す図である。このシステムは、サーバ９０１と、クライアント装置９０２Ａ及び９０２Ｂを含む。なお、クライアント装置９０２Ａ及び９０２Ｂを特に区別しない場合には、クライアント装置９０２とも記す。
クライアント装置９０２は、例えば、車両等の移動体に搭載される車載機器である。サーバ９０１は、例えば、交通監視クラウド等であり、複数のクライアント装置９０２と通信可能である。
サーバ９０１は、クライアント装置９０２に、ポイントクラウドから構成される三次元マップを送信する。なお、三次元マップの構成はポイントクラウドに限定されず、メッシュ構造等、他の三次元データを表すものであってもよい。
クライアント装置９０２は、サーバ９０１に、クライアント装置９０２が取得したセンサ情報を送信する。センサ情報は、例えば、ＬｉＤＡＲ取得情報、可視光画像、赤外画像、デプス画像、センサ位置情報及び速度情報のうち少なくとも一つを含む。
サーバ９０１とクライアント装置９０２との間で送受信されるデータは、データ削減のために圧縮されてもよいし、データの精度を維持するために非圧縮のままでも構わない。データを圧縮する場合、ポイントクラウドには例えば８分木構造に基づく三次元圧縮方式を用いることができる。また、可視光画像、赤外画像、及びデプス画像には二次元の画像圧縮方式を用いることできる。二次元の画像圧縮方式とは、例えば、ＭＰＥＧで規格化されたＭＰＥＧ－４ ＡＶＣ又はＨＥＶＣ等である。
また、サーバ９０１は、クライアント装置９０２からの三次元マップの送信要求に応じてサーバ９０１で管理する三次元マップをクライアント装置９０２に送信する。なお、サーバ９０１はクライアント装置９０２からの三次元マップの送信要求を待たずに三次元マップを送信してもよい。例えば、サーバ９０１は、予め定められた空間にいる１つ以上のクライアント装置９０２に三次元マップをブロードキャストしても構わない。また、サーバ９０１は、一度送信要求を受けたクライアント装置９０２に、一定時間毎にクライアント装置９０２の位置に適した三次元マップを送信してもよい。また、サーバ９０１は、サーバ９０１が管理する三次元マップが更新される度にクライアント装置９０２に三次元マップを送信してもよい。
クライアント装置９０２は、サーバ９０１に三次元マップの送信要求を出す。例えば、クライアント装置９０２が、走行時に自己位置推定を行いたい場合に、クライアント装置９０２は、三次元マップの送信要求をサーバ９０１に送信する。
なお、次のような場合に、クライアント装置９０２はサーバ９０１に三次元マップの送信要求を出してもよい。クライアント装置９０２の保持する三次元マップが古い場合に、クライアント装置９０２はサーバ９０１に三次元マップの送信要求を出してもよい。例えば、クライアント装置９０２が三次元マップを取得してから一定期間が経過した場合に、クライアント装置９０２はサーバ９０１に三次元マップの送信要求を出してもよい。
クライアント装置９０２が保持する三次元マップで示される空間から、クライアント装置９０２が外に出る一定時刻前に、クライアント装置９０２はサーバ９０１に三次元マップの送信要求を出してもよい。例えば、クライアント装置９０２が、クライアント装置９０２が保持する三次元マップで示される空間の境界から予め定められた距離以内に存在する場合に、クライアント装置９０２はサーバ９０１に三次元マップの送信要求を出してもよい。また、クライアント装置９０２の移動経路及び移動速度が把握できている場合には、これらに基づき、クライアント装置９０２が保持する三次元マップで示される空間から、クライアント装置９０２が外に出る時刻を予測してもよい。
クライアント装置９０２がセンサ情報から作成した三次元データと三次元マップとの位置合せ時の誤差が一定以上の場合に、クライアント装置９０２はサーバ９０１に三次元マップの送信要求を出してもよい。
クライアント装置９０２は、サーバ９０１から送信されたセンサ情報の送信要求に応じて、サーバ９０１にセンサ情報を送信する。なお、クライアント装置９０２はサーバ９０１からのセンサ情報の送信要求を待たずにセンサ情報をサーバ９０１に送ってもよい。例えば、クライアント装置９０２は、一度サーバ９０１からセンサ情報の送信要求を得た場合、一定期間の間、定期的にセンサ情報をサーバ９０１に送信してもよい。また、クライアント装置９０２は、クライアント装置９０２がセンサ情報を元に作成した三次元データと、サーバ９０１から得た三次元マップとの位置合せ時の誤差が一定以上の場合、クライアント装置９０２の周辺の三次元マップに変化が生じた可能性があると判断し、その旨とセンサ情報とをサーバ９０１に送信してもよい。
サーバ９０１は、クライアント装置９０２にセンサ情報の送信要求を出す。例えば、サーバ９０１は、クライアント装置９０２から、ＧＰＳ等のクライアント装置９０２の位置情報を受信する。サーバ９０１は、クライアント装置９０２の位置情報に基づき、サーバ９０１が管理する三次元マップにおいて情報が少ない空間にクライアント装置９０２が近づいていると判断した場合、新たな三次元マップを生成するためにクライアント装置９０２にセンサ情報の送信要求を出す。また、サーバ９０１は、三次元マップを更新したい場合、積雪時或いは災害時などの道路状況を確認したい場合、渋滞状況、或いは事件事故状況等を確認したい場合に、センサ情報の送信要求を出してもよい。
また、クライアント装置９０２は、サーバ９０１から受け取るセンサ情報の送信要求の受信時における通信状態又は帯域に応じて、サーバ９０１に送信するセンサ情報のデータ量を設定してもよい。サーバ９０１に送信するセンサ情報のデータ量を設定するというのは、例えば、当該データそのものを増減させること、又は圧縮方式を適宜選択することである。
図１１は、クライアント装置９０２の構成例を示すブロック図である。クライアント装置９０２は、サーバ９０１からポイントクラウド等で構成される三次元マップを受信し、クライアント装置９０２のセンサ情報に基づいて作成した三次元データからクライアント装置９０２の自己位置を推定する。また、クライアント装置９０２は、取得したセンサ情報をサーバ９０１に送信する。
クライアント装置９０２は、データ受信部１０１１と、通信部１０１２と、受信制御部１０１３と、フォーマット変換部１０１４と、複数のセンサ１０１５と、三次元データ作成部１０１６と、三次元画像処理部１０１７と、三次元データ蓄積部１０１８と、フォーマット変換部１０１９と、通信部１０２０と、送信制御部１０２１と、データ送信部１０２２とを備える。
データ受信部１０１１は、サーバ９０１から三次元マップ１０３１を受信する。三次元マップ１０３１は、ＷＬＤ又はＳＷＬＤ等のポイントクラウドを含むデータである。三次元マップ１０３１には、圧縮データ、及び非圧縮データのどちらが含まれていてもよい。
通信部１０１２は、サーバ９０１と通信し、データ送信要求（例えば、三次元マップの送信要求）などをサーバ９０１に送信する。
受信制御部１０１３は、通信部１０１２を介して、対応フォーマット等の情報を通信先と交換し、通信先との通信を確立する。
フォーマット変換部１０１４は、データ受信部１０１１が受信した三次元マップ１０３１にフォーマット変換等を行うことで三次元マップ１０３２を生成する。また、フォーマット変換部１０１４は、三次元マップ１０３１が圧縮又は符号化されている場合には、伸張又は復号処理を行う。なお、フォーマット変換部１０１４は、三次元マップ１０３１が非圧縮データであれば、伸張又は復号処理を行わない。
複数のセンサ１０１５は、ＬｉＤＡＲ、可視光カメラ、赤外線カメラ、又はデプスセンサなど、クライアント装置９０２が搭載されている車両の外部の情報を取得するセンサ群であり、センサ情報１０３３を生成する。例えば、センサ情報１０３３は、センサ１０１５がＬｉＤＡＲなどのレーザセンサである場合、ポイントクラウド（点群データ）等の三次元データである。なお、センサ１０１５は複数でなくてもよい。
三次元データ作成部１０１６は、センサ情報１０３３に基づいて自車両の周辺の三次元データ１０３４を作成する。例えば、三次元データ作成部１０１６は、ＬｉＤＡＲで取得した情報と、可視光カメラで得られた可視光映像とを用いて自車両の周辺の色情報付きのポイントクラウドデータを作成する。
三次元画像処理部１０１７は、受信したポイントクラウド等の三次元マップ１０３２と、センサ情報１０３３から生成した自車両の周辺の三次元データ１０３４とを用いて、自車両の自己位置推定処理等を行う。なお、三次元画像処理部１０１７は、三次元マップ１０３２と三次元データ１０３４とを合成することで自車両の周辺の三次元データ１０３５を作成し、作成した三次元データ１０３５を用いて自己位置推定処理を行ってもよい。
三次元データ蓄積部１０１８は、三次元マップ１０３２、三次元データ１０３４及び三次元データ１０３５等を蓄積する。
フォーマット変換部１０１９は、センサ情報１０３３を、受信側が対応しているフォーマットへ変換することでセンサ情報１０３７を生成する。なお、フォーマット変換部１０１９は、センサ情報１０３７を圧縮又は符号化することでデータ量を削減してもよい。また、フォーマット変換部１０１９は、フォーマット変換をする必要がない場合は処理を省略してもよい。また、フォーマット変換部１０１９は、送信範囲の指定に応じて送信するデータ量を制御してもよい。
通信部１０２０は、サーバ９０１と通信し、データ送信要求（センサ情報の送信要求）などをサーバ９０１から受信する。
送信制御部１０２１は、通信部１０２０を介して、対応フォーマット等の情報を通信先と交換し、通信を確立する。
データ送信部１０２２は、センサ情報１０３７をサーバ９０１に送信する。センサ情報１０３７は、例えば、ＬｉＤＡＲで取得した情報、可視光カメラで取得した輝度画像、赤外線カメラで取得した赤外画像、デプスセンサで取得したデプス画像、センサ位置情報、及び速度情報など、複数のセンサ１０１５によって取得した情報を含む。
次に、サーバ９０１の構成を説明する。図１２は、サーバ９０１の構成例を示すブロック図である。サーバ９０１は、クライアント装置９０２から送信されたセンサ情報を受信し、受信したセンサ情報に基づいて三次元データを作成する。サーバ９０１は、作成した三次元データを用いて、サーバ９０１が管理する三次元マップを更新する。また、サーバ９０１は、クライアント装置９０２からの三次元マップの送信要求に応じて、更新した三次元マップをクライアント装置９０２に送信する。
サーバ９０１は、データ受信部１１１１と、通信部１１１２と、受信制御部１１１３と、フォーマット変換部１１１４と、三次元データ作成部１１１６と、三次元データ合成部１１１７と、三次元データ蓄積部１１１８と、フォーマット変換部１１１９と、通信部１１２０と、送信制御部１１２１と、データ送信部１１２２とを備える。
データ受信部１１１１は、クライアント装置９０２からセンサ情報１０３７を受信する。センサ情報１０３７は、例えば、ＬｉＤＡＲで取得した情報、可視光カメラで取得した輝度画像、赤外線カメラで取得した赤外画像、デプスセンサで取得したデプス画像、センサ位置情報、及び速度情報などを含む。
通信部１１１２は、クライアント装置９０２と通信し、データ送信要求（例えば、センサ情報の送信要求）などをクライアント装置９０２に送信する。
受信制御部１１１３は、通信部１１１２を介して、対応フォーマット等の情報を通信先と交換し、通信を確立する。
フォーマット変換部１１１４は、受信したセンサ情報１０３７が圧縮又は符号化されている場合には、伸張又は復号処理を行うことでセンサ情報１１３２を生成する。なお、フォーマット変換部１１１４は、センサ情報１０３７が非圧縮データであれば、伸張又は復号処理を行わない。
三次元データ作成部１１１６は、センサ情報１１３２に基づいてクライアント装置９０２の周辺の三次元データ１１３４を作成する。例えば、三次元データ作成部１１１６は、ＬｉＤＡＲで取得した情報と、可視光カメラで得られた可視光映像とを用いてクライアント装置９０２の周辺の色情報付ポイントクラウドデータを作成する。
三次元データ合成部１１１７は、センサ情報１１３２を元に作成した三次元データ１１３４を、サーバ９０１が管理する三次元マップ１１３５に合成することで三次元マップ１１３５を更新する。
三次元データ蓄積部１１１８は、三次元マップ１１３５等を蓄積する。
フォーマット変換部１１１９は、三次元マップ１１３５を、受信側が対応しているフォーマットへ変換することで三次元マップ１０３１を生成する。なお、フォーマット変換部１１１９は、三次元マップ１１３５を圧縮又は符号化することでデータ量を削減してもよい。また、フォーマット変換部１１１９は、フォーマット変換をする必要がない場合は処理を省略してもよい。また、フォーマット変換部１１１９は、送信範囲の指定に応じて送信するデータ量を制御してもよい。
通信部１１２０は、クライアント装置９０２と通信し、データ送信要求（三次元マップの送信要求）などをクライアント装置９０２から受信する。
送信制御部１１２１は、通信部１１２０を介して、対応フォーマット等の情報を通信先と交換し、通信を確立する。
データ送信部１１２２は、三次元マップ１０３１をクライアント装置９０２に送信する。三次元マップ１０３１は、ＷＬＤ又はＳＷＬＤ等のポイントクラウドを含むデータである。三次元マップ１０３１には、圧縮データ、及び非圧縮データのどちらが含まれていてもよい。
次に、クライアント装置９０２の動作フローについて説明する。図１３は、クライアント装置９０２による三次元マップ取得時の動作を示すフローチャートである。
まず、クライアント装置９０２は、サーバ９０１へ三次元マップ（ポイントクラウド等）の送信を要求する（Ｓ１００１）。このとき、クライアント装置９０２は、ＧＰＳ等で得られたクライアント装置９０２の位置情報を合わせて送信することで、その位置情報に関連する三次元マップの送信をサーバ９０１に要求してもよい。
次に、クライアント装置９０２は、サーバ９０１から三次元マップを受信する（Ｓ１００２）。受信した三次元マップが圧縮データであれば、クライアント装置９０２は、受信した三次元マップを復号して非圧縮の三次元マップを生成する（Ｓ１００３）。
次に、クライアント装置９０２は、複数のセンサ１０１５で得られたセンサ情報１０３３からクライアント装置９０２の周辺の三次元データ１０３４を作成する（Ｓ１００４）。次に、クライアント装置９０２は、サーバ９０１から受信した三次元マップ１０３２と、センサ情報１０３３から作成した三次元データ１０３４とを用いてクライアント装置９０２の自己位置を推定する（Ｓ１００５）。
図１４は、クライアント装置９０２によるセンサ情報の送信時の動作を示すフローチャートである。まず、クライアント装置９０２は、サーバ９０１からセンサ情報の送信要求を受信する（Ｓ１０１１）。送信要求を受信したクライアント装置９０２は、センサ情報１０３７をサーバ９０１に送信する（Ｓ１０１２）。なお、クライアント装置９０２は、センサ情報１０３３が複数のセンサ１０１５で得られた複数の情報を含む場合、各情報を、各情報に適した圧縮方式で圧縮することでセンサ情報１０３７を生成してもよい。
次に、サーバ９０１の動作フローについて説明する。図１５は、サーバ９０１によるセンサ情報の取得時の動作を示すフローチャートである。まず、サーバ９０１は、クライアント装置９０２へセンサ情報の送信を要求する（Ｓ１０２１）。次に、サーバ９０１は、当該要求に応じてクライアント装置９０２から送信されたセンサ情報１０３７を受信する（Ｓ１０２２）。次に、サーバ９０１は、受信したセンサ情報１０３７を用いて三次元データ１１３４を作成する（Ｓ１０２３）。次に、サーバ９０１は、作成した三次元データ１１３４を三次元マップ１１３５に反映する（Ｓ１０２４）。
図１６は、サーバ９０１による三次元マップの送信時の動作を示すフローチャートである。まず、サーバ９０１は、クライアント装置９０２から三次元マップの送信要求を受信する（Ｓ１０３１）。三次元マップの送信要求を受信したサーバ９０１は、クライアント装置９０２へ三次元マップ１０３１を送信する（Ｓ１０３２）。このとき、サーバ９０１は、クライアント装置９０２の位置情報に合わせてその付近の三次元マップを抽出し、抽出した三次元マップを送信してもよい。また、サーバ９０１は、ポイントクラウドで構成される三次元マップを、例えば８分木構造による圧縮方式等を用いて圧縮し、圧縮後の三次元マップを送信してもよい。
以下、本実施の形態の変形例について説明する。
サーバ９０１は、クライアント装置９０２から受信したセンサ情報１０３７を用いてクライアント装置９０２の位置付近の三次元データ１１３４を作成する。次に、サーバ９０１は、作成した三次元データ１１３４と、サーバ９０１が管理する同エリアの三次元マップ１１３５とのマッチングを行うことによって、三次元データ１１３４と三次元マップ１１３５との差分を算出する。サーバ９０１は、差分が予め定められた閾値以上の場合は、クライアント装置９０２の周辺で何らかの異常が発生したと判断する。例えば、地震等の自然災害によって地盤沈下等が発生した際などに、サーバ９０１が管理する三次元マップ１１３５と、センサ情報１０３７を基に作成した三次元データ１１３４との間に大きな差が発生することが考えられる。
センサ情報１０３７は、センサの種類、センサの性能、及びセンサの型番のうち少なくとも一つを示す情報を含んでもよい。また、センサ情報１０３７に、センサの性能に応じたクラスＩＤ等が付加されてもよい。例えば、センサ情報１０３７がＬｉＤＡＲで取得された情報である場合、数ｍｍ単位の精度で情報を取得できるセンサをクラス１、数ｃｍ単位の精度で情報を取得できるセンサをクラス２、数ｍ単位の精度で情報を取得できるセンサをクラス３のように、センサの性能に識別子を割り当てることが考えられる。また、サーバ９０１は、センサの性能情報等を、クライアント装置９０２の型番から推定してもよい。例えば、クライアント装置９０２が車両に搭載されている場合、サーバ９０１は、当該車両の車種からセンサのスペック情報を判断してもよい。この場合、サーバ９０１は、車両の車種の情報を事前に取得していてもよいし、センサ情報に、当該情報が含まれてもよい。また、サーバ９０１は取得したセンサ情報１０３７を用いて、センサ情報１０３７を用いて作成した三次元データ１１３４に対する補正の度合いを切り替えてもよい。例えば、センサ性能が高精度（クラス１）である場合、サーバ９０１は、三次元データ１１３４に対する補正を行わない。センサ性能が低精度（クラス３）である場合、サーバ９０１は、三次元データ１１３４に、センサの精度に応じた補正を適用する。例えば、サーバ９０１は、センサの精度が低いほど補正の度合い（強度）を強くする。
サーバ９０１は、ある空間にいる複数のクライアント装置９０２に同時にセンサ情報の送信要求を出してもよい。サーバ９０１は、複数のクライアント装置９０２から複数のセンサ情報を受信した場合に、全てのセンサ情報を三次元データ１１３４の作成に利用する必要はなく、例えば、センサの性能に応じて、利用するセンサ情報を選択してもよい。例えば、サーバ９０１は、三次元マップ１１３５を更新する場合、受信した複数のセンサ情報の中から高精度なセンサ情報（クラス１）を選別し、選別したセンサ情報を用いて三次元データ１１３４を作成してもよい。
サーバ９０１は、交通監視クラウド等のサーバのみに限定されず、他のクライアント装置（車載）であってもよい。図１７は、この場合のシステム構成を示す図である。
例えば、クライアント装置９０２Ｃが近くにいるクライアント装置９０２Ａにセンサ情報の送信要求を出し、クライアント装置９０２Ａからセンサ情報を取得する。そして、クライアント装置９０２Ｃは、取得したクライアント装置９０２Ａのセンサ情報を用いて三次元データを作成し、クライアント装置９０２Ｃの三次元マップを更新する。これにより、クライアント装置９０２Ｃは、クライアント装置９０２Ａから取得可能な空間の三次元マップを、クライアント装置９０２Ｃの性能を活かして生成できる。例えば、クライアント装置９０２Ｃの性能が高い場合に、このようなケースが発生すると考えられる。
また、この場合、センサ情報を提供したクライアント装置９０２Ａは、クライアント装置９０２Ｃが生成した高精度な三次元マップを取得する権利が与えられる。クライアント装置９０２Ａは、その権利に従ってクライアント装置９０２Ｃから高精度な三次元マップを受信する。
また、クライアント装置９０２Ｃは近くにいる複数のクライアント装置９０２（クライアント装置９０２Ａ及びクライアント装置９０２Ｂ）にセンサ情報の送信要求を出してもよい。クライアント装置９０２Ａ又はクライアント装置９０２Ｂのセンサが高性能である場合には、クライアント装置９０２Ｃは、この高性能なセンサで得られたセンサ情報を用いて三次元データを作成できる。
図１８は、サーバ９０１及びクライアント装置９０２の機能構成を示すブロック図である。サーバ９０１は、例えば、三次元マップを圧縮及び復号する三次元マップ圧縮／復号処理部１２０１と、センサ情報を圧縮及び復号するセンサ情報圧縮／復号処理部１２０２とを備える。
クライアント装置９０２は、三次元マップ復号処理部１２１１と、センサ情報圧縮処理部１２１２とを備える。三次元マップ復号処理部１２１１は、圧縮された三次元マップの符号化データを受信し、符号化データを復号して三次元マップを取得する。センサ情報圧縮処理部１２１２は、取得したセンサ情報から作成した三次元データの代わりに、センサ情報そのものを圧縮し、圧縮したセンサ情報の符号化データをサーバ９０１へ送信する。この構成により、クライアント装置９０２は、三次元マップ（ポイントクラウド等）を復号する処理を行う処理部（装置又はＬＳＩ）を内部に保持すればよく、三次元マップ（ポイントクラウド等）の三次元データを圧縮する処理を行う処理部を内部に保持する必要がない。これにより、クライアント装置９０２のコスト及び消費電力等を抑えることができる。
以上のように、本実施の形態に係るクライアント装置９０２は、移動体に搭載され、移動体に搭載されたセンサ１０１５により得られた、移動体の周辺状況を示すセンサ情報１０３３から、移動体の周辺の三次元データ１０３４を作成する。クライアント装置９０２は、作成された三次元データ１０３４を用いて移動体の自己位置を推定する。クライアント装置９０２は、取得したセンサ情報１０３３をサーバ９０１又は他の移動体９０２に送信する。
これによれば、クライアント装置９０２は、センサ情報１０３３をサーバ９０１等に送信する。これにより、三次元データを送信する場合に比べて、送信データのデータ量を削減できる可能性がある。また、三次元データの圧縮又は符号化等の処理をクライアント装置９０２で行う必要がないので、クライアント装置９０２の処理量を削減できる。よって、クライアント装置９０２は、伝送されるデータ量の削減、又は、装置の構成の簡略化を実現できる。
また、クライアント装置９０２は、さらに、サーバ９０１に三次元マップの送信要求を送信し、サーバ９０１から三次元マップ１０３１を受信する。クライアント装置９０２は、自己位置の推定では、三次元データ１０３４と三次元マップ１０３２とを用いて、自己位置を推定する。
また、センサ情報１０３３は、レーザセンサで得られた情報、輝度画像、赤外画像、デプス画像、センサの位置情報、及びセンサの速度情報のうち少なくとも一つを含む。
また、センサ情報１０３３は、センサの性能を示す情報を含む。
また、クライアント装置９０２は、センサ情報１０３３を符号化又は圧縮し、センサ情報の送信では、符号化又は圧縮後のセンサ情報１０３７を、サーバ９０１又は他の移動体９０２に送信する。これによれば、クライアント装置９０２は、伝送されるデータ量を削減できる。
例えば、クライアント装置９０２は、プロセッサと、メモリとを備え、プロセッサは、メモリを用いて、上記の処理を行う。
また、本実施の形態に係るサーバ９０１は、移動体に搭載されるクライアント装置９０２と通信可能であり、移動体に搭載されたセンサ１０１５により得られた、移動体の周辺状況を示すセンサ情報１０３７をクライアント装置９０２から受信する。サーバ９０１は、受信したセンサ情報１０３７から、移動体の周辺の三次元データ１１３４を作成する。
これによれば、サーバ９０１は、クライアント装置９０２から送信されたセンサ情報１０３７を用いて三次元データ１１３４を作成する。これにより、クライアント装置９０２が三次元データを送信する場合に比べて、送信データのデータ量を削減できる可能性がある。また、三次元データの圧縮又は符号化等の処理をクライアント装置９０２で行う必要がないので、クライアント装置９０２の処理量を削減できる。よって、サーバ９０１は、伝送されるデータ量の削減、又は、装置の構成の簡略化を実現できる。
また、サーバ９０１は、さらに、クライアント装置９０２にセンサ情報の送信要求を送信する。
また、サーバ９０１は、さらに、作成された三次元データ１１３４を用いて三次元マップ１１３５を更新し、クライアント装置９０２からの三次元マップ１１３５の送信要求に応じて三次元マップ１１３５をクライアント装置９０２に送信する。
また、センサ情報１０３７は、レーザセンサで得られた情報、輝度画像、赤外画像、デプス画像、センサの位置情報、及びセンサの速度情報のうち少なくとも一つを含む。
また、センサ情報１０３７は、センサの性能を示す情報を含む。
また、サーバ９０１は、さらに、センサの性能に応じて、三次元データを補正する。これによれば、当該三次元データ作成方法は、三次元データの品質を向上できる。
また、サーバ９０１は、センサ情報の受信では、複数のクライアント装置９０２から複数のセンサ情報１０３７を受信し、複数のセンサ情報１０３７に含まれるセンサの性能を示す複数の情報に基づき、三次元データ１１３４の作成に用いるセンサ情報１０３７を選択する。これによれば、サーバ９０１は、三次元データ１１３４の品質を向上できる。
また、サーバ９０１は、受信したセンサ情報１０３７を復号又は伸張し、復号又は伸張後のセンサ情報１１３２から、三次元データ１１３４を作成する。これによれば、サーバ９０１は、伝送されるデータ量を削減できる。
例えば、サーバ９０１は、プロセッサと、メモリとを備え、プロセッサは、メモリを用いて、上記の処理を行う。
（実施の形態５）
本実施の形態では、上記実施の形態４の変形例について説明する。図１９は、本実施の形態に係るシステムの構成を示す図である。図１９に示すシステムは、サーバ２００１と、クライアント装置２００２Ａと、クライアント装置２００２Ｂとを含む。
クライアント装置２００２Ａ及びクライアント装置２００２Ｂは、車両等の移動体に搭載され、センサ情報をサーバ２００１に送信する。サーバ２００１は、三次元マップ（ポイントクラウド）をクライアント装置２００２Ａ及びクライアント装置２００２Ｂに送信する。
クライアント装置２００２Ａは、センサ情報取得部２０１１と、記憶部２０１２と、データ送信可否判定部２０１３とを備える。なお、クライアント装置２００２Ｂの構成も同様である。また、以下ではクライアント装置２００２Ａとクライアント装置２００２Ｂとを特に区別しない場合には、クライアント装置２００２とも記載する。
図２０は、本実施の形態に係るクライアント装置２００２の動作を示すフローチャートである。
センサ情報取得部２０１１は、移動体に搭載されたセンサ（センサ群）を用いて各種センサ情報を取得する。つまり、センサ情報取得部２０１１は、移動体に搭載されたセンサ（センサ群）により得られた、移動体の周辺状況を示すセンサ情報を取得する。また、センサ情報取得部２０１１は、取得したセンサ情報を記憶部２０１２に記憶する。このセンサ情報は、ＬｉＤＡＲ取得情報、可視光画像、赤外画像及びデプス画像の少なくとも一つを含む。また、センサ情報は、センサ位置情報、速度情報、取得時刻情報、及び取得場所情報の少なくとも一つを含んでもよい。センサ位置情報は、センサ情報を取得したセンサの位置を示す。速度情報は、センサがセンサ情報を取得した際の移動体の速度を示す。取得時刻情報は、センサ情報がセンサにより取得された時刻を示す。取得場所情報は、センサ情報がセンサにより取得された際の移動体又はセンサの位置を示す。
次に、データ送信可否判定部２０１３は、移動体（クライアント装置２００２）がサーバ２００１へセンサ情報を送信可能な環境に存在するかを判定する（Ｓ２００２）。例えば、データ送信可否判定部２０１３は、ＧＰＳ等の情報を用いて、クライアント装置２００２がいる場所及び時刻を特定し、データを送信可能かどうかを判定してもよい。また、データ送信可否判定部２０１３は、特定のアクセスポイントに接続できるかどうかで、データを送信可能かどうかを判定してもよい。
クライアント装置２００２は、移動体がサーバ２００１へセンサ情報を送信可能な環境に存在すると判定した場合（Ｓ２００２でＹｅｓ）、センサ情報をサーバ２００１に送信する（Ｓ２００３）。つまり、クライアント装置２００２がセンサ情報をサーバ２００１に送信できるような状況になった時点で、クライアント装置２００２は、保持しているセンサ情報をサーバ２００１に送信する。例えば、交差点等に高速通信が可能なミリ波のアクセスポイントが設置される。クライアント装置２００２は、交差点内に入った時点で、ミリ波通信を用いてクライアント装置２００２が保持するセンサ情報を高速にサーバ２００１に送信する。
次に、クライアント装置２００２は、サーバ２００１に送信済みのセンサ情報を記憶部２０１２から削除する（Ｓ２００４）。なお、クライアント装置２００２は、サーバ２００１に送信していないセンサ情報が所定の条件を満たした場合に、当該センサ情報を削除してもよい。例えば、クライアント装置２００２は、保持するセンサ情報の取得時刻が現在時刻から一定時刻前より古くなった時点でそのセンサ情報を記憶部２０１２から削除してもよい。つまり、クライアント装置２００２は、センサ情報がセンサにより取得された時刻と、現在の時刻との差が、予め定められた時間を超えた場合にセンサ情報を記憶部２０１２から削除してもよい。また、クライアント装置２００２は、保持するセンサ情報の取得場所が現在地点から一定距離より離れた時点でそのセンサ情報を記憶部２０１２から削除してもよい。つまり、クライアント装置２００２は、センサ情報がセンサにより取得された際の移動体又はセンサの位置と、現在の移動体又はセンサの位置との差が、予め定められた距離を超えた場合にセンサ情報を記憶部２０１２から削除してもよい。これにより、クライアント装置２００２の記憶部２０１２の容量を抑制することができる。
クライアント装置２００２によるセンサ情報の取得が終了していない場合（Ｓ２００５でＮｏ）、クライアント装置２００２は、ステップＳ２００１以降の処理を再度行う。また、クライアント装置２００２によるセンサ情報の取得が終了した場合（Ｓ２００５でＹｅｓ）、クライアント装置２００２は処理を終了する。
また、クライアント装置２００２はサーバ２００１に送信するセンサ情報を通信状況に合わせて選択してもよい。例えば、クライアント装置２００２は、高速通信が可能な場合は、記憶部２０１２に保持されるサイズが大きいセンサ情報（例えばＬｉＤＡＲ取得情報等）を優先して送信する。また、クライアント装置２００２は、高速通信が難しい場合は、記憶部２０１２に保持されるサイズが小さく優先度の高いセンサ情報（例えば可視光画像）を送信する。これにより、クライアント装置２００２は記憶部２０１２に保持したセンサ情報をネットワークの状況に応じて効率的にサーバ２００１に送信できる。
また、クライアント装置２００２は、上記現在時刻を示す時刻情報、及び、現在地点を示す場所情報をサーバ２００１から取得してもよい。また、クライアント装置２００２は、取得した時刻情報及び場所情報に基づきセンサ情報の取得時刻及び取得場所を決定してもよい。つまり、クライアント装置２００２は、サーバ２００１から時刻情報を取得し、取得した時刻情報を用いて取得時刻情報を生成してもよい。また、クライアント装置２００２は、サーバ２００１から場所情報を取得し、取得した場所情報を用いて取得場所情報を生成してもよい。
例えば時刻情報については、サーバ２００１とクライアント装置２００２とはＮＴＰ（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）、又はＰＴＰ（Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｔｉｍｅ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）等の仕組みを用いて時刻同期を行う。これにより、クライアント装置２００２は正確な時刻情報を取得できる。また、サーバ２００１と複数のクライアント装置との間で時刻を同期できるので、別々のクライアント装置２００２が取得したセンサ情報内の時刻を同期できる。よって、サーバ２００１は、同期された時刻を示すセンサ情報を取り扱える。なお、時刻同期の仕組みはＮＴＰ又はＰＴＰ以外のどのような方法でも構わない。また、上記時刻情報及び場所情報としてＧＰＳの情報が用いられてもよい。
サーバ２００１は、時刻又は場所を指定して複数のクライアント装置２００２からセンサ情報を取得しても構わない。例えば何らかの事故が発生した場合に、その付近にいたクライアントを探すため、サーバ２００１は、事故発生時刻と場所を指定して複数のクライアント装置２００２にセンサ情報送信要求をブロードキャスト送信する。そして、該当する時刻と場所のセンサ情報を持つクライアント装置２００２は、サーバ２００１にセンサ情報を送信する。つまり、クライアント装置２００２は、サーバ２００１から場所及び時刻を指定する指定情報を含むセンサ情報送信要求を受信する。クライアント装置２００２は、記憶部２０１２に、指定情報で示される場所及び時刻において得られたセンサ情報が記憶されており、かつ、移動体がサーバ２００１へセンサ情報を送信可能な環境に存在すると判定した場合、指定情報で示される場所及び時刻において得られたセンサ情報をサーバ２００１に送信する。これにより、サーバ２００１は、事故の発生に関連するセンサ情報を複数のクライアント装置２００２から取得し、事故解析等に利用できる。
なお、クライアント装置２００２は、サーバ２００１からのセンサ情報送信要求を受信した場合に、センサ情報の送信を拒否してもよい。また、複数のセンサ情報のうち、どのセンサ情報を送信可能かどうかを事前にクライアント装置２００２が設定してもよい。または、サーバ２００１は、センサ情報の送信の可否を都度クライアント装置２００２に問い合わせてもよい。
また、サーバ２００１にセンサ情報を送信したクライアント装置２００２にはポイントが付与されてもよい。このポイントは、例えば、ガソリン購入費、ＥＶ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｖｅｈｉｃｌｅ）の充電費、高速道路の通行料、又はレンタカー費用などの支払いに使用できる。また、サーバ２００１は、センサ情報を取得した後、センサ情報の送信元のクライアント装置２００２を特定するための情報を削除してもよい。例えば、この情報は、クライアント装置２００２のネットワークアドレスなどの情報である。これによりセンサ情報を匿名化することができるので、クライアント装置２００２のユーザは安心して、クライアント装置２００２からセンサ情報をサーバ２００１に送信できる。また、サーバ２００１は、複数のサーバから構成されてもよい。例えば複数のサーバでセンサ情報が共有化されることで、あるサーバが故障しても他のサーバがクライアント装置２００２と通信できる。これにより、サーバ故障によるサービスの停止を回避できる。
また、センサ情報送信要求で指定される指定場所は事故の発生位置などを示すものであり、センサ情報送信要求で指定される指定時刻におけるクライアント装置２００２の位置とは異なることがある。よって、サーバ２００１は、例えば、指定場所として周辺ＸＸｍ以内などの範囲を指定することで、当該範囲内に存在するクライアント装置２００２に対して情報取得を要求できる。指定時刻についても同様に、サーバ２００１は、ある時刻から前後Ｎ秒以内など範囲を指定してもよい。これにより、サーバ２００１は、「時刻：ｔ－Ｎからｔ＋Ｎにおいて、場所：絶対位置ＳからＸＸｍ以内」に存在していたクライアント装置２００２からセンサ情報が取得できる。クライアント装置２００２は、ＬｉＤＡＲなどの三次元データを送信する際に、時刻ｔの直後に生成したデータを送信してもよい。
また、サーバ２００１は、指定場所として、センサ情報取得対象となるクライアント装置２００２の場所を示す情報と、センサ情報が欲しい場所とをそれぞれ別に指定してもよい。例えば、サーバ２００１は、絶対位置ＳからＹＹｍの範囲を少なくとも含むセンサ情報を、絶対位置ＳからＸＸｍ以内に存在したクライアント装置２００２から取得することを指定する。クライアント装置２００２は、送信する三次元データを選択する際には、指定された範囲のセンサ情報を少なくとも含むように、１つ以上のランダムアクセス可能な単位の三次元データを選択する。また、クライアント装置２００２は、可視光画像を送信する際は、少なくとも時刻ｔの直前又は直後のフレームを含む、時間的に連続した複数の画像データを送信してもよい。
クライアント装置２００２が５Ｇ或いはＷｉＦｉ、又は、５Ｇにおける複数モードなど、複数の物理ネットワークをセンサ情報の送信に利用できる場合には、クライアント装置２００２は、サーバ２００１から通知された優先順位に従って利用するネットワークを選択してもよい。または、クライアント装置２００２自身が送信データのサイズに基づいて適切な帯域を確保できるネットワークを選択してもよい。または、クライアント装置２００２は、データ送信にかかる費用等に基づいて利用するネットワークを選択してもよい。また、サーバ２００１からの送信要求には、クライアント装置２００２が時刻Ｔまでに送信を開始可能な場合に送信を行う、など、送信期限を示す情報が含まれてもよい。サーバ２００１は、期限内に十分なセンサ情報が取得できなければ再度送信要求を発行してもよい。
センサ情報は、圧縮又は非圧縮のセンサデータと共に、センサデータの特性を示すヘッダ情報を含んでもよい。クライアント装置２００２は、ヘッダ情報を、センサデータとは異なる物理ネットワーク又は通信プロトコルを介してサーバ２００１に送信してもよい。例えば、クライアント装置２００２は、センサデータの送信に先立ってヘッダ情報をサーバ２００１に送信する。サーバ２００１は、ヘッダ情報の解析結果に基づいてクライアント装置２００２のセンサデータを取得するかどうかを判断する。例えば、ヘッダ情報は、ＬｉＤＡＲの点群取得密度、仰角、或いはフレームレート、又は、可視光画像の解像度、ＳＮ比、或いはフレームレートなどを示す情報を含んでもよい。これにより、サーバ２００１は、決定した品質のセンサデータを有するクライアント装置２００２からセンサ情報を取得できる。
以上のように、クライアント装置２００２は、移動体に搭載され、移動体に搭載されたセンサにより得られた、移動体の周辺状況を示すセンサ情報を取得し、センサ情報を記憶部２０１２に記憶する。クライアント装置２００２は、移動体がサーバ２００１へセンサ情報を送信可能な環境に存在するかを判定し、移動体がサーバへセンサ情報を送信可能な環境に存在すると判定した場合、センサ情報をサーバ２００１に送信する。
また、クライアント装置２００２は、さらに、センサ情報から、移動体の周辺の三次元データを作成し、作成された三次元データを用いて移動体の自己位置を推定する。
また、クライアント装置２００２は、さらに、サーバ２００１に三次元マップの送信要求を送信し、サーバ２００１から三次元マップを受信する。クライアント装置２００２は、自己位置の推定では、三次元データと三次元マップとを用いて、自己位置を推定する。
なお、上記クライアント装置２００２による処理は、クライアント装置２００２における情報送信方法として実現されてもよい。
また、クライアント装置２００２は、プロセッサと、メモリとを備え、プロセッサは、メモリを用いて、上記の処理を行ってもよい。
次に、本実施の形態に係るセンサ情報収集システムについて説明する。図２１は、本実施の形態に係るセンサ情報収集システムの構成を示す図である。図２１に示すように本実施の形態に係るセンサ情報収集システムは、端末２０２１Ａと、端末２０２１Ｂと、通信装置２０２２Ａと、通信装置２０２２Ｂと、ネットワーク２０２３と、データ収集サーバ２０２４と、地図サーバ２０２５と、クライアント装置２０２６とを含む。なお、端末２０２１Ａ及び端末２０２１Ｂを特に区別しない場合には端末２０２１とも記載する。通信装置２０２２Ａ及び通信装置２０２２Ｂを特に区別しない場合には通信装置２０２２とも記載する。
データ収集サーバ２０２４は、端末２０２１が備えるセンサで得られたセンサデータなどのデータを三次元空間中の位置と対応付けられた位置関連データとして収集する。
センサデータとは、例えば、端末２０２１の周囲の状態または端末２０２１の内部の状態などを、端末２０２１が備えるセンサを用いて取得したデータである。端末２０２１は、端末２０２１と直接通信可能、又は同一の通信方式で一或いは複数の中継装置を中継して通信可能な位置にある一又は複数のセンサ機器から収集したセンサデータをデータ収集サーバ２０２４に送信する。
位置関連データに含まれるデータは、例えば、端末自身又は端末が備える機器の動作状態、動作ログ、サービスの利用状況などを示す情報を含んでいてもよい。また、位置関連データに含まれるデータは、端末２０２１の識別子と端末２０２１の位置又は移動経路などとを対応付けた情報などを含んでもよい。
位置関連データに含まれる、位置を示す情報は、例えば三次元地図データなどの三次元データにおける位置を示す情報と対応付けられている。位置を示す情報の詳細については後述する。
位置関連データは、位置を示す情報である位置情報に加えて、前述した時刻情報と、位置関連データに含まれるデータの属性、又は当該データを生成したセンサの種類（例えば型番など）を示す情報とのうち少なくとも一つを含んでいてもよい。位置情報及び時刻情報は、位置関連データのヘッダ領域又は位置関連データを格納するフレームのヘッダ領域に格納されていてもよい。また、位置情報及び時刻情報は、位置関連データと対応付けられたメタデータとして位置関連データとは別に送信及び／又は格納されてもよい。
地図サーバ２０２５は、例えば、ネットワーク２０２３に接続されており、端末２０２１などの他の装置からの要求に応じて三次元地図データなどの三次元データを送信する。また、前述した各実施の形態で説明したように、地図サーバ２０２５は、端末２０２１から送信されたセンサ情報を用いて、三次元データを更新する機能などを備えていてもよい。
データ収集サーバ２０２４は、例えば、ネットワーク２０２３に接続されており、端末２０２１などの他の装置から位置関連データを収集し、収集した位置関連データを内部又は他のサーバ内の記憶装置に格納する。また、データ収集サーバ２０２４は、収集した位置関連データ又は位置関連データに基づいて生成した三次元地図データのメタデータなどを、端末２０２１からの要求に応じて端末２０２１に対して送信する。
ネットワーク２０２３は、例えばインターネットなどの通信ネットワークである。端末２０２１は、通信装置２０２２を介してネットワーク２０２３に接続されている。通信装置２０２２は、一つの通信方式、又は複数の通信方式を切り替えながら端末２０２１と通信を行う。通信装置２０２２は、例えば、（１）ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）などの基地局、（２）ＷｉＦｉ或いはミリ波通信などのアクセスポイント（ＡＰ）、（３）ＳＩＧＦＯＸ、ＬｏＲａＷＡＮ或いはＷｉ－ＳＵＮなどのＬＰＷＡ（Ｌｏｗ Ｐｏｗｅｒ Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ） Ｎｅｔｗｏｒｋのゲートウェイ、又は、（４）ＤＶＢ－Ｓ２などの衛星通信方式を用いて通信を行う通信衛星である。
なお、基地局は、ＮＢ－ＩｏＴ（Ｎａｒｒｏｗ Ｂａｎｄ－ＩｏＴ）又はＬＴＥ－ＭなどのＬＰＷＡに分類される方式で端末２０２１との通信を行っていてもよいし、これらの方式を切り替えながら端末２０２１との通信を行っていてもよい。
ここでは、端末２０２１が２種類の通信方式を用いる通信装置２０２２と通信する機能を備え、これらの通信方式のいずれかを用いて、またはこれらの複数の通信方式及び直接の通信相手となる通信装置２０２２を切り替えながら地図サーバ２０２５又はデータ収集サーバ２０２４と通信を行う場合を例に挙げるが、センサ情報収集システム及び端末２０２１の構成はこれに限らない。例えば、端末２０２１は、複数の通信方式での通信機能を有さず、いずれか一つの通信方式で通信を行う機能を備えてもよい。また、端末２０２１は、３つ以上の通信方式に対応していてもよい。また、端末２０２１ごとに対応する通信方式が異なっていてもよい。
端末２０２１は、例えば図１１に示したクライアント装置９０２の構成を備える。端末２０２１は、受信した三次元データを用いて自己位置などの位置推定を行う。また、端末２０２１は、センサから取得したセンサデータと位置推定の処理により得られた位置情報とを対応付けて位置関連データを生成する。
位置関連データに付加される位置情報は、例えば、三次元データで用いられている座標系における位置を示す。例えば、位置情報は、緯度及び経度の値で表される座標値である。このとき、端末２０２１は、座標値と共に当該座標値の基準となる座標系、及び位置推定に用いた三次元データを示す情報を位置情報に含めてもよい。また、座標値は高度の情報を含んでいてもよい。
また、位置情報は、前述した三次元データの符号化に用いることができるデータの単位又は空間の単位に対応付けられていてもよい。この単位とは、例えば、ＷＬＤ、ＧＯＳ、ＳＰＣ、ＶＬＭ、又はＶＸＬなどである。このとき、位置情報は、例えば位置関連データに対応するＳＰＣなどのデータ単位を特定するための識別子で表現される。なお、位置情報は、ＳＰＣなどのデータ単位を特定するための識別子に加えて、当該ＳＰＣなどのデータ単位を含む三次元空間を符号化した三次元データを示す情報、又は当該ＳＰＣ内での詳細な位置を示す情報などを含んでいてもよい。三次元データを示す情報とは、例えば、当該三次元データのファイル名である。
このように、当該システムは、三次元データを用いた位置推定に基づく位置情報と対応付けた位置関連データを生成することにより、ＧＰＳを用いて取得されたクライアント装置（端末２０２１）の自己位置に基づく位置情報をセンサ情報に付加する場合よりも精度の高い位置情報をセンサ情報に付与することができる。その結果、位置関連データを他の装置が他のサービスにおいて利用する場合においても、同じ三次元データに基づいて位置推定を行うことで、位置関連データに対応する位置を実空間でより正確に特定できる可能性がある。
なお、本実施の形態では、端末２０２１から送信されるデータが位置関連データの場合を例に挙げて説明したが、端末２０２１から送信されるデータは位置情報と関連付けられていないデータであってもよい。すなわち、他の実施の形態で説明した三次元データ又はセンサデータの送受信が本実施の形態で説明したネットワーク２０２３を介して行われてもよい。
次に、三次元又は二次元の実空間又は地図空間における位置を示す位置情報の異なる例について説明する。位置関連データに付加される位置情報は、三次元データ中の特徴点に対する相対位置を示す情報であってもよい。ここで、位置情報の基準となる特徴点は、例えばＳＷＬＤとして符号化され、三次元データとして端末２０２１に通知された特徴点である。
特徴点に対する相対位置を示す情報は、例えば、特徴点から位置情報が示す点までのベクトルで表され、特徴点から位置情報が示す点までの方向と距離を示す情報であってもよい。または、特徴点に対する相対位置を示す情報は、特徴点から位置情報が示す点までのＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のそれぞれの変位量を示す情報であってもよい。また、特徴点に対する相対位置を示す情報は、３以上の特徴点のそれぞれから位置情報が示す点までの距離を示す情報であってもよい。なお、相対位置は、各特徴点を基準として表現された位置情報が示す点の相対位置ではなく、位置情報が示す点を基準として表現された各特徴点の相対位置であってもよい。特徴点に対する相対位置に基づく位置情報の一例は、基準となる特徴点を特定するための情報と、当該特徴点に対する位置情報が示す点の相対位置を示す情報とを含む。また、特徴点に対する相対位置を示す情報が三次元データとは別に提供される場合、特徴点に対する相対位置を示す情報は、相対位置の導出に用いた座標軸、三次元データの種類を示す情報、又は／及び相対位置を示す情報の値の単位量あたりの大きさ（縮尺など）を示す情報などを含んでいてもよい。
また、位置情報は、複数の特徴点について、各特徴点に対する相対位置を示す情報を含んでいてもよい。位置情報を複数の特徴点に対する相対位置で表した場合、実空間において当該位置情報が示す位置を特定しようとする端末２０２１は、特徴点ごとにセンサデータから推定した当該特徴点の位置から位置情報が示す位置の候補点を算出し、算出された複数の候補点を平均して求めた点を位置情報が示す点であると判定してもよい。この構成によると、センサデータから特徴点の位置を推定する際の誤差の影響を軽減できるため、実空間における位置情報が示す点の推定精度を向上できる。また、位置情報が複数の特徴点に対する相対位置を示す情報を含む場合、端末２０２１が備えるセンサの種類又は性能などの制約で検出できない特徴点がある場合であっても、複数の特徴点のいずれか一つでも検出することができれば位置情報が示す点の値を推定することが可能となる。
特徴点として、センサデータから特定可能な点を用いことができる。センサデータから特定可能な点とは、例えば、前述した三次元特徴量又は可視光データの特徴量が閾値以上であるなど特徴点検出用の所定の条件を満たす点又は領域内の点である。
また、実空間に設置されたマーカなどを特徴点として用いてもよい。この場合、マーカは、ＬｉＤＥＲ又はカメラなどのセンサを用いて取得されたデータから検出及び位置の特定が可能であればよい。例えば、マーカは、色或いは輝度値（反射率）の変化、又は、三次元形状（凹凸など）で表現される。また、当該マーカの位置を示す座標値、又は当該マーカの識別子から生成された二次元コード又はバーコードなどが用いられてもよい。
また、光信号を送信する光源をマーカとして用いてもよい。光信号の光源をマーカとして用いる場合、座標値又は識別子などの位置を取得するための情報だけでなく、その他のデータが光信号により送信されてもよい。例えば、光信号は、当該マーカの位置に応じたサービスのコンテンツ、コンテンツを取得するためのｕｒｌなどのアドレス、又はサービスの提供を受けるための無線通信装置の識別子と、当該無線通信装置と接続するための無線通信方式などを示す情報を含んでもよい。光通信装置（光源）をマーカとして用いることで、位置を示す情報以外のデータの送信が容易になると共に、当該データを動的に切り替えることが可能となる。
端末２０２１は、互いに異なるデータ間での特徴点の対応関係を、例えば、データ間で共通に用いられる識別子、又は、データ間の特徴点の対応関係を示す情報或いはテーブルを用いて把握する。また、特徴点間の対応関係を示す情報がない場合、端末２０２１は、一方の三次元データにおける特徴点の座標を他方の三次元データ空間上の位置に変換した場合に最も近い距離にある特徴点を対応する特徴点であると判定してもよい。
以上で説明した相対位置に基づく位置情報を用いた場合、互いに異なる三次元データを用いる端末２０２１又はサービス間であっても、各三次元データに含まれる、又は各三次元データと対応付けられた共通の特徴点を基準に位置情報が示す位置を特定、又は推定することができる。その結果、互いに異なる三次元データを用いる端末２０２１又はサービス間で、同じ位置をより高い精度で特定又は推定することが可能となる。
また、互いに異なる座標系を用いて表現された地図データ又は三次元データを用いる場合であっても、座標系の変換に伴う誤差の影響を低減できるため、より高精度な位置情報に基づくサービスの連携が可能となる。
以下、データ収集サーバ２０２４が提供する機能の例について説明する。データ収集サーバ２０２４は、受信した位置関連データを他のデータサーバに転送してもよい。データサーバが複数ある場合、データ収集サーバ２０２４は、受信した位置関連データをどのデータサーバに転送するかを判定して、転送先として判定されたデータサーバ宛に位置関連データを転送する。
データ収集サーバ２０２４は、転送先の判定を、例えば、データ収集サーバ２０２４に事前に設定された転送先サーバの判定ルールに基づいて行う。転送先サーバの判定ルールとは、例えば、各端末２０２１に対応付けられた識別子と転送先のデータサーバとを対応付けた転送先テーブルなどで設定される。
端末２０２１は、送信する位置関連データに対して当該端末２０２１に対応付けられた識別子を付加してデータ収集サーバ２０２４に送信する。データ収集サーバ２０２４は、位置関連データに付加された識別子に対応する転送先のデータサーバを転送先テーブルなどを用いた転送先サーバの判定ルールに基づいて特定し、当該位置関連データを特定されたデータサーバに送信する。また、転送先サーバの判定ルールは、位置関連データが取得された時間又は場所などを用いた判定条件で指定されてもよい。ここで、上述した送信元の端末２０２１に対応付けられた識別子とは、例えば各端末２０２１に固有の識別子、又は端末２０２１が属するグループを示す識別子などである。
また、転送先テーブルは、送信元の端末に対応付けられた識別子と転送先のデータサーバとを直接対応付けたものでなくてもよい。例えば、データ収集サーバ２０２４は、端末２０２１に固有の識別子毎に付与されたタグ情報を格納した管理テーブルと、当該タグ情報と転送先のデータサーバを対応付けた転送先テーブルとを保持する。データ収集サーバ２０２４は、管理テーブルと転送先テーブルとを用いてタグ情報に基づく転送先のデータサーバを判定してもよい。ここで、タグ情報は、例えば当該識別子に対応する端末２０２１の種類、型番、所有者、所属するグループ又はその他の識別子に付与された管理用の制御情報又はサービス提供用の制御情報である。また、転送先テーブルに、送信元の端末２０２１に対応付けられた識別子の代わりに、センサ毎に固有の識別子が用いられてもよい。また、転送先サーバの判定ルールは、クライアント装置２０２６から設定できてもよい。
データ収集サーバ２０２４は、複数のデータサーバを転送先として判定し、受信した位置関連データを当該複数のデータサーバに転送してもよい。この構成によると、例えば、位置関連データを自動的にバックアップする場合、又は位置関連データを異なるサービスで共通に利用するために、各サービスを提供するためのデータサーバに対して位置関連データを送信する必要がある場合に、データ収集サーバ２０２４に対する設定を変更ことで意図通りのデータの転送を実現できる。その結果、個別の端末２０２１に位置関連データの送信先を設定する場合と比較して、システムの構築及び変更に要する工数を削減することができる。
データ収集サーバ２０２４は、データサーバから受信した転送要求信号に応じて、転送要求信号で指定されたデータサーバを新たな転送先として登録し、以降に受信した位置関連データを当該データサーバに転送してもよい。
データ収集サーバ２０２４は、端末２０２１から受信した位置関連データを記録装置に保存し、端末２０２１又はデータサーバから受信した送信要求信号に応じて、送信要求信号で指定された位置関連データを、要求元の端末２０２１又はデータサーバに送信してもよい。
データ収集サーバ２０２４は、要求元のデータサーバ又は端末２０２１に対する位置関連データの提供の可否を判断し、提供可能と判断された場合に要求元のデータサーバ又は端末２０２１に位置関連データの転送又は送信を行ってもよい。
クライアント装置２０２６から現在の位置関連データの要求を受け付けた場合、端末２０２１による位置関連データの送信タイミングでなくても、データ収集サーバ２０２４が端末２０２１に対して位置関連データの送信要求を行い、端末２０２１が当該送信要求に応じて位置関連データを送信してもよい。
上記の説明では、端末２０２１がデータ収集サーバ２０２４に対して位置情報データを送信するとしたが、データ収集サーバ２０２４は、例えば、端末２０２１を管理する機能など、端末２０２１から位置関連データを収集するために必要な機能又は端末２０２１から位置関連データを収集する際に用いられる機能などを備えてもよい。
データ収集サーバ２０２４は、端末２０２１に対して位置情報データの送信を要求するデータ要求信号を送信し、位置関連データを収集する機能を備えてもよい。
データ収集サーバ２０２４には、データ収集の対象となる端末２０２１と通信を行うためのアドレス又は端末２０２１固有の識別子などの管理情報が事前に登録されている。データ収集サーバ２０２４は、登録されている管理情報に基づいて端末２０２１から位置関連データを収集する。管理情報は、端末２０２１が備えるセンサの種類、端末２０２１が備えるセンサの数、及び端末２０２１が対応する通信方式などの情報を含んでいてもよい。
データ収集サーバ２０２４は、端末２０２１の稼働状態又は現在位置などの情報を端末２０２１から収集してもよい。
管理情報の登録は、クライアント装置２０２６から行われてもよいし、端末２０２１が登録要求をデータ収集サーバ２０２４に送信することで、登録のための処理が開始されてもよい。データ収集サーバ２０２４は、端末２０２１との間の通信を制御する機能を備えてもよい。
データ収集サーバ２０２４と端末２０２１とを結ぶ通信は、ＭＮＯ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｏｐｅｒａｔｏｒ）、或いはＭＶＮＯ（Ｍｏｂｉｌｅ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｏｐｅｒａｔｏｒ）などのサービス事業者が提供する専用回線、又は、ＶＰＮ（Ｖｉｒｔｕａｌ Ｐｒｉｖａｔｅ Ｎｅｔｗｏｒｋ）で構成された仮想の専用回線などであってもよい。この構成によると、端末２０２１とデータ収集サーバ２０２４との間の通信を安全に行うことができる。
データ収集サーバ２０２４は、端末２０２１を認証する機能、又は端末２０２１との間で送受信されるデータを暗号化する機能を備えてもよい。ここで、端末２０２１の認証の処理又はデータの暗号化の処理は、データ収集サーバ２０２４と端末２０２１との間で事前に共有された、端末２０２１に固有の識別子又は複数の端末２０２１を含む端末グループに固有の識別子などを用いて行われる。この識別子とは、例えば、ＳＩＭ（Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ Ｍｏｄｕｌｅ）カードに格納された固有の番号であるＩＭＳＩ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｍｏｂｉｌｅ Ｓｕｂｓｃｒｉｂｅｒ Ｉｄｅｎｔｉｔｙ）などである。認証処理に用いられる識別子とデータの暗号化処理に用いる識別子とは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
データ収集サーバ２０２４と端末２０２１との間の認証又はデータの暗号化の処理は、データ収集サーバ２０２４と端末２０２１との両方が当該処理を実施する機能を備えていれば提供可能であり、中継を行う通信装置２０２２が用いる通信方式に依存しない。よって、端末２０２１が通信方式を用いるかを考慮することなく、共通の認証又は暗号化の処理を用いることができるので、ユーザのシステム構築の利便性が向上する。ただし、中継を行う通信装置２０２２が用いる通信方式に依存しないとは、通信方式に応じて変更することが必須ではないことを意味している。つまり、伝送効率の向上又は安全性の確保の目的で、中継装置が用いる通信方式に応じてデータ収集サーバ２０２４と端末２０２１との間の認証又はデータの暗号化の処理が切り替えられてもよい。
データ収集サーバ２０２４は、端末２０２１から収集する位置関連データの種類及びデータ収集のスケジュールなどのデータ収集ルールを管理するＵＩをクライアント装置２０２６に提供してもよい。これにより、ユーザはクライアント装置２０２６を用いてデータを収集する端末２０２１、並びに、データの収集時間及び頻度などを指定できる。また、データ収集サーバ２０２４は、データを収集したい地図上の領域などを指定し、当該領域に含まれる端末２０２１から位置関連データを収集してもよい。
データ収集ルールを端末２０２１単位で管理する場合、クライアント装置２０２６は、例えば、管理対象となる端末２０２１又はセンサのリストを画面に提示する。ユーザはリストの項目毎にデータの収集の要否又は収集スケジュールなどを設定する。
データを収集したい地図上の領域などを指定する場合、クライアント装置２０２６は、例えば、管理対象となる地域の二次元又は三次元の地図を画面に提示する。ユーザは、表示された地図上でデータを収集する領域を選択する。地図上で選択される領域は、地図上で指定された点を中心とする円形又は矩形の領域であってもよいし、ドラッグ動作で特定可能な円形又は矩形の領域であってもよい。また、クライアント装置２０２６は、都市、都市内のエリア、ブロック、又は主要な道路など予め設定された単位で領域を選択してもよい。また、地図を用いて領域を指定するのではなく、緯度及び経度の数値を入力して領域が設定されてもよいし、入力されたテキスト情報に基づいて導出した候補領域のリストから領域が選択されてもよい。テキスト情報は、例えば、地域、都市、又はランドマークの名前などである。
また、ユーザが一又は複数の端末２０２１を指定して、当該端末２０２１の周囲１００メートルの範囲内などの条件を設定することで、指定領域を動的に変更しながらデータの収集が行われてもよい。
また、クライアント装置２０２６がカメラなどのセンサを備える場合、センサデータから得られたクライアント装置２０２６の実空間での位置に基づいて地図上の領域が指定されてもよい。例えば、クライアント装置２０２６は、センサデータを用いて自己位置を推定し、推定された位置に対応する地図上の点から予め定められた距離、又はユーザが指定した距離の範囲内の領域を、データを収集する領域として指定してもよい。また、クライアント装置２０２６は、センサのセンシング領域、すなわち取得されたセンサデータに対応する領域を、データを収集する領域として指定してもよい。または、クライアント装置２０２６は、ユーザの指定したセンサデータに対応する位置に基づく領域を、データを収集する領域として指定してもよい。センサデータに対応する地図上の領域、又は位置の推定は、クライアント装置２０２６が行ってもよいし、データ収集サーバ２０２４が行ってもよい。
地図上の領域で指定を行う場合、データ収集サーバ２０２４は、各端末２０２１の現在位置情報を収集することで、指定された領域内の端末２０２１を特定し、特定された端末２０２１に対して位置関連データの送信を要求してもよい。また、データ収集サーバ２０２４が領域内の端末２０２１を特定するのではなく、データ収集サーバ２０２４が指定された領域を示す情報を端末２０２１に送信し、端末２０２１が自身が指定された領域内にあるか否かを判定して、指定された領域内にあると判断された場合に位置関連データを送信してもよい。
データ収集サーバ２０２４は、クライアント装置２０２６が実行するアプリケーションにおいて上述したＵＩ（Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）を提供するためのリスト又は地図などのデータをクライアント装置２０２６に送信する。データ収集サーバ２０２４は、リスト又は地図などのデータだけでなく、アプリケーションのプログラムをクライアント装置２０２６に送信してもよい。また、上述したＵＩは、ブラウザで表示可能なＨＴＭＬなどで作成されたコンテンツとして提供されてもよい。なお、地図データなど一部のデータは地図サーバ２０２５などのデータ収集サーバ２０２４以外のサーバから提供されてもよい。
クライアント装置２０２６は、ユーザによる設定ボタンの押下など、入力が完了したことを通知する入力が行われると、入力された情報を設定情報としてデータ収集サーバ２０２４に送信する。データ収集サーバ２０２４は、クライアント装置２０２６から受信した設定情報に基づいて各端末２０２１に対して、位置関連データの要求又は位置関連データの収集ルールを通知する信号を送信し、位置関連データの収集を行う。
次に、三次元又は二次元の地図データに付加された付加情報に基づいて端末２０２１の動作を制御する例について説明する。
本構成では、道路又は駐車場に埋設された無線給電の給電アンテナ又は給電コイルなどの給電部の位置を示すオブジェクト情報が、三次元データに含まれて、又は三次元データに対応付けられて、車又はドローンなどである端末２０２１に提供される。
充電を行うために当該オブジェクト情報を取得した車両又はドローンは、車両が備える充電アンテナ又は充電コイルなどの充電部の位置が、当該オブジェクト情報が示す領域と対向する位置になるよう自動運転で車両自身の位置を移動させ、充電を開始する。なお、自動運転機能を備えていない車両又はドローンの場合は、画面上に表示された画像又は音声などを利用して、移動すべき方向又は行うべき操作を運転手又は操縦者に対して提示される。そして、推定された自己位置に基づいて算出した充電部の位置が、オブジェクト情報で示された領域又は当該領域から所定の距離の範囲内に入った判断されると、運転又は操縦を中止させる内容へと提示する画像又は音声が切り替えられ、充電が開始される。
また、オブジェクト情報は給電部の位置を示す情報ではなく、当該領域内に充電部を配置すると所定の閾値以上の充電効率が得られる領域を示す情報であってもよい。オブジェクト情報の位置は、オブジェクト情報が示す領域の中心の点で表されてもよいし、二次元平面内の領域或いは線、又は、三次元空間内の領域、線或いは平面などで表されてもよい。
この構成によると、ＬｉＤＥＲのセンシングデータ又はカメラで撮影した映像では把握できない給電アンテナの位置を把握することができるので、車などの端末２０２１が備える無線充電用のアンテナと道路などに埋設された無線給電アンテナとの位置合わせをより高精度に行うことができる。その結果、無線充電時の充電速度を短くしたり、充電効率を向上させることができる。
オブジェクト情報は、給電アンテナの以外の対象物であってもよい。例えば、三次元データは、ミリ波無線通信のＡＰの位置などをオブジェクト情報として含む。これにより、端末２０２１は、ＡＰの位置を事前に把握することができるので、当該オブジェクト情報の方向にビームの指向性を向けて通信を開始することができる。その結果、伝送速度の向上、通信開始までの時間の短縮、及び通信可能な期間を延ばすなどの通信品質の向上を実現できる。
オブジェクト情報は、当該オブジェクト情報に対応する対象物のタイプを示す情報を含んでもよい。また、オブジェクト情報は、当該オブジェクト情報の三次元データ上の位置に対応する実空間上の領域内、又は領域から所定の距離の範囲内に端末２０２１が含まれる場合に、端末２０２１が実施すべき処理を示す情報を含んでもよい。
オブジェクト情報は、三次元データを提供するサーバとは異なるサーバから提供されてもよい。オブジェクト情報を三次元データとは別に提供する場合、同一のサービスで使用されるオブジェクト情報が格納されたオブジェクトグループが、対象サービス又は対象機器の種類に応じてそれぞれ別のデータとして提供されてもよい。
オブジェクト情報と組み合わせて用いられる三次元データは、ＷＬＤの点群データであってもよいし、ＳＷＬＤの特徴点データであってもよい。
（実施の形態６）
以下、８分木表現とボクセルのスキャン順について説明する。ボリュームは８分木構造に変換（８分木化）された後、符号化される。８分木構造はノードとリーフとで構成される。各ノードは８つのノード又はリーフを持ち、各リーフはボクセル（ＶＸＬ）情報を持つ。図２２は、複数のボクセルを含むボリュームの構造例を示す図である。図２３は、図２２に示すボリュームを８分木構造に変換した例を示す図である。ここで、図２３に示すリーフのうち、リーフ１、２、３はそれぞれ図２２に示すボクセルＶＸＬ１、ＶＸＬ２、ＶＸＬ３を表し、点群を含むＶＸＬ（以下、有効ＶＸＬ）を表現している。
８分木は、例えば０、１の二値列で表現される。例えば、ノード又は有効ＶＸＬを値１、それ以外を値０とすると、各ノード及びリーフには図２３に示す二値列が割当てられる。そして、幅優先又は深さ優先のスキャン順に応じて、この二値列がスキャンされる。例えば幅優先でスキャンされた場合、図２４のＡに示す二値列が得られる。深さ優先でスキャンした場合は図２４のＢに示す二値列が得られる。このスキャンにより得られた二値列はエントロピー符号化によって符号化され情報量が削減される。
次に、８分木表現における深度情報について説明する。８分木表現における深度は、ボリューム内に含まれるポイントクラウド情報を、どの粒度まで保持するかをコントロールするために使用される。深度を大きく設定すると、より細かいレベルまでポイントクラウド情報を再現することができるが、ノード及びリーフを表現するためのデータ量が増える。逆に深度を小さく設定すると、データ量が減少するが、複数の異なる位置及び色の異なるポイントクラウド情報が同一位置かつ同一色であるとみなされるため、本来のポイントクラウド情報が持つ情報を失うことになる。
例えば、図２５は、図２３に示す深度＝２の８分木を、深度＝１の８分木で表現した例を示す図である。図２５に示す８分木は図２３に示す８分木よりデータ量が少なくなる。つまり、図２５に示す８分木は図２５に示す８分木より二値列化後のビット数が少ない。ここで、図２３に示すリーフ１とリーフ２が図２４に示すリーフ１で表現されることになる。つまり、図２３に示すリーフ１とリーフ２とが異なる位置であったという情報が失われる。
図２６は、図２５に示す８分木に対応するボリュームを示す図である。図２２に示すＶＸＬ１とＶＸＬ２が図２６に示すＶＸＬ１２に対応する。この場合、三次元データ符号化装置は、図２６に示すＶＸＬ１２の色情報を、図２２に示すＶＸＬ１とＶＸＬ２との色情報から生成する。例えば、三次元データ符号化装置は、ＶＸＬ１とＶＸＬ２との色情報の平均値、中間値、又は重み平均値などをＶＸＬ１２の色情報として算出する。このように、三次元データ符号化装置は、８分木の深度を変えることで、データ量の削減を制御してもよい。
三次元データ符号化装置は、８分木の深度情報を、ワールド単位、スペース単位、及びボリューム単位のいずれの単位で設定しても構わない。またその際、三次元データ符号化装置は、ワールドのヘッダ情報、スペースのヘッダ情報、又はボリュームのヘッダ情報に深度情報を付加してもよい。また、時間の異なる全てのワールド、スペース、及びボリュームで深度情報して同一の値を使用してもよい。この場合、三次元データ符号化装置は、全時間のワールドを管理するヘッダ情報に深度情報を付加してもよい。
（実施の形態７）
三次元点群の情報は、位置情報（ｇｅｏｍｅｔｒｙ）と属性情報（ａｔｔｒｉｂｕｔｅ）とを含む。位置情報は、ある点を基準とした座標（ｘ座標、ｙ座標、ｚ座標）を含む。位置情報を符号化する場合は、各三次元点の座標を直接符号化する代わりに、各三次元点の位置を８分木表現で表現し、８分木の情報を符号化することで符号量を削減する方法が用いられる。
一方、属性情報は、各三次元点の色情報（ＲＧＢ、ＹＵＶなど）、反射率、及び法線ベクトルなどを示す情報を含む。例えば、三次元データ符号化装置は、属性情報を、位置情報とは別の符号化方法を用いて符号化することができる。
本実施の形態では属性情報の符号化方法について説明する。なお、本実施の形態では属性情報の値として整数値を用いて説明する。例えば色情報ＲＧＢ又はＹＵＶの各色成分が８ｂｉｔ精度である場合、各色成分は０～２５５の整数値をとる。反射率の値が１０ｂｉｔ精度である場合、反射率の値は０～１０２３の整数値をとる。なお、三次元データ符号化装置は、属性情報のビット精度が小数精度である場合、属性情報の値が整数値になるように、当該値にスケール値を乗じてから整数値に丸めてもよい。なお、三次元データ符号化装置は、このスケール値をビットストリームのヘッダ等に付加してもよい。
三次元点の属性情報の符号化方法として、三次元点の属性情報の予測値を算出し、元の属性情報の値と予測値との差分（予測残差）を符号化することが考えられる。例えば、三次元点ｐの属性情報の値がＡｐであり、予測値がＰｐである場合、三次元データ符号化装置は、その差分絶対値Ｄｉｆｆｐ＝｜Ａｐ－Ｐｐ｜を符号化する。この場合、予測値Ｐｐを高精度に生成することができれば、差分絶対値Ｄｉｆｆｐの値が小さくなる。よって、例えば、値が小さい程発生ビット数が小さくなる符号化テーブルを用いて差分絶対値Ｄｉｆｆｐをエントロピー符号化することで符号量を削減することができる。
属性情報の予測値を生成する方法として、符号化対象の対象三次元点の周囲にある別の三次元点である参照三次元点の属性情報を用いることが考えられる。ここで参照三次元点とは、対象三次元点から予め定められた距離範囲内にある三次元点である。例えば、対象三次元点ｐ＝（ｘ１，ｙ１，ｚ１）と三次元点ｑ＝（ｘ２，ｙ２，ｚ２）とが存在する場合、三次元データ符号化装置は、（式Ａ１）に示す三次元点ｐと三次元点ｑとのユークリッド距離ｄ（ｐ、ｑ）を算出する。
Figure 0007626708000001
三次元データ符号化装置は、ユークリッド距離ｄ（ｐ、ｑ）が予め定められた閾値ＴＨｄより小さい場合、三次元点ｑの位置が対象三次元点ｐの位置に近いと判定し、対象三次元点ｐの属性情報の予測値の生成に三次元点ｑの属性情報の値を利用すると判定する。なお、距離算出方法は別の方法でもよく、例えばマハラノビス距離等が用いられてもよい。また、三次元データ符号化装置は、対象三次元点から予め定められた距離範囲外の三次元点を予測処理に用いないと判定してもよい。例えば、三次元点ｒが存在し、対象三次元ｐと三次元点ｒとの距離ｄ（ｐ、ｒ）が閾値ＴＨｄ以上である場合、三次元データ符号化装置は、三次元点ｒを予測に用いないと判定してもよい。なお、三次元データ符号化装置は、閾値ＴＨｄを示す情報を、ビットストリームのヘッダ等に付加してもよい。
図２７は、三次元点の例を示す図である。この例では、対象三次元点ｐと三次元点ｑとの距離ｄ（ｐ、ｑ）が閾値ＴＨｄより小さい。よって、三次元データ符号化装置は、三次元点ｑを対象三次元点ｐの参照三次元点と判定し、対象三次元ｐの属性情報Ａｐの予測値Ｐｐの生成に三次元点ｑの属性情報Ａｑの値を利用すると判定する。
一方、対象三次元点ｐと三次元点ｒとの距離ｄ（ｐ、ｒ）は、閾値ＴＨｄ以上である。よって、三次元データ符号化装置は、三次元点ｒを対象三次元点ｐの参照三次元点でないと判定し、対象三次元点ｐの属性情報Ａｐの予測値Ｐｐの生成に三次元点ｒの属性情報Ａｒの値を利用しないと判定する。
また、三次元データ符号化装置は、対象三次元点の属性情報を予測値を用いて符号化する場合、既に属性情報を符号化及び復号済みの三次元点を参照三次元点として利用する。同様に、三次元データ復号装置は、復号対象の対象三次元点の属性情報を予測値を用いて復号する場合、既に属性情報を復号済みの三次元点を参照三次元点として利用する。これにより、符号化時と復号時とで同一の予測値を生成することができるので、符号化で生成した三次元点のビットストリームを復号側で正しく復号することができる。
また、三次元点の属性情報を符号化する場合に、三次元点の位置情報を用いて各三次元点を複数階層に分類してから符号化することが考えられる。ここで、分類した各階層をＬｏＤ（Ｌｅｖｅｌ ｏｆ Ｄｅｔａｉｌ）と呼ぶ。ＬｏＤの生成方法について図２８を用いて説明する。
まず、三次元データ符号化装置は、初期点ａ０を選択し、ＬｏＤ０に割当てる。次に、三次元データ符号化装置は、点ａ０からの距離がＬｏＤ０の閾値Ｔｈｒｅｓ＿ＬｏＤ［０］より大きい点ａ１を抽出しＬｏＤ０に割当てる。次に、三次元データ符号化装置は、点ａ１からの距離がＬｏＤ０の閾値Ｔｈｒｅｓ＿ＬｏＤ［０］より大きい点ａ２を抽出しＬｏＤ０に割当てる。このように、三次元データ符号化装置は、ＬｏＤ０内の各点の間の距離が閾値Ｔｈｒｅｓ＿ＬｏＤ［０］より大きくなるようにＬｏＤ０を構成する。
次に、三次元データ符号化装置は、まだＬｏＤが未割当ての点ｂ０を選択し、ＬｏＤ１に割当てる。次に、三次元データ符号化装置は、点ｂ０からの距離がＬｏＤ１の閾値Ｔｈｒｅｓ＿ＬｏＤ［１］より大きく、ＬｏＤが未割当ての点ｂ１を抽出しＬｏＤ１に割当てる。次に、三次元データ符号化装置は、点ｂ１からの距離がＬｏＤ１の閾値Ｔｈｒｅｓ＿ＬｏＤ［１］より大きく、ＬｏＤが未割当ての点ｂ２を抽出しＬｏＤ１に割当てる。このように、三次元データ符号化装置は、ＬｏＤ１内の各点の間の距離が閾値Ｔｈｒｅｓ＿ＬｏＤ［１］より大きくなるようにＬｏＤ１を構成する。
次に、三次元データ符号化装置は、まだＬｏＤが未割当ての点ｃ０を選択し、ＬｏＤ２に割当てる。次に、三次元データ符号化装置は、点ｃ０からの距離がＬｏＤ２の閾値Ｔｈｒｅｓ＿ＬｏＤ［２］より大きく、ＬｏＤが未割当ての点ｃ１を抽出しＬｏＤ２に割当てる。次に、三次元データ符号化装置は、点ｃ１からの距離がＬｏＤ２の閾値Ｔｈｒｅｓ＿ＬｏＤ［２］より大きく、ＬｏＤが未割当ての点ｃ２を抽出しＬｏＤ２に割当てる。このように、三次元データ符号化装置は、ＬｏＤ２内の各点の間の距離が閾値Ｔｈｒｅｓ＿ＬｏＤ［２］より大きくなるようにＬｏＤ２を構成する。例えば、図２９に示すように、各ＬｏＤの閾値Ｔｈｒｅｓ＿ＬｏＤ［０］、Ｔｈｒｅｓ＿ＬｏＤ［１］、及びＴｈｒｅｓ＿ＬｏＤ［２］が設定される。
また、三次元データ符号化装置は、各ＬｏＤの閾値を示す情報を、ビットストリームのヘッダ等に付加してもよい。例えば、図２９に示す例の場合、三次元データ符号化装置は、閾値Ｔｈｒｅｓ＿ＬｏＤ［０］、Ｔｈｒｅｓ＿ＬｏＤ［１］、及びＴｈｒｅｓ＿ＬｏＤ［２］をヘッダに付加してもよい。
また、三次元データ符号化装置は、ＬｏＤの最下層にＬｏＤが未割当ての三次元点全てを割当ててもよい。この場合、三次元データ符号化装置は、ＬｏＤの最下層の閾値をヘッダに付加しないことでヘッダの符号量を削減できる。例えば、図２９に示す例の場合、三次元データ符号化装置は、閾値Ｔｈｒｅｓ＿ＬｏＤ［０］とＴｈｒｅｓ＿ＬｏＤ［１］をヘッダに付加し、Ｔｈｒｅｓ＿ＬｏＤ［２］をヘッダに付加しない。この場合、三次元データ復号装置は、Ｔｈｒｅｓ＿ＬｏＤ［２］の値０と推定してもよい。また、三次元データ符号化装置は、ＬｏＤの階層数をヘッダに付加してもよい。これにより、三次元データ復号装置は、ＬｏＤの階層数を用いて最下層のＬｏＤを判定できる。
また、ＬｏＤの各層の閾値の値を図２９に示すように上位層ほど大きく設定することで、上位層（ＬｏＤ０に近い層）ほど三次元点間の距離が離れた疎点群（ｓｐａｒｓｅ）となり、下位層ほど三次元点間の距離が近い密点群（ｄｅｎｓｅ）となる。なお、図２９に示す例では、ＬｏＤ０が最上位層である。
また、各ＬｏＤを設定する際の初期三次元点の選択方法は、位置情報符号化時の符号化順に依存してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、ＬｏＤ０の初期点ａ０として、位置情報符号化時に最初に符号化された三次元点を選択し、初期点ａ０を基点に、点ａ１、点ａ２を選択してＬｏＤ０を構成する。そして、三次元データ符号化装置は、ＬｏＤ１の初期点ｂ０として、ＬｏＤ０に属していない三次元点の中で、最も早く位置情報が符号化された三次元点を選択してもよい。つまり、三次元データ符号化装置は、ＬｏＤｎの初期点ｎ０として、ＬｏＤｎの上層（ＬｏＤ０～ＬｏＤｎ－１）に属していない三次元点の中で、最も早く位置情報が符号化された三次元点を選択してもよい。これにより、三次元データ復号装置は、復号時に同様の初期点選択方法を用いることで、符号化時と同一のＬｏＤを構成できるので、ビットストリームを適切に復号できる。具体的には、三次元データ復号装置は、ＬｏＤｎの初期点ｎ０として、ＬｏＤｎの上層に属していない三次元点の中で、最も早く位置情報が復号された三次元点を選択する。
以下、三次元点の属性情報の予測値を、ＬｏＤの情報を用いて生成する手法について説明する。例えば、三次元データ符号化装置は、ＬｏＤ０に含まれる三次元点から順に符号化する場合、ＬｏＤ１に含まれる対象三次元点を、ＬｏＤ０及びＬｏＤ１に含まれる符号化かつ復号済み（以下、単に「符号化済み」とも記す）の属性情報を用いて生成する。このように、三次元データ符号化装置は、ＬｏＤｎに含まれる三次元点の属性情報の予測値を、ＬｏＤｎ’（ｎ’＜＝ｎ）に含まれる符号化済みの属性情報を用いて生成する。つまり、三次元データ符号化装置は、ＬｏＤｎに含まれる三次元点の属性情報の予測値の算出に、ＬｏＤｎの下層に含まれる三次元点の属性情報を用いない。
例えば、三次元データ符号化装置は、三次元点の属性情報の予測値を、符号化対象の対象三次元点の周辺の符号化済みの三次元点のうち、Ｎ個以下の三次元点の属性値の平均を算出することで生成する。また、三次元データ符号化装置は、Ｎの値を、ビットストリームのヘッダ等に付加してもよい。なお、三次元データ符号化装置は、Ｎの値を三次元点毎に変更し、三次元点毎にＮの値を付加してもよい。これにより、三次元点毎に適切なＮを選択することができるので、予測値の精度を向上できる。よって、予測残差を小さくできる。また、三次元データ符号化装置は、Ｎの値をビットストリームのヘッダに付加し、ビットストリーム内でＮの値を固定してもよい。これにより、三次元点毎にＮの値を符号化、又は復号する必要がなくなるので、処理量を削減できる。また、三次元データ符号化装置は、ＬｏＤ毎にＮの値を別々に符号化してもよい。これによりＬｏＤ毎に適切なＮを選択することで符号化効率を向上できる。
または、三次元データ符号化装置は、三次元点の属性情報の予測値を、周囲の符号化済みのＮ個の三次元点の属性情報の重み付け平均値により算出してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、対象三次元点と周囲のＮ個の三次元点とのそれぞれの距離情報を用いて重みを算出する。
三次元データ符号化装置は、ＬｏＤ毎にＮの値を別々に符号化する場合、例えばＬｏＤの上位層ほどＮの値を大きく設定し、下位層ほどＮの値を小さく設定する。ＬｏＤの上位層では属する三次元点間の距離が離れるため、Ｎの値を大きく設定して複数の周囲の三次元点を選択して平均化することで予測精度を向上できる可能性がある。また、ＬｏＤの下位層では属する三次元点間の距離が近いため、Ｎの値を小さく設定して平均化の処理量を抑えつつ、効率的な予測を行うことが可能となる。
図３０は、予測値に用いる属性情報の例を示す図である。上述したように、ＬｏＤＮに含まれる点Ｐの予測値は、ＬｏＤＮ’（Ｎ’＜＝Ｎ）に含まれる符号化済みの周囲点Ｐ’を用いて生成される。ここで、周囲点Ｐ’は、点Ｐとの距離に基づき選択される。例えば、図３０に示す点ｂ２の属性情報の予測値は、点ａ０、ａ１、ａ２、ｂ０、ｂ１の属性情報を用いて生成される。
上述したＮの値に応じて、選択される周囲点は変化する。例えばＮ＝５の場合は点ｂ２の周囲点としてａ０、ａ１、ａ２、ｂ０、ｂ１が選択される。Ｎ＝４の場合は距離情報を元に点ａ０、ａ１、ａ２、ｂ１を選択される。
予測値は、距離依存の重み付け平均により算出される。例えば、図３０に示す例では、点ａ２の予測値ａ２ｐは、（式Ａ２）及び（式Ａ３）に示すように、点ａ０及び点ａ１の属性情報の重み付け平均により算出される。なお、Ａｉは点ａｉの属性情報の値である。
Figure 0007626708000002
また、点ｂ２の予測値ｂ２ｐは、（式Ａ４）～（式Ａ６）に示すように、点ａ０、ａ１、ａ２、ｂ０、ｂ１の属性情報の重み付け平均により算出される。なお、Ｂｉは点ｂｉの属性情報の値である。
Figure 0007626708000003
また、三次元データ符号化装置は、三次元点の属性情報の値と、周囲点から生成した予測値との差分値（予測残差）を算出し、算出した予測残差を量子化してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、予測残差を量子化スケール（量子化ステップとも呼ぶ）で除算することで量子化を行う。この場合、量子化スケールが小さいほど量子化によって発生しうる誤差（量子化誤差）が小さくなる。逆に量子化スケールが大きいほど量子化誤差は大きくなる。
なお、三次元データ符号化装置は、使用する量子化スケールをＬｏＤ毎に変えてもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、上位層ほど量子化スケールを小さくし、下位層ほど量子化スケールを大きくする。上位層に属する三次元点の属性情報の値は、下位層に属する三次元点の属性情報の予測値として使用される可能性があるため、上位層の量子化スケールを小さくして上位層で発生しうる量子化誤差を抑え、予測値の精度を高めることで符号化効率を向上できる。なお、三次元データ符号化装置は、ＬｏＤ毎に使用する量子化スケールをヘッダ等に付加してもよい。これにより、三次元データ復号装置は、正しく量子化スケールを復号できるので、ビットストリームを適切に復号できる。
また、三次元データ符号化装置は、量子化後の予測残差である符号付整数値（符号付量子化値）を符号なし整数値（符号なし量子化値）に変換してもよい。これにより予測残差をエントロピー符号化する場合に、負の整数の発生を考慮する必要がなくなる。なお、三次元データ符号化装置は、必ずしも符号付整数値を符号なし整数値に変換する必要はなく、例えば符号ビットを別途エントロピー符号化してもよい。
予測残差は、元の値から予測値を減算することにより算出される。例えば、点ａ２の予測残差ａ２ｒは、（式Ａ７）に示すように、点ａ２の属性情報の値Ａ２から、点ａ２の予測値ａ２ｐを減算することで算出される。点ｂ２の予測残差ｂ２ｒは、（式Ａ８）に示すように、点ｂ２の属性情報の値Ｂ２から、点ｂ２の予測値ｂ２ｐを減算することで算出される。
ａ２ｒ＝Ａ２－ａ２ｐ ・・・（式Ａ７）
ｂ２ｒ＝Ｂ２－ｂ２ｐ ・・・（式Ａ８）
また、予測残差は、ＱＳ（量子化ステップ（Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ Ｓｔｅｐ））で除算されることで量子化される。例えば、点ａ２の量子化値ａ２ｑは、（式Ａ９）により算出される。点ｂ２の量子化値ｂ２ｑは、（式Ａ１０）により算出される。ここで、ＱＳ＿ＬｏＤ０は、ＬｏＤ０用のＱＳであり、ＱＳ＿ＬｏＤ１は、ＬｏＤ１用のＱＳである。つまり、ＬｏＤに応じてＱＳが変更されてもよい。
ａ２ｑ＝ａ２ｒ／ＱＳ＿ＬｏＤ０ ・・・（式Ａ９）
ｂ２ｑ＝ｂ２ｒ／ＱＳ＿ＬｏＤ１ ・・・（式Ａ１０）
また、三次元データ符号化装置は、以下のように、上記量子化値である符号付整数値を符号なし整数値に変換する。三次元データ符号化装置は、符号付整数値ａ２ｑが０より小さい場合、符号なし整数値ａ２ｕを－１－（２×ａ２ｑ）に設定する。三次元データ符号化装置は、符号付整数値ａ２ｑが０以上の場合、符号なし整数値ａ２ｕを２×ａ２ｑに設定する。
同様に、三次元データ符号化装置は、符号付整数値ｂ２ｑが０より小さい場合、符号なし整数値ｂ２ｕを－１－（２×ｂ２ｑ）に設定する。三次元データ符号化装置は、符号付整数値ｂ２ｑが０以上の場合、符号なし整数値ｂ２ｕを２×ｂ２ｑに設定する。
また、三次元データ符号化装置は、量子化後の予測残差（符号なし整数値）を、エントロピー符号化によって符号化してもよい。例えば符号なし整数値を二値化したうえで、二値の算術符号化を適用してもよい。
なお、この場合、三次元データ符号化装置は、予測残差の値に応じて二値化方法を切替えてもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、予測残差ｐｕが閾値Ｒ＿ＴＨより小さい場合は、閾値Ｒ＿ＴＨを表現するために必要な固定ビット数で予測残差ｐｕを二値化する。また、三次元データ符号化装置は、予測残差ｐｕが閾値Ｒ＿ＴＨ以上の場合は、閾値Ｒ＿ＴＨの二値化データと（ｐｕ－Ｒ＿ＴＨ）の値を指数ゴロム（Ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ－Ｇｏｌｏｍｂ）等を用いて二値化する。
例えば、三次元データ符号化装置は、閾値Ｒ＿ＴＨが６３であり、予測残差ｐｕが６３より小さい場合は、予測残差ｐｕを６ｂｉｔで二値化する。また、三次元データ符号化装置は、予測残差ｐｕが６３以上である場合は、閾値Ｒ＿ＴＨの二値データ（１１１１１１）と（ｐｕ－６３）とを指数ゴロムを用いて二値化することで算術符号化を行う。
より具体的な例では、三次元データ符号化装置は、予測残差ｐｕが３２である場合、６ｂｉｔの二値データ（１０００００）を生成し、このビット列を算術符号化する。また、三次元データ符号化装置は、予測残差ｐｕが６６の場合、閾値Ｒ＿ＴＨの二値データ（１１１１１１）と値３（６６－６３）を指数ゴロムで表したビット列（００１００）とを生成し、このビット列（１１１１１１＋００１００）を算術符号化する。
このように、三次元データ符号化装置は、予測残差の大きさに応じて二値化の方法を切替えることで、予測残差が大きくなった場合の二値化ビット数の急激な増加を抑えながら符号化することが可能となる。なお、三次元データ符号化装置は、閾値Ｒ＿ＴＨをビットストリームのヘッダ等に付加してもよい。
例えば、高ビットレートで符号化が行われる場合、つまり、量子化スケールが小さい場合、量子化誤差が小さく予測精度が高くなり、結果として予測残差が大きくならない可能性がある。よって、この場合には、三次元データ符号化装置は、閾値Ｒ＿ＴＨを大きく設定する。これにより、閾値Ｒ＿ＴＨの二値化データを符号化する可能性が低くなり、符号化効率が向上する。逆に、低ビットレートで符号化が行われる場合、つまり、量子化スケールが大きい場合、量子化誤差が大きく予測精度が悪くなり、結果として予測残差が大きくなる可能性がある。よって、この場合には、三次元データ符号化装置は、閾値Ｒ＿ＴＨを小さく設定する。これにより、二値化データの急激なビット長増加を防ぐことができる。
また、三次元データ符号化装置は、ＬｏＤ毎に閾値Ｒ＿ＴＨを切り替え、ＬｏＤ毎の閾値Ｒ＿ＴＨをヘッダ等に付加してもよい。つまり、三次元データ符号化装置は、ＬｏＤ毎に二値化の方法を切替えてもよい。例えば、上位層では三次元点間の距離が遠いため、予測精度が悪く結果として予測残差が大きくなる可能性がある。よって、三次元データ符号化装置は、上位層に対しては閾値Ｒ＿ＴＨを小さく設定することで二値化データの急激なビット長増加を防ぐ。また、下位層では三次元点間の距離が近いため、予測精度が高く結果として予測残差が小さくなる可能性がある。よって、三次元データ符号化装置は、階層に対しては閾値Ｒ＿ＴＨを大きく設定することで符号化効率を向上する。
図３１は、指数ゴロム符号の一例を示す図であって、二値化前の値（多値）と、二値化後のビット（符号）との関係を示す図である。なお、図３１に示す０と１とを反転させてもよい。
また、三次元データ符号化装置は、予測残差の二値化データに算術符号化を適用する。これにより、符号化効率を向上できる。なお、算術符号化の適用時に、二値化データのうち、ｎビットで二値化した部分であるｎビット符号（ｎ－ｂｉｔ ｃｏｄｅ）と、指数ゴロムを用いて二値化した部分である残り符号（ｒｅｍａｉｎｉｎｇ ｃｏｄｅ）とで、各ビットの０と１の出現確率の傾向は異なる可能性がある。よって、三次元データ符号化装置は、ｎビット符号と残り符号とで、算術符号化の適用方法を切替えてもよい。
例えば、三次元データ符号化装置は、ｎビット符号に対しては、ビット毎に異なる符号化テーブル（確率テーブル）を用いて算術符号化を行う。この際、三次元データ符号化装置は、ビット毎に使用する符号化テーブルの数を変えてもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、ｎビット符号の先頭ビットｂ０には１個の符号化テーブルを用いて算術符号化を行う。また、三次元データ符号化装置は、次のビットｂ１に対しては２個の符号化テーブルを用いる。また、三次元データ符号化装置は、ｂ０の値（０又は１）に応じてビットｂ１の算術符号化に用いる符号化テーブルを切替える。同様に、三次元データ符号化装置は、更に次のビットｂ２に対しては４個の符号化テーブルを用いる。また、三次元データ符号化装置は、ｂ０及びｂ１の値（０～３）に応じて、ビットｂ２の算術符号化に用いる符号化テーブルを切替える。
このように、三次元データ符号化装置は、ｎビット符号の各ビットｂｎ－１を算術符号化する際に、２ｎ－１個の符号化テーブルを用いる。また、三次元データ符号化装置は、ｂｎ－１より前のビットの値（発生パターン）に応じて、使用する符号化テーブルを切替える。これにより、三次元データ符号化装置は、ビット毎に適切な符号化テーブルを使用できるので、符号化効率を向上できる。
なお、三次元データ符号化装置は、各ビットで使用する符号化テーブルの数を削減してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、各ビットｂｎ－１を算術符号化する際に、ｂｎ－１より前のｍビット（ｍ＜ｎ－１）の値（発生パターン）に応じて２ｍ個の符号化テーブルを切替えてもよい。これにより各ビットで使用する符号化テーブルの数を抑えつつ、符号化効率を向上できる。なお、三次元データ符号化装置は、各符号化テーブルにおける０と１の発生確率を、実際に発生した二値化データの値に応じて更新してもよい。また、三次元データ符号化装置は、一部のビットの符号化テーブルにおける０と１の発生確率を固定化してもよい。これにより、発生確率の更新回数を抑制できるので処理量を削減できる。
例えば、ｎビット符号がｂ０ｂ１ｂ２…ｂｎ－１である場合、ｂ０用の符号化テーブルは１個（ＣＴｂ０）である。ｂ１用の符号化テーブルは２個（ＣＴｂ１０、ＣＴｂ１１）である。また、ｂ０の値（０～１）に応じて使用する符号化テーブルが切替えられる。ｂ２用の符号化テーブルは、４個（ＣＴｂ２０、ＣＴｂ２１、ＣＴｂ２２、ＣＴｂ２３）である。また、ｂ０及びｂ１の値（０～３）に応じて使用する符号化テーブルが切替えられる。ｂｎ－１用の符号化テーブルは２ｎ－１個（ＣＴｂｎ０、ＣＴｂｎ１、…、ＣＴｂｎ（２ｎ－１－１））である。また、ｂ０ｂ１…ｂｎ－２の値（０～２ｎ－１－１）に応じて使用する符号化テーブルを切替えられる。
なお、三次元データ符号化装置は、ｎビット符号に対しては、二値化せずに０～２ｎ－１の値を設定するｍ－ａｒｙによる算術符号化（ｍ＝２ｎ）を適用してもよい。また、三次元データ符号化装置が、ｎビット符号をｍ－ａｒｙで算術符号化する場合は、三次元データ復号装置もｍ－ａｒｙの算術復号によりｎビット符号を復元してもよい。
図３２は、例えば、残り符号が指数ゴロム符号の場合の処理を説明するための図である。指数ゴロムを用いて二値化した部分である残り符号は、図３２に示すようにｐｒｅｆｉｘ部とｓｕｆｆｉｘ部とを含む。例えば、三次元データ符号化装置は、ｐｒｅｆｉｘ部とｓｕｆｆｉｘ部とで符号化テーブルを切替える。つまり、三次元データ符号化装置は、ｐｒｅｆｉｘ部に含まれる各ビットを、ｐｒｅｆｉｘ用の符号化テーブルを用いて算術符号化し、ｓｕｆｆｉｘ部に含まれる各ビットを、ｓｕｆｆｉｘ用の符号化テーブルを用いて算術符号化する。
なお、三次元データ符号化装置は、各符号化テーブルにおける０と１の発生確率を、実際に発生した二値化データの値に応じて更新してもよい。または、三次元データ符号化装置は、どちらかの符号化テーブルにおける０と１の発生確率を固定化してもよい。これにより、発生確率の更新回数を抑制できるので処理量を削減できる。例えば、三次元データ符号化装置は、ｐｒｅｆｉｘ部に対して発生確率を更新し、ｓｕｆｆｉｘ部に対して発生確率を固定化してもよい。
また、三次元データ符号化装置は、量子化後の予測残差を、逆量子化及び再構成することで復号し、復号した予測残差である復号値を符号化対象の三次元点以降の予測に利用する。具体的には、三次元データ符号化装置は、量子化後の予測残差（量子化値）に量子化スケールを乗算することで逆量子化値を算出し、逆量子化値と予測値とを加算して復号値（再構成値）を得る。
例えば、点ａ２の逆量子化値ａ２ｉｑは、点ａ２の量子化値ａ２ｑを用いて（式Ａ１１）により算出される。点ｂ２の逆量子化値ｂ２ｉｑは、点ｂ２の量子化値ｂ２ｑを用いて（式Ａ１２）により算出される。ここで、ＱＳ＿ＬｏＤ０は、ＬｏＤ０用のＱＳであり、ＱＳ＿ＬｏＤ１は、ＬｏＤ１用のＱＳである。つまり、ＬｏＤに応じてＱＳが変更されてもよい。
ａ２ｉｑ＝ａ２ｑ×ＱＳ＿ＬｏＤ０ ・・・（式Ａ１１）
ｂ２ｉｑ＝ｂ２ｑ×ＱＳ＿ＬｏＤ１ ・・・（式Ａ１２）
例えば、点ａ２の復号値ａ２ｒｅｃは、（式Ａ１３）に示すように、点ａ２の逆量子化値ａ２ｉｑに、点ａ２の予測値ａ２ｐを加算することで算出される。点ｂ２の復号値ｂ２ｒｅｃは、（式Ａ１４）に示すように、点ｂ２の逆量子化値ｂ２ｉｑに、点ｂ２の予測値ｂ２ｐを加算することで算出される。
ａ２ｒｅｃ＝ａ２ｉｑ＋ａ２ｐ ・・・（式Ａ１３）
ｂ２ｒｅｃ＝ｂ２ｉｑ＋ｂ２ｐ ・・・（式Ａ１４）
以下、本実施の形態に係るビットストリームのシンタックス例を説明する。図３３は、本実施の形態に係る属性ヘッダ（ａｔｔｒｉｂｕｔｅ＿ｈｅａｄｅｒ）のシンタックス例を示す図である。属性ヘッダは、属性情報のヘッダ情報である。図３３に示すように、属性ヘッダは、階層数情報（ＮｕｍＬｏＤ）と、三次元点数情報（ＮｕｍＯｆＰｏｉｎｔ［ｉ］）と、階層閾値（Ｔｈｒｅｓ＿Ｌｏｄ［ｉ］）と、周囲点数情報（ＮｕｍＮｅｉｇｈｏｒＰｏｉｎｔ［ｉ］）と、予測閾値（ＴＨｄ［ｉ］）と、量子化スケール（ＱＳ［ｉ］）と、二値化閾値（Ｒ＿ＴＨ［ｉ］）とを含む。
階層数情報（ＮｕｍＬｏＤ）は、用いられるＬｏＤの階層数を示す。
三次元点数情報（ＮｕｍＯｆＰｏｉｎｔ［ｉ］）は、階層ｉに属する三次元点の数を示す。なお、三次元データ符号化装置は、三次元点の総数を示す三次元点総数情報（ＡｌｌＮｕｍＯｆＰｏｉｎｔ）を別のヘッダに付加してもよい。この場合、三次元データ符号化装置は、最下層に属する三次元点の数を示すＮｕｍＯｆＰｏｉｎｔ［ＮｕｍＬｏＤ－１］をヘッダに付加しなくてもよい。この場合、三次元データ復号装置は、（式Ａ１５）によりＮｕｍＯｆＰｏｉｎｔ［ＮｕｍＬｏＤ－１］を算出できる。これにより、ヘッダの符号量を削減できる。
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階層閾値（Ｔｈｒｅｓ＿Ｌｏｄ［ｉ］）は、階層ｉの設定に用いられる閾値である。三次元データ符号化装置及び三次元データ復号装置は、ＬｏＤｉ内の各点の間の距離が閾値Ｔｈｒｅｓ＿ＬｏＤ［ｉ］より大きくなるようにＬｏＤｉを構成する。また、三次元データ符号化装置は、Ｔｈｒｅｓ＿Ｌｏｄ［ＮｕｍＬｏＤ－１］（最下層）の値をヘッダに付加しなくてもよい。この場合、三次元データ復号装置は、Ｔｈｒｅｓ＿Ｌｏｄ［ＮｕｍＬｏＤ－１］の値を０と推定する。これによりヘッダの符号量を削減できる。
周囲点数情報（ＮｕｍＮｅｉｇｈｏｒＰｏｉｎｔ［ｉ］）は、階層ｉに属する三次元点の予測値の生成に用いる周囲の点数の上限値を示す。三次元データ符号化装置は、周囲の点数ＭがＮｕｍＮｅｉｇｈｏｒＰｏｉｎｔ［ｉ］に満たない場合（Ｍ＜ＮｕｍＮｅｉｇｈｏｒＰｏｉｎｔ［ｉ］）は、Ｍ個の周囲の点数を用いて予測値を算出してもよい。また、三次元データ符号化装置は、各ＬｏＤでＮｕｍＮｅｉｇｈｏｒＰｏｉｎｔ［ｉ］の値を分ける必要がない場合は、全てのＬｏＤで使用される１個の周囲点数情報（ＮｕｍＮｅｉｇｈｏｒＰｏｉｎｔ）をヘッダに付加してもよい。
予測閾値（ＴＨｄ［ｉ］）は、階層ｉにて符号化又は復号対象の対象三次元点の予測に用いる周囲の三次元点と対象三次元点との距離の上限値を示す。三次元データ符号化装置及び三次元データ復号装置は、対象三次元点からの距離がＴＨｄ［ｉ］より離れている三次元点を予測に用いない。なお、三次元データ符号化装置は、各ＬｏＤでＴＨｄ［ｉ］の値を分ける必要がない場合は、全てのＬｏＤで使用される１個の予測閾値（ＴＨｄ）をヘッダに付加してもよい。
量子化スケール（ＱＳ［ｉ］）は、階層ｉの量子化及び逆量子化で用いられる量子化スケールを示す。
二値化閾値（Ｒ＿ＴＨ［ｉ］）は、階層ｉに属する三次元点の予測残差の二値化方法を切替えるための閾値である。例えば、三次元データ符号化装置は、予測残差が閾値Ｒ＿ＴＨより小さい場合は、固定ビット数で予測残差ｐｕを二値化し、予測残差が閾値Ｒ＿ＴＨ以上の場合は、閾値Ｒ＿ＴＨの二値化データと（ｐｕ－Ｒ＿ＴＨ）の値を指数ゴロムを用いて二値化する。なお、各ＬｏＤでＲ＿ＴＨ［ｉ］の値を切替える必要がない場合は、三次元データ符号化装置は、全てのＬｏＤで使用される１個の二値化閾値（Ｒ＿ＴＨ）をヘッダに付加してもよい。
なお、Ｒ＿ＴＨ［ｉ］はｎｂｉｔで表せる最大値であってもよい。例えば６ｂｉｔではＲ＿ＴＨは６３であり、８ｂｉｔではＲ＿ＴＨは２５５である。また、三次元データ符号化装置は、二値化閾値としてｎｂｉｔで表せる最大値を符号化する代わりに、ビット数を符号化してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、Ｒ＿ＴＨ［ｉ］＝６３の場合は値６を、Ｒ＿ＴＨ［ｉ］＝２５５の場合は値８をヘッダに付加してもよい。また、三次元データ符号化装置は、Ｒ＿ＴＨ［ｉ］を表すビット数の最小値（最小ビット数）を定義し、最小値からの相対ビット数をヘッダに付加してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、Ｒ＿ＴＨ［ｉ］＝６３で最小ビット数が６の場合は値０をヘッダに付加し、Ｒ＿ＴＨ［ｉ］＝２５５で最小ビット数が６の場合は値２をヘッダに付加してもよい。
また、三次元データ符号化装置は、ＮｕｍＬｏＤ、Ｔｈｒｅｓ＿Ｌｏｄ［ｉ］、ＮｕｍＮｅｉｇｈｂｏｒＰｏｉｎｔ［ｉ］、ＴＨｄ［ｉ］、ＱＳ［ｉ］及びＲ＿ＴＨ［ｉ］の少なくとも一つをエントロピー符号化してヘッダに付加してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、各値を二値化して算術符号化してもよい。また、三次元データ符号化装置は、処理量を抑えるために各値を固定長で符号化してもよい。
また、三次元データ符号化装置は、ＮｕｍＬｏＤ、Ｔｈｒｅｓ＿Ｌｏｄ［ｉ］、ＮｕｍＮｅｉｇｈｂｏｒＰｏｉｎｔ［ｉ］、ＴＨｄ［ｉ］、ＱＳ［ｉ］、及びＲ＿ＴＨ［ｉ］の少なくとも一つをヘッダに付加しなくてもよい。例えば、これらのうちの少なくとも一つの値が、規格等のｐｒｏｆｉｌｅ又はｌｅｖｅｌ等で規定されてもよい。これによりヘッダのビット量を削減することができる。
図３４は、本実施の形態に係る属性データ（ａｔｔｒｉｂｕｔｅ＿ｄａｔａ）のシンタックス例を示す図である。この属性データは、複数の三次元点の属性情報の符号化データを含む。図３４に示すように属性データは、ｎビット符号（ｎ－ｂｉｔ ｃｏｄｅ）と、残り符号（ｒｅｍａｉｎｉｎｇ ｃｏｄｅ）とを含む。
ｎビット符号は（ｎ－ｂｉｔ ｃｏｄｅ）は、属性情報の値の予測残差の符号化データ又はその一部である。ｎビット符号のビット長はＲ＿ＴＨ［ｉ］の値に依存する。例えばＲ＿ＴＨ［ｉ］の示す値が６３の場合、ｎビット符号は６ｂｉｔであり、Ｒ＿ＴＨ［ｉ］の示す値が２５５の場合、ｎビット符号は８ｂｉｔである。
残り符号（ｒｅｍａｉｎｉｎｇ ｃｏｄｅ）は、属性情報の値の予測残差の符号化データのうち、指数ゴロムで符号化された符号化データである。この残り符号は、ｎビット符号がＲ＿ＴＨ［ｉ］と同じ場合に符号化又は復号される。また、三次元データ復号装置は、ｎビット符号の値と残り符号の値を加算して予測残差を復号する。なお、ｎビット符号がＲ＿ＴＨ［ｉ］と同じ値でない場合は、残り符号は符号化又は復号されなくてもよい。
以下、三次元データ符号化装置における処理の流れを説明する。図３５は、三次元データ符号化装置による三次元データ符号化処理のフローチャートである。
まず、三次元データ符号化装置は、位置情報（ｇｅｏｍｅｔｒｙ）を符号化する（Ｓ３００１）。例えば、三次元データ符号化は、８分木表現を用いて符号化を行う。
三次元データ符号化装置は、位置情報の符号化後に、量子化等によって三次元点の位置が変化した場合に、変化後の三次元点に元の三次元点の属性情報を再割り当てする（Ｓ３００２）。例えば、三次元データ符号化装置は、位置の変化量に応じて属性情報の値を補間することで再割り当てを行う。例えば、三次元データ符号化装置は、変化後の三次元位置に近い変化前の三次元点をＮ個検出し、Ｎ個の三次元点の属性情報の値を重み付け平均する。例えば、三次元データ符号化装置は、重み付け平均において、変化後の三次元位置から各Ｎ個の三次元までの距離に基づいて重みを決定する。そして、三次元データ符号化装置は、重み付け平均により得られた値を変化後の三次元点の属性情報の値に決定する。また、三次元データ符号化装置は、量子化等によって２個以上の三次元点が同一の三次元位置に変化した場合は、その変化後の三次元点の属性情報の値として、変化前の２個以上の三次元点の属性情報の平均値を割当ててもよい。
次に、三次元データ符号化装置は、再割り当て後の属性情報（Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ）を符号化する（Ｓ３００３）。例えば、三次元データ符号化装置は、複数種類の属性情報を符号化する場合は、複数種類の属性情報を順に符号化してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、属性情報として、色と反射率とを符号化する場合は、色の符号化結果の後に反射率の符号化結果を付加したビットストリームを生成してもよい。なお、ビットストリームに付加される属性情報の複数の符号化結果の順番は、この順に限らず、どのような順番でもよい。
また、三次元データ符号化装置は、ビットストリーム内の各属性情報の符号化データ開始場所を示す情報をヘッダ等に付加してもよい。これにより、三次元データ復号装置は、復号が必要な属性情報を選択的に復号できるので、復号が不必要な属性情報の復号処理を省略できる。よって、三次元データ復号装置の処理量を削減できる。また、三次元データ符号化装置は、複数種類の属性情報を並列に符号化し、符号化結果を１つのビットストリームに統合してもよい。これにより、三次元データ符号化装置は、高速に複数種類の属性情報を符号化できる。
図３６は、属性情報符号化処理（Ｓ３００３）のフローチャートである。まず、三次元データ符号化装置は、ＬｏＤを設定する（Ｓ３０１１）。つまり、三次元データ符号化装置は、各三次元点を複数のＬｏＤのいずれかに割り当てる。
次に、三次元データ符号化装置は、ＬｏＤ単位のループを開始する（Ｓ３０１２）。つまり、三次元データ符号化装置は、ＬｏＤ毎にステップＳ３０１３～Ｓ３０２１の処理を繰り返し行う。
次に、三次元データ符号化装置は、三次元点単位のループを開始する（Ｓ３０１３）。つまり、三次元データ符号化装置は、三次元点毎にステップＳ３０１４～Ｓ３０２０の処理を繰り返し行う。
まず、三次元データ符号化装置は、処理対象の対象三次元点の予測値の算出に用いる、対象三次元点の周囲に存在する三次元点である複数の周囲点を探索する（Ｓ３０１４）。次に、三次元データ符号化装置は、複数の周囲点の属性情報の値の重み付け平均を算出し、得られた値を予測値Ｐに設定する（Ｓ３０１５）。次に、三次元データ符号化装置は、対象三次元点の属性情報と予測値との差分である予測残差を算出する（Ｓ３０１６）。次に、三次元データ符号化装置は、予測残差を量子化することで量子化値を算出する（Ｓ３０１７）。次に、三次元データ符号化装置は、量子化値を算術符号化する（Ｓ３０１８）。
また、三次元データ符号化装置は、量子化値を逆量子化することで逆量子化値を算出する（Ｓ３０１９）。次に、三次元データ符号化装置は、逆量子化値に予測値を加算することで復号値を生成する（Ｓ３０２０）。次に、三次元データ符号化装置は、三次元点単位のループを終了する（Ｓ３０２１）。また、三次元データ符号化装置は、ＬｏＤ単位のループを終了する（Ｓ３０２２）。
以下、上記の三次元データ符号化装置により生成されたビットストリームを復号する三次元データ復号装置における三次元データ復号処理について説明する。
三次元データ復号装置は、三次元データ符号化装置によって生成されたビットストリーム内の属性情報の二値化データを、三次元データ符号化装置と同様の方法で算術復号することで、復号された二値化データを生成する。なお、三次元データ符号化装置において、ｎビットで二値化した部分（ｎビット符号）と、指数ゴロムを用いて二値化した部分（残り符号）とで算術符号化の適用方法を切替えた場合は、三次元データ復号装置は、算術復号適用時に、それに合わせて復号を行う。
例えば、三次元データ復号装置は、ｎビット符号の算術復号方法において、ビット毎に異なる符号化テーブル（復号テーブル）を用いて算術復号を行う。この際、三次元データ復号装置は、ビット毎に使用する符号化テーブルの数を変えてもよい。例えば、ｎビット符号の先頭ビットｂ０には１個の符号化テーブルを用いて算術復号を行う。また、三次元データ復号装置は、次のビットｂ１に対しては２個の符号化テーブルを用いる。また、三次元データ復号装置は、ｂ０の値（０又は１）に応じてビットｂ１の算術復号に用いる符号化テーブルを切替える。同様に、三次元データ復号装置は、更に次のビットｂ２に対しては４個の符号化テーブルを用いる。また、三次元データ復号装置は、ｂ０及びｂ１の値（０～３）に応じて、ビットｂ２の算術復号に用いる符号化テーブルを切替える。
このように、三次元データ復号装置は、ｎビット符号の各ビットｂｎ－１を算術復号する際に、２ｎ－１個の符号化テーブルを用いる。また、三次元データ復号装置は、ｂｎ－１より前のビットの値（発生パターン）に応じて、使用する符号化テーブルを切替える。これにより、三次元データ復号装置は、ビット毎に適切な符号化テーブルを使用して符号化効率を向上したビットストリームを適切に復号できる。
なお、三次元データ復号装置は、各ビットで使用する符号化テーブルの数を削減してもよい。例えば、三次元データ復号装置は、各ビットｂｎ－１を算術復号する際に、ｂｎ－１より前のｍビット（ｍ＜ｎ－１）の値（発生パターン）に応じて２ｍ個の符号化テーブルを切替えてもよい。これにより、三次元データ復号装置は、各ビットで使用する符号化テーブルの数を抑えつつ、符号化効率を向上したビットストリームを適切に復号できる。なお、三次元データ復号装置は、各符号化テーブルにおける０と１の発生確率を、実際に発生した二値化データの値に応じて更新してもよい。また、三次元データ復号装置は、一部のビットの符号化テーブルにおける０と１の発生確率を固定化してもよい。これにより、発生確率の更新回数を抑制できるので処理量を削減できる。
例えば、ｎビット符号がｂ０ｂ１ｂ２…ｂｎ－１である場合、ｂ０用の符号化テーブルは１個（ＣＴｂ０）である。ｂ１用の符号化テーブルは２個（ＣＴｂ１０、ＣＴｂ１１）である。また、ｂ０の値（０～１）に応じて符号化テーブルが切替えられる。ｂ２用の符号化テーブルは４個（ＣＴｂ２０、ＣＴｂ２１、ＣＴｂ２２、ＣＴｂ２３）である。また、ｂ０及びｂ１の値（０～３）に応じて符号化テーブルが切替えられる。ｂｎ－１用の符号化テーブルは、２ｎ－１個（ＣＴｂｎ０、ＣＴｂｎ１、…、ＣＴｂｎ（２ｎ－１－１））である。また、ｂ０ｂ１…ｂｎ－２の値（０～２ｎ－１－１）に応じて符号化テーブルが切替えられる。
図３７は、例えば、残り符号が指数ゴロム符号である場合の処理を説明するための図である。三次元データ符号化装置が指数ゴロムを用いて二値化して符号化した部分（残り符号）は、図３７に示すようにｐｒｅｆｉｘ部とｓｕｆｆｉｘ部とを含む。例えば、三次元データ復号装置は、ｐｒｅｆｉｘ部とｓｕｆｆｉｘ部とで符号化テーブルを切替える。つまり、三次元データ復号装置は、ｐｒｅｆｉｘ部に含まれる各ビットを、ｐｒｅｆｉｘ用の符号化テーブルを用いて算術復号し、ｓｕｆｆｉｘ部に含まれる各ビットを、ｓｕｆｆｉｘ用の符号化テーブルを用いて算術復号する。
なお、三次元データ復号装置は、各符号化テーブルにおける０と１の発生確率を、復号時に発生した二値化データの値に応じて更新してもよい。または、三次元データ復号装置は、どちらかの符号化テーブルにおける０と１の発生確率を固定化してもよい。これにより、発生確率の更新回数を抑制できるので処理量を削減できる。例えば、三次元データ復号装置は、ｐｒｅｆｉｘ部に対して発生確率を更新し、ｓｕｆｆｉｘ部に対して発生確率を固定化してもよい。
また、三次元データ復号装置は、算術復号した予測残差の二値化データを、三次元データ符号化装置で用いられた符号化方法に合わせて多値化することで量子化後の予測残差（符号なし整数値）を復号する。三次元データ復号装置は、まずｎビット符号の二値化データを算術復号することで復号したｎビット符号の値を算出する。次に、三次元データ復号装置は、ｎビット符号の値とＲ＿ＴＨの値とを比較する。
三次元データ復号装置は、ｎビット符号の値とＲ＿ＴＨの値とが一致した場合、指数ゴロムで符号化されたビットが次に存在すると判定し、指数ゴロムで符号化された二値化データである残り符号を算術復号する。そして、三次元データ復号装置は、復号した残り符号から、残り符号とその値との関係を示す逆引きテーブルを用いて残り符号の値を算出する。図３８は、残り符号とその値との関係を示す逆引きテーブルの例を示す図である。次に、三次元データ復号装置は、得られた残り符号の値をＲ＿ＴＨに加算することで多値化された量子化後の予測残差を得る。
一方、三次元データ復号装置は、ｎビット符号の値とＲ＿ＴＨの値とが一致しない（Ｒ＿ＴＨより値が小さい）場合、ｎビット符号の値をそのまま、多値化された量子化後の予測残差に決定する。これにより、三次元データ復号装置は、三次元データ符号化装置で予測残差の値に応じて二値化方法を切替えて生成したビットストリームを適切に復号できる。
なお、三次元データ復号装置は、閾値Ｒ＿ＴＨがビットストリームのヘッダ等に付加されている場合は、閾値Ｒ＿ＴＨの値をヘッダから復号し、復号した閾値Ｒ＿ＴＨの値を用いて復号方法を切替えてもよい。また、三次元データ復号装置は、ＬｏＤ毎に閾値Ｒ＿ＴＨがヘッダ等に付加されている場合、ＬｏＤ毎に復号した閾値Ｒ＿ＴＨを用いて復号方法を切替える。
例えば、閾値Ｒ＿ＴＨが６３であり、復号したｎビット符号の値が６３である場合、三次元データ復号装置は、残り符号を指数ゴロムにより復号することで残り符号の値を得る。例えば、図３８に示す例では、残り符号が００１００であり、残り符号の値として３が得られる。次に、三次元データ復号装置は、閾値Ｒ＿ＴＨの値６３と、残り符号の値３とを加算することで予測残差の値６６を得る。
また、復号したｎビット符号の値が３２である場合、三次元データ復号装置は、ｎビット符号の値３２を予測残差の値に設定する。
また、三次元データ復号装置は、復号した量子化後の予測残差を、例えば、三次元データ符号化装置における処理と逆の処理により、符号なし整数値から符号付整数値に変換する。これにより、三次元データ復号装置は、予測残差をエントロピー符号化する場合に、負の整数の発生を考慮せずに生成したビットストリームを適切に復号できる。なお、三次元データ復号装置は、必ずしも符号なし整数値を符号付整数値に変換する必要はなく、例えば符号ビットを別途エントロピー符号化して生成されたビットストリームを復号する場合は、符号ビットを復号してもよい。
三次元データ復号装置は、符号付整数値に変換した量子化後の予測残差を、逆量子化及び再構成によって復号することで復号値を生成する。また、三次元データ復号装置は、生成した復号値を、復号対象の三次元点以降の予測に利用する。具体的には、三次元データ復号装置は、量子化後の予測残差に、復号した量子化スケールを乗算することで逆量子化値を算出し、逆量子化値と予測値とを加算して復号値を得る。
復号された符号なし整数値（符号なし量子化値）は、以下の処理により符号付整数値に変換される。三次元データ復号装置は、復号された符号なし整数値ａ２ｕのＬＳＢ（ｌｅａｓｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｂｉｔ）が１である場合、符号付整数値ａ２ｑを－（（ａ２ｕ＋１）＞＞１）に設定する。三次元データ復号装置は、符号なし整数値ａ２ｕのＬＳＢが１でない場合、符号付整数値ａ２ｑを（ａ２ｕ＞＞１）に設定する。
同様に、三次元データ復号装置は、復号された符号なし整数値ｂ２ｕのＬＳＢが１である場合、符号付整数値ｂ２ｑを－（（ｂ２ｕ＋１）＞＞１）に設定する。三次元データ復号装置は、符号なし整数値ｎ２ｕのＬＳＢが１でない場合、符号付整数値ｂ２ｑを（ｂ２ｕ＞＞１）に設定する。
また、三次元データ復号装置による逆量子化及び再構成処理の詳細は、三次元データ符号化装置における逆量子化及び再構成処理と同様である。
以下、三次元データ復号装置における処理の流れを説明する。図３９は、三次元データ復号装置による三次元データ復号処理のフローチャートである。まず、三次元データ復号装置は、ビットストリームから位置情報（ｇｅｏｍｅｔｒｙ）を復号する（Ｓ３０３１）。例えば、三次元データ復号装置は、８分木表現を用いて復号を行う。
次に、三次元データ復号装置は、ビットストリームから属性情報（Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ）を復号する（Ｓ３０３２）。例えば、三次元データ復号装置は、複数種類の属性情報を復号する場合は、複数種類の属性情報を順に復号してもよい。例えば、三次元データ復号装置は、属性情報として色と反射率とを復号する場合は、ビットストリームに付加されている順に従い、色の符号化結果と反射率の符号化結果とを復号する。例えば、ビットストリームにおいて、色の符号化結果の後に反射率の符号化結果が付加されている場合、三次元データ復号装置は、色の符号化結果を復号し、その後に反射率の符号化結果を復号する。なお、三次元データ復号装置は、ビットストリームに付加される属性情報の符号化結果をどのような順番で復号してもよい。
また、三次元データ復号装置は、ビットストリーム内の各属性情報の符号化データ開始場所を示す情報を、ヘッダ等を復号することで取得してもよい。これにより、三次元データ復号装置は、復号が必要な属性情報を選択的に復号できるので、復号が不必要な属性情報の復号処理を省略できる。よって、三次元データ復号装置の処理量を削減できる。また、三次元データ復号装置は、複数種類の属性情報を並列に復号し、復号結果を１つの三次元点群に統合してもよい。これにより、三次元データ復号装置は、高速に複数種類の属性情報を復号できる。
図４０は、属性情報復号処理（Ｓ３０３２）のフローチャートである。まず、三次元データ復号装置は、ＬｏＤを設定する（Ｓ３０４１）。つまり、三次元データ復号装置は、復号された位置情報を有する複数の三次元点の各々を複数のＬｏＤのいずれかに割り当てる。例えば、この割り当て方法は、三次元データ符号化装置で用いられた割り当て方法と同じ方法である。
次に、三次元データ復号装置は、ＬｏＤ単位のループを開始する（Ｓ３０４２）。つまり、三次元データ復号装置は、ＬｏＤ毎にステップＳ３０４３～Ｓ３０４９の処理を繰り返し行う。
次に、三次元データ復号装置は、三次元点単位のループを開始する（Ｓ３０４３）。つまり、三次元データ復号装置は、三次元点毎にステップＳ３０４４～Ｓ３０４８の処理を繰り返し行う。
まず、三次元データ復号装置は、処理対象の対象三次元点の予測値の算出に用いる、対象三次元点の周囲に存在する三次元点である複数の周囲点を探索する（Ｓ３０４４）。次に、三次元データ復号装置は、複数の周囲点の属性情報の値の重み付け平均を算出し、得られた値を予測値Ｐに設定する（Ｓ３０４５）。なお、これらの処理は三次元データ符号化装置における処理と同様である。
次に、三次元データ復号装置は、ビットストリームから量子化値を算術復号する（Ｓ３０４６）。また、三次元データ復号装置は、復号した量子化値を逆量子化することで逆量子化値を算出する（Ｓ３０４７）。次に、三次元データ復号装置は、逆量子化値に予測値を加算することで復号値を生成する（Ｓ３０４８）。次に、三次元データ復号装置は、三次元点単位のループを終了する（Ｓ３０４９）。また、三次元データ復号装置は、ＬｏＤ単位のループを終了する（Ｓ３０５０）。
次に、本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の構成を説明する。図４１は、本実施の形態に係る三次元データ符号化装置３０００の構成を示すブロック図である。この三次元データ符号化装置３０００は、位置情報符号化部３００１と、属性情報再割り当て部３００２と、属性情報符号化部３００３とを備える。
属性情報符号化部３００３は、入力点群に含まれる複数の三次元点の位置情報（ｇｅｏｍｅｔｒｙ）を符号化する。属性情報再割り当て部３００２は、入力点群に含まれる複数の三次元点の属性情報の値を、位置情報の符号化及び復号結果を用いて再割り当てする。属性情報符号化部３００３は、再割り当てされた属性情報（ａｔｔｒｉｂｕｔｅ）を符号化する。また、三次元データ符号化装置３０００は、符号化された位置情報及び符号化された属性情報を含むビットストリームを生成する。
図４２は、本実施の形態に係る三次元データ復号装置３０１０の構成を示すブロック図である。この三次元データ復号装置３０１０は、位置情報復号部３０１１と、属性情報復号部３０１２とを含む。
位置情報復号部３０１１は、ビットストリームから複数の三次元点の位置情報（ｇｅｏｍｅｔｒｙ）を復号する。属性情報復号部３０１２は、ビットストリームから複数の三次元点の属性情報（ａｔｔｒｉｂｕｔｅ）を復号する。また、三次元データ復号装置３０１０は、復号した位置情報と復号した属性情報とを結合することで出力点群を生成する。
（実施の形態８）
以下、三次元点の属性情報を符号化する別の方法として、ＲＡＨＴ（Ｒｅｇｉｏｎ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を用いた方法を説明する。図４３は、ＲＡＨＴを用いた属性情報の符号化を説明するための図である。
まず、三次元データ符号化装置は、三次元点の位置情報に基づきモートン符号（Ｍｏｒｔｏｎ ｃｏｄｅ）を生成し、モートン符号順に三次元点の属性情報をソートする。例えば、三次元データ符号化装置は、モートン符号の昇順にソートを行ってもよい。なお、ソート順はモートン符号順に限らず、他の順序が用いられてもよい。
次に、三次元データ符号化装置は、モートン符号順で隣り合う２つの三次元点の属性情報に対し、Ｈａａｒ変換を適用することで、階層Ｌの高周波成分と低周波成分を生成する。例えば、三次元データ符号化装置は、２×２行列のＨａａｒ変換を用いてもよい。生成された高周波成分は階層Ｌの高周波成分として符号化係数に含められ、生成された低周波成分は階層Ｌの上位階層Ｌ＋１の入力値として用いられる。
三次元データ符号化装置は、階層Ｌの属性情報を用いて階層Ｌの高周波成分を生成後、引き続き階層Ｌ＋１の処理を行う。階層Ｌ＋１の処理では、三次元データ符号化装置は、階層Ｌの属性情報のＨａａｒ変換によって得られた２つの低周波成分にＨａａｒ変換を適用することで階層Ｌ＋１の高周波成分と低周波成分を生成する。生成された高周波成分は階層Ｌ＋１の高周波成分として符号化係数に含められ、生成された低周波成分は階層Ｌ＋１の上位階層Ｌ＋２の入力値として用いられる。
三次元データ符号化装置は、このような階層処理を繰返し、階層に入力される低周波成分が１個になった時点で、最上位階層Ｌｍａｘに到達したと判定する。三次元データ符号化装置は、階層Ｌｍａｘに入力された階層Ｌｍａｘ－１の低周波成分を符号化係数に含める。そして、符号化係数に含まれる低周波成分又は高周波成分の値を量子化し、エントロピー符号化等を用いて符号化する。
なお、三次元データ符号化装置は、Ｈａａｒ変換適用時に隣り合う２つの三次元点として１つの三次元点のみが存在する場合は、存在する１つの三次元点の属性情報の値を上位階層の入力値として用いてもよい。
このように、三次元データ符号化装置は、入力された属性情報に対して階層的にＨａａｒ変換を適用し、属性情報の高周波成分と低周波成分を生成し、後述する量子化等を適用して符号化を行う。これにより、符号化効率を向上できる。
属性情報がＮ次元である場合、三次元データ符号化装置は、次元毎に独立にＨａａｒ変換を適用し、それぞれの符号化係数を算出してもよい。例えば、属性情報が色情報（ＲＧＢ又はＹＵＶ等）である場合、三次元データ符号化装置は、成分毎にＨａａｒ変換を適用し、それぞれの符号化係数を算出する。
三次元データ符号化装置は、階層Ｌ、Ｌ＋１、…、階層Ｌｍａｘの順にＨａａｒ変換を適用してもよい。階層Ｌｍａｘに近づくほど入力された属性情報の低周波成分を多く含む符号化係数が生成される。
図４３に示すｗ０及びｗ１は、各三次元点に割当てられる重みである。例えば、三次元データ符号化装置は、Ｈａａｒ変換を適用する隣り合う２つの三次元点間の距離情報等に基づき重みを算出してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、距離が近いほど重みを大きくすることで符号化効率を向上してもよい。なお、三次元データ符号化装置は、この重みを別の手法により算出してもよいし、重みを用いなくてもよい。
図４３に示す例では、入力属性情報は、ａ０、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４及びａ５である。また、Ｈａａｒ変換後の符号化係数のうち、Ｔａ１、Ｔａ５、Ｔｂ１、Ｔｂ３、Ｔｃ１、ｄ０が符号化される。他の符号化係数（ｂ０、ｂ２、ｃ０等）は中間値であり、符号化されない。
具体的には、図４３に示す例では、ａ０とａ１とにＨａａｒ変換が行われることで、高周波成分Ｔａ１と、低周波成分ｂ０とが生成される。ここで、重みｗ０とｗ１とが等しい場合には、低周波成分ｂ０は、ａ０とａ１との平均値であり、高周波成分Ｔａ１は、ａ０とａ１との差分である。
ａ２には対となる属性情報が存在しないため、ａ２がそのままｂ１として用いられる。同様に、ａ３には対となる属性情報が存在しないため、ａ３がそのままｂ２として用いられる。また、ａ４とａ５とにＨａａｒ変換が行われることで、高周波成分Ｔａ５と、低周波成分ｂ３とが生成される。
階層Ｌ＋１では、ｂ０とｂ１とにＨａａｒ変換が行われることで、高周波成分Ｔｂ１と、低周波成分ｃ０とが生成される。同様に、ｂ２とｂ３とにＨａａｒ変換が行われることで、高周波成分Ｔｂ３と、低周波成分ｃ１とが生成される。
階層Ｌｍａｘ－１では、ｃ０とｃ１とにＨａａｒ変換が行われることで、高周波成分Ｔｃ１と、低周波成分ｄ０とが生成される。
三次元データ符号化装置は、Ｈａａｒ変換適用後の符号化係数を量子化したうえで符号化してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、符号化係数を量子化スケール（量子化ステップ（ＱＳ（Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ Ｓｔｅｐ））とも呼ぶ）で除算することで量子化を行う。この場合、量子化スケールが小さいほど量子化によって発生しうる誤差（量子化誤差）が小さくなる。逆に量子化スケールが大きいほど量子化誤差は大きくなる。
なお、三次元データ符号化装置は、量子化スケールの値を階層毎に変えてもよい。図４４は、階層毎に量子化スケールを設定する例を示す図である。例えば、三次元データ符号化装置は、上位層ほど量子化スケールを小さくし、下位層ほど量子化スケールを大きくする。上位層に属する三次元点の符号化係数は、下位層よりも低周波成分を多く含むため、人間の視覚特性等で重要な成分である可能性が高い。そのため、上位層の量子化スケールを小さくして上位層で発生しうる量子化誤差を抑えることで視覚的な劣化を抑え、符号化効率を向上できる。
なお、三次元データ符号化装置は、階層毎の量子化スケールをヘッダ等に付加してもよい。これにより、三次元データ復号装置は、正しく量子化スケールを復号でき、ビットストリームを適切に復号できる。
また、三次元データ符号化装置は、量子化スケールの値を、符号化対象の対象三次元点の重要度に応じて適応的に切替えてもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、重要度が高い三次元点には小さい量子化スケールを用い、重要度が低い三次元点には大きい量子化スケールを用いる。例えば、三次元データ符号化装置は、Ｈａａｒ変換時の重み等から重要度を算出してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、ｗ０とｗ１の加算値を用いて量子化スケールを算出してもよい。このように重要度が高い三次元点の量子化スケールを小さくすることで量子化誤差が小さくなり、符号化効率を改善できる。
また、上位層ほどＱＳの値を小さくしてもよい。これにより、上位層ほどＱＷの値が大きくなり、その三次元点の量子化誤差を抑えることで予測効率を改善できる。
ここで、属性情報ａ１の符号化係数Ｔａ１の量子化後の符号化係数Ｔａ１ｑは、Ｔａ１／ＱＳ＿Ｌで表される。なお、ＱＳは全ての階層、又は一部の階層で同じ値であってもよい。
ＱＷ（Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ Ｗｅｉｇｈｔ）は、符号化対象の三次元点の重要度を表す値である。例えば、ＱＷとして、上述したｗ０とｗ１の加算値が用いられてもよい。これにより、上位層ほどＱＷの値が大きくなり、その三次元点の量子化誤差を抑えることで予測効率を改善できる。
例えば、三次元データ符号化装置は、最初に全ての三次元点のＱＷの値を１で初期化し、Ｈａａｒ変換時のｗ０及びｗ１の値を用いて各三次元点のＱＷを更新してもよい。または、三次元データ符号化装置は、全ての三次元点のＱＷを値１で初期化せずに、階層に応じて初期値を変更してもよい。例えば、上位層ほどＱＷの初期値を大きく設定することで上位層の量子化スケールが小さくなる。これにより、上位層の予測誤差を抑えることができるので、下位層の予測精度を高め、符号化効率を改善できる。なお、三次元データ符号化装置は、ＱＷを必ずしも用いなくてもよい。
ＱＷを用いる場合、Ｔａ１の量子化値Ｔａ１ｑは、（式Ｋ１）及び（式Ｋ２）により算出される。
Figure 0007626708000005
また、三次元データ符号化装置は、量子化後の符号化係数（符号なし整数値）を、ある順番でスキャンし、符号化する。例えば、三次元データ符号化装置は、上位層に含まれる三次元点から順に下位層に向かって複数の三次元点を符号化する。
例えば、図４３に示す例の場合、三次元データ符号化装置は、上位層Ｌｍａｘに含まれるｄ０ｑからＴｃ１ｑ、Ｔｂ１ｑ、Ｔｂ３ｑ、Ｔａ１ｑ、Ｔａ５ｑの順で複数の三次元点を符号化する。ここで、下位層Ｌになるほど、量子化後の符号化係数が０になりやすい傾向がある。この要因として、以下のことなどが上げられる。
下位層Ｌの符号化係数は、上位層より高い周波数成分を示すため、対象三次元点によっては０になりやすい傾向がある。また、上述した重要度等に応じた量子化スケールの切り替えにより、下位層ほど量子化スケールが大きくなり、量子化後の符号化係数が０になりやすい。
このように、下位層になるほど、量子化後の符号化係数が０になりやすく、値０が連続して第１符号列に発生しやすい。図４５は、第１符号列及び第２符号列の例を示す図である。
三次元データ符号化装置は、第１符号列で値０が発生した回数をカウントし、連続した値０の代わりに、値０が連続して発生した回数を符号化する。つまり、三次元データ符号化装置は、第１符号列において連続する値０の符号化係数を０の連続回数（ＺｅｒｏＣｎｔ）に置き換えることで第２符号列を生成する。これにより、量子化後の符号化係数の値０が連続した場合に、多数の０を符号化するよりも０の連続回数を符号化することで符号化効率を向上できる。
また、三次元データ符号化装置は、ＺｅｒｏＣｎｔの値をエントロピー符号化してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、符号化三次元点の総数Ｔのトランケットユーナリ符号（ｔｒｕｎｃａｔｅｄ ｕｎａｒｙ ｃｏｄｅ）でＺｅｒｏＣｎｔの値を二値化し、二値化後の各ビットを算術符号化する。図４６は、符号化三次元点の総数がＴの場合のトランケットユーナリ符号の例を示す図である。この際、三次元データ符号化装置は、ビット毎に異なる符号化テーブルを用いることで符号化効率を向上してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、１ビット目には符号化テーブル１を用い、２ビット目には符号化テーブル２を用い、それ以降のビットには符号化テーブル３を用いる。このように、三次元データ符号化装置は、ビット毎に符号化テーブルを切り替えることで符号化効率を向上できる。
また、三次元データ符号化装置は、ＺｅｒｏＣｎｔを指数ゴロム（Ｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌ－Ｇｏｌｏｍｂ）で二値化したうえで算術符号化してもよい。これにより、ＺｅｒｏＣｎｔの値が大きくなりやすい場合に、トランケットユーナリ符号による二値化算術符号化よりも効率を向上できる。なお、三次元データ符号化装置は、トランケットユーナリ符号を用いるか指数ゴロムを用いるかを切り替えるためのフラグをヘッダに付加してもよい。これにより、三次元データ符号化装置は、最適な二値化方法を選択することで符号化効率を向上できる。また、三次元データ復号装置はヘッダに含まれるフラグを参照して二値化方法を切り替えて、ビットストリームを正しく復号できる。
三次元データ復号装置は、復号した量子化後の符号化係数を、三次元データ符号化装置で行われた方法と逆の方法で符号なし整数値から符号付き整数値に変換してもよい。これにより符号化係数がエントロピー符号化される場合に、三次元データ復号装置は、負の整数の発生を考慮せずに生成されたビットストリームを適切に復号できる。なお、三次元データ復号装置は、符号化係数を必ずしも符号なし整数値から符号付き整数値に変換する必要はない。例えば、三次元データ復号装置は、別途エントロピー符号化された符号化ビットを含むビットストリームを復号する場合は、当該符号ビットを復号してもよい。
三次元データ復号装置は、符号付き整数値に変換した量子化後の符号化係数を、逆量子化、及び逆Ｈａａｒ変換によって復号する。また、三次元データ復号装置は、復号後の符号化係数を、復号対象の三次元点以降の予測に利用する。具体的には、三次元データ復号装置は、量子化後の符号化係数に復号した量子化スケールを乗算することで逆量子化値を算出する。次に三次元データ復号装置は、逆量子化値に後述する逆Ｈａａｒ変換を適用することで復号値を得る。
例えば、三次元データ復号装置は、復号された符号なし整数値を以下の方法で符号付き整数値に変換する。復号された符号なし整数値ａ２ｕのＬＳＢ（ｌｅａｓｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｂｉｔ）が１である場合、符号付き整数値Ｔａ１ｑは、－（（ａ２ｕ＋１）＞＞１）に設定される。復号された符号なし整数値ａ２ｕのＬＳＢが１でない場合（０である場合）、符号付き整数値Ｔａ１ｑは、（ａ２ｕ＞＞１）に設定される。
また、Ｔａ１の逆量子化値は、Ｔａ１ｑ×ＱＳ＿Ｌで表される。ここで、Ｔａ１ｑは、Ｔａ１の量子化値である。また、ＱＳ＿Ｌは階層Ｌの量子化ステップである。
また、ＱＳは全ての階層、又は一部の階層で同じ値であってもよい。また、三次元データ符号化装置は、ＱＳを示す情報をヘッダ等に付加してもよい。これにより、三次元データ復号装置は、三次元データ符号化装置で用いられたＱＳと同じＱＳを用いて、正しく逆量子化を行える。
次に、逆Ｈａａｒ変換について説明する。図４７は、逆Ｈａａｒ変換を説明するための図である。三次元データ復号装置は、逆量子化後の符号化係数に、逆Ｈａａｒ変換を適用することで三次元点の属性値を復号する。
まず、三次元データ復号装置は、三次元点の位置情報に基づきモートン符号を生成し、モートン符号順に三次元点をソートする。例えば、三次元データ復号装置は、モートン符号の昇順にソートを行ってよい。なお、ソート順はモートン符号順に限らず、他の順序が用いられてもよい。
次に、三次元データ復号装置は、階層Ｌ＋１の低周波成分を含む符号化係数と階層Ｌの高周波成分を含む符号化係数に逆Ｈａａｒ変換を適用することで、階層Ｌにおいてモートン符号順で隣り合う三次元点の属性情報を復元する。例えば、三次元データ復号装置は、２×２行列の逆Ｈａａｒ変換を用いてもよい。復元された階層Ｌの属性情報は下位階層Ｌ－１の入力値として用いられる。
三次元データ復号装置は、このような階層処理を繰返し、最下層の属性情報が全て復号されたら処理を終了する。なお、逆Ｈａａｒ変換適用時に階層Ｌ－１にて隣り合う２つの三次元点として１つの三次元点のみが存在する場合は、三次元データ復号装置は、存在する１つの三次元点の属性値に階層Ｌの符号化成分の値を代入してもよい。これにより、三次元データ復号装置は、入力された属性情報の全ての値にＨａａｒ変換を適用し、符号化効率を向上したビットストリームを正しく復号できる。
属性情報がＮ次元である場合、三次元データ復号装置は、次元毎に独立に逆Ｈａａｒ変換を適用し、それぞれの符号化係数を復号してもよい。例えば、属性情報が色情報（ＲＧＢ又はＹＵＶ等）である場合、三次元データ復号装置は、成分毎の符号化係数に逆Ｈａａｒ変換を適用し、それぞれの属性値を復号する。
三次元データ復号装置は、階層Ｌｍａｘ、Ｌ＋１、…、階層Ｌの順に逆Ｈａａｒ変換を適用してもよい。また、図４７に示すｗ０及びｗ１は、各三次元点に割当てられる重みである。例えば、三次元データ復号装置は、逆Ｈａａｒ変換を適用する隣り合う２つの三次元点間の距離情報等に基づき重みを算出してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、距離が近いほど重みを大きくすることで符号化効率を向上したビットストリームを復号してもよい。
図４７に示す例では、逆量子化後の符号化係数は、Ｔａ１、Ｔａ５、Ｔｂ１、Ｔｂ３、Ｔｃ１及びｄ０であり、復号値としてａ０、ａ１、ａ２、ａ３、ａ４及びａ５が得られる。
図４８は、属性情報（ａｔｔｒｉｂｕｔｅ＿ｄａｔａ）のシンタックス例を示す図である。属性情報（ａｔｔｒｉｂｕｔｅ＿ｄａｔａ）は、ゼロ連続数（ＺｅｒｏＣｎｔ）と、属性次元数（ａｔｔｒｉｂｕｔｅ＿ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）と、符号化係数（ｖａｌｕｅ［ｊ］［ｉ］）とを含む。
ゼロ連続数（ＺｅｒｏＣｎｔ）は、量子化後の符号化係数において値０が連続する回数を示す。なお、三次元データ符号化装置は、ＺｅｒｏＣｎｔを二値化したうえで算術符号化してもよい。
また、図４８に示すように、三次元データ符号化装置は、符号化係数が属する階層Ｌ（ｌａｙｅｒＬ）が、予め定められた閾値ＴＨ＿ｌａｙｅｒ以上かどうかを判定し、判定結果によってビットストリームに付加する情報を切り替えてもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、判定結果が真であれば属性情報の全ての符号化係数をビットストリームに付加する。また、三次元データ符号化装置は、判定結果が偽であれば一部の符号化係数をビットストリームに付加してもよい。
具体的には、三次元データ符号化装置は、判定結果が真であれば、色情報のＲＧＢ又はＹＵＶの三次元情報の符号化結果をビットストリームに付加する。判定結果が偽であれば、三次元データ符号化装置は、色情報のうち、Ｇ又はＹなどの一部の情報をビットストリームに付加し、それ以外の成分をビットストリームに付加しなくてもよい。このように、三次元データ符号化装置は、視覚的に劣化が目立ちにくい高周波成分を示す符号化係数を含む階層（ＴＨ＿ｌａｙｅｒより小さい階層）の符号化係数の一部をビットストリームに付加しないことで、符号化効率を向上できる。
属性次元数（ａｔｔｒｉｂｕｔｅ＿ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ）は、属性情報の次元数を示す。例えば、属性情報が三次元点の色情報（ＲＧＢ又はＹＵＶなど）である場合、色情報は三次元であるため属性次元数は値３に設定される。属性情報が反射率である場合、反射率は一次元であるため属性次元数は値１に設定される。なお、属性次元数はビットストリームの属性情報のヘッダ等に付加されてもよい。
符号化係数（ｖａｌｕｅ［ｊ］［ｉ］）は、ｉ番目の三次元点のｊ次元番目の属性情報の量子化後の符号化係数を示す。例えば属性情報が色情報の場合、ｖａｌｕｅ［９９］［１］は１００番目の三次元点の二次元番目（例えばＧ値）の符号化係数を示す。また、属性情報が反射率情報の場合、ｖａｌｕｅ［１１９］［０］は１２０番目の三次元点の１次元番目（例えば反射率）の符号化係数を示す。
なお、以下の条件を満たす場合、三次元データ符号化装置は、ｖａｌｕｅ［ｊ］［ｉ］から値１を減算し、得られた値をエントロピー符号化してもよい。この場合、三次元データ復号装置は、エントロピー復号後のｖａｌｕｅ［ｊ］［ｉ］に値１を加算することで符号化係数を復元する。
上記の条件は、（１）ａｔｔｒｉｂｕｔｅ＿ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ＝１の場合、又は、（２）ａｔｔｒｉｂｕｔｅ＿ｄｉｍｅｎｓｉｏｎが１以上で、かつ全ての次元の値が等しい場合である。例えば、属性情報が反射率の場合はａｔｔｒｉｂｕｔｅ＿ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ＝１であるため、三次元データ符号化装置は符号化係数から値１を減算してｖａｌｕｅを算出し、算出したｖａｌｕｅを符号かする。三次元データ復号装置は復号後のｖａｌｕｅに値１を加算して符号化係数を算出する。
より具体的には、例えば、反射率の符号化係数が１０の場合、三次元データ符号化装置は、符号化係数の値１０から値１を減算した値９を符号化する。三次元データ復号装置は、復号した値９に値１を加算して符号化係数の値１０を算出する。
また、属性情報が色の場合はａｔｔｒｉｂｕｔｅ＿ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ＝３であるため、三次元データ符号化装置は、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂの各成分の量子化後の符号化係数が同じ場合は、各符号化係数から値１を減算し、得られた値を符号化する。三次元データ復号装置は、復号後の値に値１を加算する。より具体的には、例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂの符号化係数＝（１、１、１）の場合は、三次元データ符号化装置は、（０、０、０）を符号化する。三次元データ復号装置は、（０、０、０）の各成分に１を加算して（１、１、１）を算出する。また、Ｒ、Ｇ、Ｂの符号化係数＝（２、１、２）の場合は、三次元データ符号化装置は、（２、１、２）をそのまま符号化する。三次元データ復号装置は、復号した（２、１、２）をそのまま符号化係数として用いる。
このように、ＺｅｒｏＣｎｔを設けることで、ｖａｌｕｅとして全ての次元が０であるパターンは生成されないので、ｖａｌｕｅの値から１を減じた値を符号化できる。よって、符号化効率を向上できる。
また、図４８に示すｖａｌｕｅ［０］［ｉ］は、ｉ番目の三次元点の一次元番目の属性情報の量子化後の符号化係数を示す。図４８に示すように符号化係数の属する階層Ｌ（ｌａｙｅｒＬ）が閾値ＴＨ＿ｌａｙｅｒより小さければ、一次元番目の属性情報をビットストリームに付加する（二次元番目以降の属性情報をビットストリーム付加しない）ことで符号量を削減してもよい。
三次元データ符号化装置は、ａｔｔｒｉｂｕｔｅ＿ｄｉｍｅｎｓｉｏｎの値によってＺｅｒｏＣｎｔの値の算出方法を切替えてもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、ａｔｔｒｉｂｕｔｅ＿ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ＝３の場合は、全ての成分（次元）の符号化係数の値が０となる回数をカウントしてもよい。図４９は、この場合の符号化係数とＺｅｒｏＣｎｔの例を示す図である。例えば、図４９に示す色情報の場合、三次元データ符号化装置は、Ｒ、Ｇ、Ｂ成分が全て０である符号化係数が連続する数をカウントし、カウントした数をＺｅｒｏＣｎｔとしてビットストリームに付加する。これにより、成分毎にＺｅｒｏＣｎｔを符号化する必要がなくなり、オーバヘッドを削減できる。よって、符号化効率を改善できる。なお、三次元データ符号化装置は、ａｔｔｒｉｂｕｔｅ＿ｄｉｍｅｎｓｉｏｎが２以上の場合でも次元毎にＺｅｒｏＣｎｔを算出し、算出したＺｅｒｏＣｎｔをビットストリームに付加してもよい。
図５０は、本実施の形態に係る三次元データ符号化処理のフローチャートである。まず、三次元データ符号化装置は、位置情報（ｇｅｏｍｅｔｒｙ）を符号化する（Ｓ６６０１）。例えば、三次元データ符号化装置は、８分木表現を用いて符号化を行う。
次に、三次元データ符号化装置は、属性情報を変換する（Ｓ６６０２）。例えば、三次元データ符号化装置は、位置情報の符号化後に、量子化等によって三次元点の位置が変化した場合に、変化後の三次元点に元の三次元点の属性情報を再割当てする。なお、三次元データ符号化装置は、位置の変化量に応じて属性情報の値を補間して再割当てを行ってもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、変化後の三次元位置に近い変化前の三次元点をＮ個検出し、Ｎ個の三次元点の属性情報の値を、変化後の三次元位置から各Ｎ個の三次元までの距離に基づいて重み付け平均し、得られた値を変化後の三次元点の属性情報の値に設定する。また、三次元データ符号化装置は、量子化等によって２個以上の三次元点が同一の三次元位置に変化した場合は、その変化後の属性情報の値として、変化前の２個以上の三次元点における属性情報の平均値を割当ててもよい。
次に、三次元データ符号化装置は、属性情報を符号化する（Ｓ６６０３）。例えば、三次元データ符号化装置は、複数の属性情報を符号化する場合は、複数の属性情報を順に符号化してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、属性情報として、色と反射率を符号化する場合は、色の符号化結果の後に反射率の符号化結果を付加したビットストリームを生成する。なお、ビットストリームに付加される属性情報の複数の符号化結果はどのような順番でもよい。
また、三次元データ符号化装置は、ビットストリーム内の各属性情報の符号化データの開始場所を示す情報をヘッダ等に付加してもよい。これにより、三次元データ復号装置は、復号が必要な属性情報を選択的に復号できるので、復号が不必要な属性情報の復号処理を省略できる。よって、三次元データ復号装置の処理量を削減できる。また、三次元データ符号化装置は、複数の属性情報を並列に符号化し、符号化結果を１つのビットストリームに統合してもよい。これにより、三次元データ符号化装置は、高速に複数の属性情報を符号化できる。
図５１は、属性情報符号化処理（Ｓ６６０３）のフローチャートである。まず、三次元データ符号化装置は、Ｈａａｒ変換により属性情報から符号化係数を生成する（Ｓ６６１１）。次に、三次元データ符号化装置は、符号化係数に量子化を適用する（Ｓ６６１２）。次に、三次元データ符号化装置は、量子化後の符号化係数を符号化することで符号化属性情報（ビットストリーム）を生成する（Ｓ６６１３）。
また、三次元データ符号化装置は、量子化後の符号化係数に逆量子化を適用する（Ｓ６６１４）。次に、三次元データ復号装置は、逆量子化後の符号化係数に逆Ｈａａｒ変換を適用することで属性情報を復号する（Ｓ６６１５）。例えば、復号された属性情報は、後続の符号化において参照される。
図５２は、符号化係数符号化処理（Ｓ６６１３）のフローチャートである。まず、三次元データ符号化装置は、符号化係数を符号付き整数値から符号なし整数値に変換する（Ｓ６６２１）。例えば、三次元データ符号化装置は、符号付き整数値を下記のように符号なし整数値に変換する。符号付き整数値Ｔａ１ｑが０より小さい場合、符号なし整数値は、－１－（２×Ｔａ１ｑ）に設定される。符号付き整数値Ｔａ１ｑが０以上である場合、符号なし整数値は、２×Ｔａ１ｑに設定される。なお、符号化係数が負の値にならない場合には、三次元データ符号化装置は、符号化係数をそのまま符号なし整数値として符号化してもよい。
全ての符号化係数を処理済みでない場合（Ｓ６６２２でＮｏ）、三次元データ符号化装置は、処理対象の符号化係数の値がゼロであるかを判定する（Ｓ６６２３）。処理対象の符号化係数の値がゼロである場合（Ｓ６６２３でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は、ＺｅｒｏＣｎｔを１インクリメントし（Ｓ６６２４）、ステップＳ６６２２に戻る。
処理対象の符号化係数の値がゼロでない場合（Ｓ６６２３でＮｏ）、三次元データ符号化装置は、ＺｅｒｏＣｎｔを符号化し、ＺｅｒｏＣｎｔを０にリセットする（Ｓ６６２５）。また、三次元データ符号化装置は、処理対象の符号化係数を算術符号化し（Ｓ６６２６）、ステップＳ６６２２に戻る。例えば、三次元データ符号化装置は、二値算術符号化を行う。また、三次元データ符号化装置は、符号化係数から値１を減算し、得られた値を符号化してもよい。
また、ステップＳ６６２３～Ｓ６６２６の処理が符号化係数毎に繰り返し行われる。また、全ての符号化係数を処理済みである場合（Ｓ６６２２でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は、処理を終了する。
図５３は、本実施の形態に係る三次元データ復号処理のフローチャートである。まず、三次元データ復号装置は、ビットストリームから位置情報（ｇｅｏｍｅｔｒｙ）を復号する（Ｓ６６３１）。例えば、三次元データ復号装置は、８分木表現を用いて復号を行う。
次に、三次元データ復号装置は、ビットストリームから属性情報を復号する（Ｓ６６３２）。例えば、三次元データ復号装置は、複数の属性情報を復号する場合は、複数の属性情報を順に復号してもよい。例えば、三次元データ復号装置は、属性情報として、色と反射率を復号する場合は、ビットストリームに付加されている順に従い、色の符号化結果、及び反射率の符号化結果を復号する。例えば、ビットストリームにおいて、色の符号化結果の後に、反射率の符号化結果が付加されている場合、三次元データ復号装置は、色の符号化結果を復号し、その後に反射率の符号化結果を復号する。なお、三次元データ復号装置は、ビットストリームに付加される属性情報の符号化結果をどのような順番で復号してもよい。
また、三次元データ復号装置は、ビットストリーム内の各属性情報の符号化データの開始場所を示す情報をヘッダ等を復号することで取得してもよい。これにより、三次元データ復号装置は、復号が必要な属性情報を選択的に復号できるので、復号が不必要な属性情報の復号処理を省略できる。よって、三次元データ復号装置の処理量を削減できる。また、三次元データ復号装置は、複数の属性情報を並列に復号し、復号結果を１つの三次元点群に統合してもよい。これにより、三次元データ復号装置は、高速に複数の属性情報を復号できる。
図５４は、属性情報復号処理（Ｓ６６３２）のフローチャートである。まず、三次元データ復号装置は、ビットストリームから符号化係数を復号する（Ｓ６６４１）。次に、三次元データ復号装置は、符号化係数に逆量子化を適用する（Ｓ６６４２）。次に、三次元データ復号装置は、逆量子化後の符号化係数に逆Ｈａａｒ変換を適用することで属性情報を復号する（Ｓ６６４３）。
図５５は、符号化係数復号処理（Ｓ６６４１）のフローチャートである。まず、三次元データ復号装置は、ビットストリームからＺｅｒｏＣｎｔを復号する（Ｓ６６５１）。全ての符号化係数を処理済みでない場合（Ｓ６６５２でＮｏ）、三次元データ復号装置は、ＺｅｒｏＣｎｔが０より大きいかを判定する（Ｓ６６５３）。
ＺｅｒｏＣｎｔがゼロより大きい場合（Ｓ６６５３でＹｅｓ）、三次元データ復号装置は、処理対象の符号化係数を０に設定する（Ｓ６６５４）。次に、三次元データ復号装置は、ＺｅｒｏＣｎｔを１減算し（Ｓ６６５５）、ステップＳ６６５２に戻る。
ＺｅｒｏＣｎｔがゼロである場合（Ｓ６６５３でＮｏ）、三次元データ復号装置は、処理対象の符号化係数を復号する（Ｓ６６５６）。例えば、三次元データ復号装置は、二値算術復号を用いる。また、三次元データ復号装置は、復号した符号化係数に値１を加算してもよい。
次に、三次元データ復号装置は、ＺｅｒｏＣｎｔを復号し、得られた値をＺｅｒｏＣｎｔに設定し（Ｓ６６５７）、ステップＳ６６５２に戻る。
また、ステップＳ６６５３～Ｓ６６５７の処理が符号化係数毎に繰り返し行われる。また、全ての符号化係数を処理済みである場合（Ｓ６６５２でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は、復号した複数の符号化係数を符号なし整数値から符号付き整数値に変換する（Ｓ６６５８）。例えば、三次元データ復号装置は、復号した符号化係数は下記のように符号なし整数値から符号付き整数値に変換してもよい。復号された符号なし整数値Ｔａ１ｕのＬＳＢ（ｌｅａｓｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｂｉｔ）が１である場合、符号付き整数値Ｔａ１ｑは、－（（Ｔａ１ｕ＋１）＞＞１）に設定される。復号された符号なし整数値Ｔａ１ｕのＬＳＢが１でない場合（０である場合）、符号付き整数値Ｔａ１ｑは、（Ｔａ１ｕ＞＞１）に設定される。なお、符号化係数が負の値にならない場合には、三次元データ復号装置は、復号した符号化係数をそのまま符号付き整数値として用いてもよい。
図５６は、三次元データ符号化装置に含まれる属性情報符号化部６６００のブロック図である。属性情報符号化部６６００は、ソート部６６０１と、Ｈａａｒ変換部６６０２と、量子化部６６０３と、逆量子化部６６０４と、逆Ｈａａｒ変換部６６０５と、メモリ６６０６と、算術符号化部６６０７とを備える。
ソート部６６０１は、三次元点の位置情報を用いてモートン符号を生成し、複数の三次元点をモートン符号順にソートする。Ｈａａｒ変換部６６０２は、属性情報にＨａａｒ変換を適用することで符号化係数を生成する。量子化部６６０３は、属性情報の符号化係数を量子化する。
逆量子化部６６０４は、量子化後の符号化係数を逆量子化する。逆Ｈａａｒ変換部６６０５は、符号化係数に逆Ｈａａｒ変換を適用する。メモリ６６０６は、復号済みの複数の三次元点の属性情報の値を記憶する。例えば、メモリ６６０６に記憶される復号済みの三次元点の属性情報は、符号化されていない三次元点の予測等に利用されてもよい。
算術符号化部６６０７は、量子化後の符号化係数からＺｅｒｏＣｎｔを算出し、ＺｅｒｏＣｎｔを算術符号化する。また、算術符号化部６６０７は、量子化後の非ゼロの符号化係数を算術符号化する。算術符号化部６６０７は、符号化係数を算術符号化前に二値化してもよい。また、算術符号化部６６０７は、各種ヘッダ情報を生成及び符号化してもよい。
図５７は、三次元データ復号装置に含まれる属性情報復号部６６１０のブロック図である。属性情報復号部６６１０は、算術復号部６６１１と、逆量子化部６６１２と、逆Ｈａａｒ変換部６６１３と、メモリ６６１４とを備える。
算術復号部６６１１は、ビットストリームに含まれるＺｅｒｏＣｎｔと符号化係数を算術復号する。なお、算術復号部６６１１は、各種ヘッダ情報を復号してもよい。
逆量子化部６６１２は、算術復号した符号化係数を逆量子化する。逆Ｈａａｒ変換部６６１３は、逆量子化後の符号化係数に逆Ｈａａｒ変換を適用する。メモリ６６１４は、復号済みの複数の三次元点の属性情報の値を記憶する。例えば、メモリ６６１４に記憶される復号済みの三次元点の属性情報は、復号されていない三次元点の予測に利用されてもよい。
なお、上記実施の形態では、符号化順として下位層から上位層の順に三次元点を符号化する例を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、Ｈａａｒ変換後の符号化係数を上位層から下位層の順にスキャンする方法が用いられてもよい。なお、この場合も、三次元データ符号化装置は、値０の連続回数をＺｅｒｏＣｎｔとして符号化してもよい。
また、三次元データ符号化装置は、本実施の形態で述べたＺｅｒｏＣｎｔを用いた符号化方法を用いるか否かを、ＷＬＤ、ＳＰＣ又はボリューム単位で切替えてもよい。この場合、三次元データ符号化装置は、ＺｅｒｏＣｎｔを用いた符号化方法を適用したか否かを示す情報をヘッダ情報に付加してもよい。これにより、三次元データ復号装置は、適切に復号を行える。切替え方法の例として、例えば、三次元データ符号化装置は、１個のボリュームに対して値０の符号化係数の発生回数をカウントする。三次元データ符号化装置は、カウント値が予め定められた閾値を越えた場合は、次のボリュームにＺｅｒｏＣｎｔを用いた方法を適用し、カウント値が閾値以下の場合、次のボリュームにＺｅｒｏＣｎｔを用いた方法を適用しない。これにより、三次元データ符号化装置は、符号化対象の三次元点の特徴に応じて適切にＺｅｒｏＣｎｔを用いた符号化方法を適用するか否かを切り替えることができるので、符号化効率を向上できる。
以下、本実施の形態の別の手法（変形例）について説明する。三次元データ符号化装置は、量子化後の符号化係数（符号なし整数値）を、ある順番に応じてスキャンし、符号化する。例えば、三次元データ符号化装置は、下位層に含まれる三次元点から順に上位層に向かって複数の三次元点を符号化する。
図５８は、図４３に示す属性情報に対して、この手法を用いた場合の第１符号列及び第２符号列の例を示す図である。この例の場合、三次元データ符号化装置は、下位層Ｌに含まれるＴａ１ｑからＴａ５ｑ、Ｔｂ１ｑ、Ｔｂ３ｑ、Ｔｃ１ｑ、ｄ０ｑの順で複数の符号化係数を符号化する。ここで、下位層ほど、量子化後の符号化係数が０になりやすい傾向がある。この要因として、以下のことなどが上げられる。
下位層Ｌの符号化係数は、上位層より高い周波数成分を示すため、符号化対象の三次元点によっては０になりやすい傾向がある。また、上述した重要度等に応じた量子化スケールの切り替えにより、下位層ほど量子化スケールが大きくなり、量子化後の符号化係数が０になりやすい。
このように、下位層になるほど、量子化後の符号化係数が０になりやすく、値０が連続して第１符号列に発生しやすい。三次元データ符号化装置は、第１符号列で値０が発生した回数をカウントし、連続した値０の代わりに、値０が連続して発生した回数（ＺｅｒｏＣｎｔ）を符号化する。これにより、量子化後の符号化係数の値０が連続した場合に、多数の０を符号化するよりも０の連続回数を符号化することで符号化効率を向上できる。
また、三次元データ符号化装置は、値０の発生回数の総数を示す情報を符号化してもよい。これにより、ＺｅｒｏＣｎｔを符号化するオーバヘッドを削減でき、符号化効率を向上できる。
例えば、三次元データ符号化装置は、値０の符号化係数の総数をＴｏｔａｌＺｅｒｏＣｎｔとして符号化する。これにより、図５８に示す例では、第２符号列に含まれる２個目のＺｅｒｏＣｎｔ（値１）を三次元データ復号装置が復号した時点で、復号済みのＺｅｒｏＣｎｔの総数がＮ＋１（＝ＴｏｔａｌＺｅｒｏＣｎｔ）となる。よって、三次元データ復号装置は、これ以降は０が発生しないことを把握できる。そのため、三次元データ符号化装置は、以降、ｖａｌｕｅ毎にＺｅｒｏＣｎｔを符号化する必要がなくなり、符号量を削減できる。
また、三次元データ符号化装置は、ＴｏｔａｌＺｅｒｏＣｎｔをエントロピー符号化してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、符号化三次元点の総数Ｔのトランケットユーナリ符号でＴｏｔａｌＺｅｒｏＣｎｔの値を二値化し、二値化後の各ビットを算術符号化する。この際、三次元データ符号化装置は、ビット毎に異なる符号化テーブルを用いることで符号化効率を向上してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、１ビット目には符号化テーブル１を用い、２ビット目には符号化テーブル２を用い、それ以降のビットには符号化テーブル３を用いる。このように、三次元データ符号化装置は、ビット毎に符号化テーブルを切り替えることで符号化効率を向上できる。
また、三次元データ符号化装置は、ＴｏｔａｌＺｅｒｏＣｎｔを指数ゴロムで二値化したうえで算術符号化してもよい。これにより、ＴｏｔａｌＺｅｒｏＣｎｔの値が大きくなりやすい場合に、トランケットユーナリ符号による二値化算術符号化よりも効率を向上できる。なお、三次元データ符号化装置は、トランケットユーナリ符号を用いるか指数ゴロムを用いるかを切り替えるためのフラグをヘッダに付加してもよい。これにより、三次元データ符号化装置は、最適な二値化方法を選択することで符号化効率を向上できる。また、三次元データ復号装置はヘッダに含まれるフラグを参照して二値化方法を切り替えて、ビットストリームを正しく復号できる。
図５９は、本変形例における属性情報（ａｔｔｒｉｂｕｔｅ＿ｄａｔａ）のシンタックス例を示す図である。図５９に示す属性情報（ａｔｔｒｉｂｕｔｅ＿ｄａｔａ）は、図４８に示す属性情報に対して、さらに、ゼロ総数（ＴｏｔａｌＺｅｒｏＣｎｔ）を含む。なお、その他の情報については図４８と同様である。ゼロ総数（ＴｏｔａｌＺｅｒｏＣｎｔ）は、量子化後の値０の符号化係数の総数を示す。
また、三次元データ符号化装置は、ａｔｔｒｉｂｕｔｅ＿ｄｉｍｅｎｓｉｏｎの値によってＴｏｔａｌＺｅｒｅＣｎｔ及びＺｅｒｏＣｎｔの値の算出方法を切替えてもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、ａｔｔｒｉｂｕｔｅ＿ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ＝３の場合は、全ての成分（次元）の符号化係数の値が０となる回数をカウントしてもよい。図６０は、この場合の符号化係数、ＺｅｒｏＣｎｔ及びＴｏｔａｌＺｅｒｏＣｎｔの例を示す図である。例えば、図６０に示す色情報の場合、三次元データ符号化装置は、Ｒ、Ｇ、Ｂ成分が全て０である符号化係数が連続する数をカウントし、カウントした数をＴｏｔａｌＺｅｒｏＣｎｔ及びＺｅｒｏＣｎｔとしてビットストリームに付加する。これにより、成分毎にＴｏｔａｌＺｅｒｏＣｎｔ及びＺｅｒｏＣｎｔを符号化する必要がなくなり、オーバヘッドを削減できる。よって、符号化効率を改善できる。なお、三次元データ符号化装置は、ａｔｔｒｉｂｕｔｅ＿ｄｉｍｅｎｓｉｏｎが２以上の場合でも次元毎にＴｏｔａｌＺｅｏＣｎｔ及びＺｅｒｏＣｎｔを算出し、算出したＴｏｔａｌＺｅｏＣｎｔ及びＺｅｒｏＣｎｔをビットストリームに付加してもよい。
図６１は、本変形例における符号化係数符号化処理（Ｓ６６１３）のフローチャートである。まず、三次元データ符号化装置は、符号化係数を符号付き整数値から符号なし整数値に変換する（Ｓ６６６１）。次に、三次元データ符号化装置は、ＴｏｔａｌＺｅｒｏＣｎｔを符号化する（Ｓ６６６２）。
全ての符号化係数を処理済みでない場合（Ｓ６６６３でＮｏ）、三次元データ符号化装置は、処理対象の符号化係数の値がゼロであるかを判定する（Ｓ６６６４）。処理対象の符号化係数の値がゼロである場合（Ｓ６６６４でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は、ＺｅｒｏＣｎｔを１インクリメントし（Ｓ６６６５）、ステップＳ６６６３に戻る。
処理対象の符号化係数の値がゼロでない場合（Ｓ６６６４でＮｏ）、三次元データ符号化装置は、ＴｏｔａｌＺｅｒｏＣｎｔが０より大きいかを判定する（Ｓ６６６６）。ＴｏｔａｌＺｅｒｏＣｎｔが０より大きい場合（Ｓ６６６６でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は、ＺｅｒｏＣｎｔを符号化し、ＴｏｔａｌＺｅｒｏＣｎｔをＴｏｔａｌＺｅｒｏＣｎｔ－ＺｅｒｏＣｎｔに設定する（Ｓ６６６７）。
ステップＳ６６６７の後、又は、ＴｏｔａｌＺｅｒｏＣｎｔが０である場合（Ｓ６６６６でＮｏ）、三次元データ符号化装置は、符号化係数を符号化し、ＺｅｒｏＣｎｔを０にリセットし（Ｓ６６６８）、ステップＳ６６６３に戻る。例えば、三次元データ符号化装置は、二値算術符号化を行う。また、三次元データ符号化装置は、符号化係数から値１を減算し、得られた値を符号化してもよい。
また、ステップＳ６６６４～Ｓ６６６８の処理が符号化係数毎に繰り返し行われる。また、全ての符号化係数を処理済みである場合（Ｓ６６６３でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は、処理を終了する。
図６２は、本変形例における符号化係数復号処理（Ｓ６６４１）のフローチャートである。まず、三次元データ復号装置は、ビットストリームからＴｏｔａｌＺｅｒｏＣｎｔを復号する（Ｓ６６７１）。次に、三次元データ復号装置は、ビットストリームからＺｅｒｏＣｎｔを復号し、ＴｏｔａｌＺｅｒｏＣｎｔをＴｏｔａｌＺｅｒｏＣｎｔ－ＺｅｒｏＣｎｔに設定する（Ｓ６６７２）。
全ての符号化係数を処理済みでない場合（Ｓ６６７３でＮｏ）、三次元データ符号化装置は、ＺｅｒｏＣｎｔが０より大きいかを判定する（Ｓ６６７４）。
ＺｅｒｏＣｎｔがゼロより大きい場合（Ｓ６６７４でＹｅｓ）、三次元データ復号装置は、処理対象の符号化係数を０に設定する（Ｓ６６７５）。次に、三次元データ復号装置は、ＺｅｒｏＣｎｔを１減算し（Ｓ６６７６）、ステップＳ６６７３に戻る。
ＺｅｒｏＣｎｔがゼロである場合（Ｓ６６７４でＮｏ）、三次元データ復号装置は、処理対象の符号化係数を復号する（Ｓ６６７７）。例えば、三次元データ復号装置は二値算術復号を用いる。また、三次元データ復号装置は、復号した符号化係数に値１を加算してもよい。
次に、三次元データ復号装置は、ＴｏｔａｌＺｅｒｏＣｎｔが０より大きいかを判定する（Ｓ６６７８）。ＴｏｔａｌＺｅｒｏＣｎｔが０より大きい場合（Ｓ６６７８でＹｅｓ）、三次元データ復号装置は、ＺｅｒｏＣｎｔを復号し、得られた値をＺｅｒｏＣｎｔに設定し、ＴｏｔａｌＺｅｒｏＣｎｔをＴｏｔａｌＺｅｒｏＣｎｔ－ＺｅｒｏＣｎｔに設定し（Ｓ６６７９）、ステップＳ６６７３に戻る。また、ＴｏｔａｌＺｅｒｏＣｎｔが０である場合（Ｓ６６７８でＮｏ）、三次元データ復号装置は、ステップＳ６６７３に戻る。
また、ステップＳ６６７４～Ｓ６６７９の処理が符号化係数毎に繰り返し行われる。また、全ての符号化係数を処理済みである場合（Ｓ６６７３でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は、復号した符号化係数を符号なし整数値から符号付き整数値に変換する（Ｓ６６８０）。
図６３は、属性情報（ａｔｔｒｉｂｕｔｅ＿ｄａｔａ）の別のシンタックス例を示す図である。図６３に示す属性情報（ａｔｔｒｉｂｕｔｅ＿ｄａｔａ）は、図４８に示す符号化係数（ｖａｌｕｅ［ｊ］［ｉ］）の代わりに、ｖａｌｕｅ［ｊ］［ｉ］＿ｇｒｅａｔｅｒ＿ｚｅｒｏ＿ｆｌａｇと、ｖａｌｕｅ［ｊ］［ｉ］＿ｇｒｅａｔｅｒ＿ｏｎｅ＿ｆｌａｇと、ｖａｌｕｅ［ｊ］［ｉ］とを含む。なお、その他の情報については図４８と同様である。
ｖａｌｕｅ［ｊ］［ｉ］＿ｇｒｅａｔｅｒ＿ｚｅｒｏ＿ｆｌａｇは、符号化係数（ｖａｌｕｅ［ｊ］［ｉ］）の値が０より大きいか（１以上であるか）否かを示す。言い換えると、ｖａｌｕｅ［ｊ］［ｉ］＿ｇｒｅａｔｅｒ＿ｚｅｒｏ＿ｆｌａｇは、符号化係数（ｖａｌｕｅ［ｊ］［ｉ］）の値が０であるか否かを示す。
例えば、符号化係数の値が０より大きい場合、ｖａｌｕｅ［ｊ］［ｉ］＿ｇｒｅａｔｅｒ＿ｚｅｒｏ＿ｆｌａｇは値１に設定され、符号化係数の値が０の場合、ｖａｌｕｅ［ｊ］［ｉ］＿ｇｒｅａｔｅｒ＿ｚｅｒｏ＿ｆｌａｇは値０に設定される。三次元データ符号化装置は、ｖａｌｕｅ［ｊ］［ｉ］＿ｇｒｅａｔｅｒ＿ｚｅｒｏ＿ｆｌａｇの値が０の場合、ｖａｌｕｅ［ｊ］［ｉ］をビットストリームに付加しなくてもよい。この場合、三次元データ復号装置は、ｖａｌｕｅ［ｊ］［ｉ］の値が値０であるとして判断してもよい。これにより、符号量を削減できる。
ｖａｌｕｅ［ｊ］［ｉ］＿ｇｒｅａｔｅｒ＿ｏｎｅ＿ｆｌａｇは、符号化係数（ｖａｌｕｅ［ｊ］［ｉ］）の値が１より大きいか（２以上であるか）否かを示す。言い換えると、ｖａｌｕｅ［ｊ］［ｉ］＿ｇｒｅａｔｅｒ＿ｏｎｅ＿ｆｌａｇは、符号化係数（ｖａｌｕｅ［ｊ］［ｉ］）の値が１であるか否かを示す。
例えば、符号化係数の値が１より大きい場合、ｖａｌｕｅ［ｊ］［ｉ］＿ｇｒｅａｔｅｒ＿ｏｎｅ＿ｆｌａｇは値１に設定される。そうでない場合（符号化係数の値が１以下の場合）、ｖａｌｕｅ［ｊ］［ｉ］＿ｇｒｅａｔｅｒ＿ｏｎｅ＿ｆｌａｇは値０に設定される。三次元データ符号化装置は、ｖａｌｕｅ［ｊ］［ｉ］＿ｇｒｅａｔｅｒ＿ｏｎｅ＿ｆｌａｇの値が０の場合、ｖａｌｕｅ［ｊ］［ｉ］をビットストリームに付加しなくてもよい。この場合、三次元データ復号装置は、三次元データ符号化装置は、ｖａｌｕｅ［ｊ］［ｉ］の値が値１であると判断してもよい。
ｖａｌｕｅ［ｊ］［ｉ］は、ｉ番目の三次元点のｊ次元番目の属性情報の量子化後の符号化係数を示す。例えば属性情報が色情報の場合、ｖａｌｕｅ［９９］［１］は１００番目の三次元点の二次元番目（例えばＧ値）の符号化係数を示す。また、属性情報が反射率情報の場合、ｖａｌｕｅ［１１９］［０］は１２０番目の三次元点の１次元番目（例えば反射率）の符号化係数を示す。
三次元データ符号化装置は、ｖａｌｕｅ［ｊ］［ｉ］＿ｇｒｅａｔｅｒ＿ｚｅｒｏ＿ｆｌａｇ＝１、ｖａｌｕｅ［ｊ］［ｉ］＿ｇｒｅａｔｅｒ＿ｏｎｅ＿ｆｌａｇ＝１の場合にｖａｌｕｅ［ｊ］［ｉ］をビットストリームに付加してもよい。また、三次元データ符号化装置は、ｖａｌｕｅ［ｊ］［ｉ］から２を減算した値をビットストリームに付加してもよい。この場合、三次元データ復号装置は、復号したｖａｌｕｅ［ｊ］［ｉ］に値２を加算することで符号化係数を算出する。
三次元データ符号化装置は、ｖａｌｕｅ［ｊ］［ｉ］＿ｇｒｅａｔｅｒ＿ｚｅｒｏ＿ｆｌａｇ、及びｖａｌｕｅ［ｊ］［ｉ］＿ｇｒｅａｔｅｒ＿ｏｎｅ＿ｆｌａｇをエントロピー符号化してもよい。例えば二値算術符号化及び二値算術復号が用いられてもよい。これにより符号化効率を向上できる。
（実施の形態９）
高圧縮を実現するために、ＰＣＣ（Ｐｏｉｎｔ Ｃｌｏｕｄ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）データに含まれる属性情報は、Ｌｉｆｔｉｎｇ、ＲＡＨＴ（Ｒｅｇｉｏｎ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）又はその他の変換手法等の複数の手法を用いて変換される。ここで、Ｌｉｆｔｉｎｇとは、ＬｏＤ（Ｌｅｖｅｌ ｏｆ
Ｄｅｔａｉｌ）を用いた変換方法の一つである。
重要な信号情報は低周波成分に含まれる傾向があるため、高周波成分を量子化することで符号量が削減される。つまり、変換処理は強いエネルギー圧縮特性を有する。また、量子化パラメータの大きさに応じて、量子化により精度が失われる。
図６４は、本実施の形態に係る三次元データ符号化装置の構成を示すブロック図である。この三次元データ符号化装置は、減算部７００１と、変換部７００２と、変換行列保持部７００３と、量子化部７００４と、量子化制御部７００５と、エントロピー符号化部７００６とを備える。
減算部７００１は、入力データと参照データとの差分である係数値を算出する。例えば、入力データとは点群データに含まれる属性情報であり、参照データとの属性情報の予測値である。
変換部７００２は係数値に変換処理を行う。例えば、この変換処理は、複数の属性情報をＬｏＤに分類する処理である。なお、この変換処理はＨａａｒ変換等であってもよい。変換行列保持部７００３は、変換部７００２による変換処理に用いられる変換行列を保持する。例えば、この変換行列はＨａａｒ変換行列である。なお、ここでは、三次元データ符号化装置は、ＬｏＤを用いた変換処理と、Ｈａａｒ変換等の変換処理との両方を行う機能を有する例を示すが、いずれか一方の機能を有してもよい。また、三次元データ符号化装置は、これらの２種類の変換処理を選択的に用いてもよい。また、三次元データ符号化装置は、所定の処理単位毎に、使用する変換処理を切り替えてもよい。
量子化部７００４は、係数値を量子化することで量子化値を生成する。量子化制御部７００５は、量子化部７００４が量子化に用いる量子化パラメータを制御する。例えば、量子化制御部７００５は、符号化の階層構造に合わせて量子化パラメータ（または、量子化ステップ）を切替えてもよい。これにより、階層構造毎に適切な量子化パラメータを選択することで階層毎に発生符号量を制御できる。また、量子化制御部７００５は、例えば主観画質に影響が少ない周波数成分を含むある階層以下の量子化パラメータを最大値に設定し、その階層以下の量子化係数を０にする。これにより、主観画質の劣化を抑制しつつ、発生符号量削減できる。また、量子化制御部７００５は、主観画質と発生符号量をより細かく制御できる。ここで、階層とは、ＬｏＤ又はＲＡＨＴ（Ｈａａｒ変換）における階層（木構造における深さ）である。
エントロピー符号化部７００６は、量子化係数をエントロピー符号化（例えば算術符号化）することでビットストリームを生成する。また、エントロピー符号化部７００６は、量子化制御部７００５で設定された階層毎の量子化パラメータを符号化する。
図６５は、本実施の形態に係る三次元データ復号装置の構成を示すブロック図である。この三次元データ復号装置は、エントロピー復号部７０１１と、逆量子化部７０１２と、量子化制御部７０１３と、逆変換部７０１４と、変換行列保持部７０１５と、加算部７０１６とを備える。
エントロピー復号部７０１１は、ビットストリームから量子化係数と、階層毎の量子化パラメータとを復号する。逆量子化部７０１２は、量子化係数を逆量子化することで係数値を生成する。量子化制御部７０１３は、エントロピー復号部７０１１で得られた階層号の量子化パラメータに基づき、逆量子化部７０１２が逆量子化に用いる量子化パラメータを制御する。
逆変換部７０１４は、係数値を逆変換する。例えば、逆変換部７０１４は、係数値を逆Ｈａａｒ変換する。変換行列保持部７０１５は、逆変換部７０１４による逆変換処理に用いられる変換行列を保持する。例えば、この変換行列は逆Ｈａａｒ変換行列である。
加算部７０１６は、係数値に参照データを加算することで出力データを生成する。例えば、出力データとは点群データに含まれる属性情報であり、参照データとの属性情報の予測値である。
次に、階層毎の量子化パラメータの設定の例を説明する。Ｐｒｅｄｉｃｔｉｎｇ／Ｌｉｆｔｉｎｇ等の属性情報の符号化において、ＬｏＤの階層に基づいて異なる量子化パラメータを適用する。例えば、低層の量子化パラメータを小さくし、低層の精度を上げる。これにより、高層の予測精度を向上できる。また、高層に対しては量子化パラメータを大きくすることでデータ量を削減できる。このように、ユーザの使用方針に応じて、ＬｏＤ毎に個別に量子化ツリー値（Ｑｔ）を設定できる。ここで、量子化ツリー値とは、例えば、量子化パラメータである。
図６６は、ＬｏＤの設定例を示す図である。例えば、図６６に示すようにＬｏＤ０～ＬｏＤ２に対して独立したＱｔ０～Ｑｔ２が設定される。
また、ＲＡＨＴを用いた属性情報の符号化では、木構造の深さに基づいて異なる量子化パラメータを適用する。例えば、低層の量子化パラメータを小さくし、低層の精度を上げる。これにより、高層の予測精度を向上できる。また、高層に対しては量子化パラメータを大きくすることでデータ量を削減できる。このように、ユーザの使用方針に応じて、木構造の深さ毎に個別に量子化ツリー値（Ｑｔ）を設定できる。
図６７は、ＲＡＨＴの階層構造（木構造）の例を示す図である。例えば、図６７に示すように木構造の深さ毎に独立したＱｔ０～Ｑｔ２が設定される。
以下、本実施の形態に係る三次元データ符号化装置の構成を説明する。図６８は、本実施の形態に係る三次元データ符号化装置７０２０の構成を示すブロック図である。三次元データ符号化装置７０２０は、点群データ（ポイントクラウド）を符号化することで符号化データ（符号化ストリーム）を生成する。この三次元データ符号化装置７０２０は、分割部７０２１と、複数の位置情報符号化部７０２２と、複数の属性情報符号化部７０２３と、付加情報符号化部７０２４と、多重化部７０２５とを含む。
分割部７０２１は、点群データを分割することで複数の分割データを生成する。具体的には、分割部７０２１は、点群データの空間を複数のサブ空間に分割することで複数の分割データを生成する。ここでサブ空間とは、タイル及びスライスの一方、又はタイル及びスライスの組み合わせである。より具体的には、点群データは、位置情報、属性情報（色又は反射率等）、及び付加情報を含む。分割部７０２１は、位置情報を分割することで複数の分割位置情報を生成し、属性情報を分割することで複数の分割属性情報を生成する。また、分割部７０２１は、分割に関する付加情報を生成する。
例えば、分割部７０２１は、まず、点群をタイルに分割する。次に、分割部７０２１は、得られたタイルを、さらにスライスに分割する。
複数の位置情報符号化部７０２２は、複数の分割位置情報を符号化することで複数の符号化位置情報を生成する。例えば、位置情報符号化部７０２２は、８分木等のＮ分木構造を用いて分割位置情報を符号化する。具体的には、８分木では、対象空間が８個のノード（サブ空間）に分割され、各ノードに点群が含まれるか否かを示す８ビットの情報（オキュパンシー符号）が生成される。また、点群が含まれるノードは、さらに、８個のノードに分割され、当該８個のノードの各々に点群が含まれるか否かを示す８ビットの情報が生成される。この処理が、予め定められた階層又はノードに含まれる点群の数の閾値以下になるまで繰り返される。例えば、複数の位置情報符号化部７０２２は、複数の分割位置情報を並列処理する。
属性情報符号化部７０２３は、位置情報符号化部７０２２で生成された構成情報を用いて属性情報を符号化することで符号化データである符号化属性情報を生成する。例えば、属性情報符号化部７０２３は、位置情報符号化部７０２２で生成された８分木構造に基づき、処理対象の対象点（対象ノード）の符号化において参照する参照点（参照ノード）を決定する。例えば、属性情報符号化部７０２３は、周辺ノード又は隣接ノードのうち、８分木における親ノードが対象ノードと同一のノードを参照する。なお、参照関係の決定方法はこれに限らない。
また、位置情報又は属性情報の符号化処理は、量子化処理、予測処理、及び算術符号化処理のうち少なくとも一つを含んでもよい。この場合、参照とは、属性情報の予測値の算出に参照ノードを用いること、又は、符号化のパラメータの決定に参照ノードの状態（例えば、参照ノードに点群が含まれる否かを示す占有情報）を用いること、である。例えば、符号化のパラメータとは、量子化処理における量子化パラメータ、又は算術符号化におけるコンテキスト等である。
付加情報符号化部７０２４は、点群データに含まれる付加情報と、分割部７０２１で分割時に生成された、データ分割に関する付加情報とを符号化することで符号化付加情報を生成する。
多重化部７０２５は、複数の符号化位置情報、複数の符号化属性情報及び符号化付加情報を多重化することで符号化データ（符号化ストリーム）を生成し、生成した符号化データを送出する。また、符号化付加情報は復号時に使用される。
図６９は、分割部７０２１のブロック図である。分割部７０２１は、タイル分割部７０３１と、スライス分割部７０３２とを含む。
タイル分割部７０３１は、位置情報（Ｐｏｓｉｔｉｏｎ（Ｇｅｏｍｅｔｒｙ））をタイルに分割することで複数のタイル位置情報を生成する。また、タイル分割部７０３１は、属性情報（Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ）をタイルに分割することで複数のタイル属性情報を生成する。また、タイル分割部７０３１は、タイル分割に係る情報、及びタイル分割において生成された情報を含むタイル付加情報（Ｔｉｌｅ ＭｅｔａＤａｔａ）を出力する。
スライス分割部７０３２は、複数のタイル位置情報をスライスに分割することで複数の分割位置情報（複数のスライス位置情報）を生成する。また、スライス分割部７０３２は、複数のタイル属性情報をスライスに分割することで複数の分割属性情報（複数のスライス属性情報）を生成する。また、スライス分割部７０３２は、スライス分割に係る情報、及びスライス分割において生成された情報を含むスライス付加情報（Ｓｌｉｃｅ ＭｅｔａＤａｔａ）を出力する。
また、タイル分割部７０３１及びスライス分割部７０３２は、生成した付加情報に基づき量子化ツリー値（量子化パラメータ）を決定する。
図７０は、属性情報符号化部７０２３のブロック図である。属性情報符号化部７０２３は、変換部７０３５と、量子化部７０３６と、エントロピー符号化部７０３７とを含む。
変換部７０３５は、分割属性情報をＬｏＤ等の階層に分類し、分割属性情報と予測値との差分を算出することで係数値（差分値）を生成する。なお、変換部７０３５は、分割属性情報にＨａａｒ変換を行うことで係数値を生成してもよい。
量子化部７０３６は、係数値を量子化することで量子化値を生成する。具体的には、量子化部７０３６は、量子化パラメータに基づく量子化ステップで係数を除算する。エントロピー符号化部７０３７は、量子化値をエントロピー符号化することで符号化属性情報を生成する。
以下、本実施の形態に係る三次元データ復号装置の構成を説明する。図７１は、三次元データ復号装置７０４０の構成を示すブロック図である。三次元データ復号装置７０４０は、点群データが符号化されることで生成された符号化データ（符号化ストリーム）を復号することで点群データを復元する。この三次元データ復号装置７０４０は、逆多重化部７０４１と、複数の位置情報復号部７０４２と、複数の属性情報復号部７０４３と、付加情報復号部７０４４と、結合部７０４５とを含む。
逆多重化部７０４１は、符号化データ（符号化ストリーム）を逆多重化することで複数の符号化位置情報、複数の符号化属性情報及び符号化付加情報を生成する。
複数の位置情報復号部７０４２は、複数の符号化位置情報を復号することで複数の分割位置情報を生成する。例えば、複数の位置情報復号部７０４２は、複数の符号化位置情報を並列処理する。
複数の属性情報復号部７０４３は、複数の符号化属性情報を復号することで複数の分割属性情報を生成する。例えば、複数の属性情報復号部７０４３は、複数の符号化属性情報を並列処理する。
複数の付加情報復号部７０４４は、符号化付加情報を復号することで付加情報を生成する。
結合部７０４５は、付加情報を用いて複数の分割位置情報を結合することで位置情報を生成する。結合部７０４５は、付加情報を用いて複数の分割属性情報を結合することで属性情報を生成する。
図７２は、属性情報復号部７０４３のブロック図である。属性情報復号部７０４３は、エントロピー復号部７０５１と、逆量子化部７０５２と、逆変換部７０５３とを含む。エントロピー復号部７０５１は、符号化属性情報をエントロピー復号することで量子化値を生成する。逆量子化部７０５２は、量子化値を逆量子化することで係数値を生成する。具体的には、ビットストリームから取得された量子化ツリー値（量子化パラメータ）に基づく量子化ステップを係数値に乗算する。逆変換部７０５３は、係数値を逆変換することで分割属性情報を生成する。ここで、逆変換とは、例えば、係数値に予測値を加算する処理である。または、逆変換とは、逆Ｈａａｒ変換である。
以下、量子化パラメータの決定方法の例を説明する。図７３は、タイル及びスライス分割における量子化パラメータの設定例を示す図である。
量子化パラメータの値が小さいと、元の情報が維持されやすい。例えば、量子化パラメータの既定値は１である。例えば、ＰＣＣデータのタイルを用いた符号化処理では、主要道路のタイルの量子化パラメータは、データ品質を維持するために小さい値に設定される。一方、周囲領域のタイルの量子化パラメータは、大きい値に設定される。これにより、周辺領域のデータ品質は低下するが、符号化効率を向上できる。
同様に、ＰＣＣデータのスライスを用いた符号化処理では、歩道、木、及び建物は、自己位置推定及びマッピングにおいて重要であり、歩道、木、及び建物のスライスの量子化パラメータは、小さい値に設定される。一方、移動体及びその他のデータの重要性が低いので、移動体及びその他のデータのスライスの量子化パラメータは高く設定される。
また、後述するΔＱＰ（ＤｅｌｔａＱＰ）を用いる場合には、三次元データ符号化装置は、主要道路など、重要なエリアに属する三次元点の符号化において、量子化パラメータを小さくするためにΔＱＰの値に負の値を設定して量子化誤差が小さくなるように符号化を行ってもよい。これにより、重要なエリアに属する三次元点の復号後の属性値を符号化前の値に近づけることができる。また、三次元データ符号化装置は、周辺領域など、重要でないエリアに属する三次元点の符号化時には、量子化パラメータを大きくするためにΔＱＰの値に正の値を設定して情報量を削減してもよい。これにより、重要なエリアの情報量をキープしつつ、全体の符号量を削減できる。
以下、階層毎の量子化パラメータを示す情報の例を説明する。三次元点の属性情報を量子化して符号化する場合に、フレーム、スライス又はタイル等に対する量子化パラメータＱＰｂａｓｅに加え、より細かい単位で量子化パラメータを制御する仕組みを導入する。例えば、三次元データ符号化装置は、属性情報をＬｏＤを用いて符号化する場合、ＬｏＤ毎にＤｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒを設け、ＬｏＤ毎にＱＰｂａｓｅの値にＤｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒを加算することで量子化パラメータの値を変えながら符号化を行う。また、三次元データ符号化装置は、符号化に用いたＤｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒをビットストリームのヘッダ等に付加する。これにより、三次元データ符号化装置は、例えば目標符号量と発生符号量とに応じてＬｏＤ毎の量子化パラメータを変えながら三次元点の属性情報を符号化できるので、最終的に目標符号量に近い符号量のビットストリームを生成できる。また、三次元データ復号装置は、ヘッダに含まれるＱＰｂａｓｅ及びＤｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒを復号して三次元データ符号化装置が使用した量子化パラメータを生成することで、ビットストリームを適切に復号できる。
図７４は、全ての三次元点の属性情報を量子化パラメータＱＰｂａｓｅを用いて符号化する場合の例を示す図である。図７５は、ＬｏＤの階層毎に量子化パラメータを切替えて符号化を行う場合の例を示す図である。図７５に示す例では、先頭のＬｏＤの量子化パラメータは、ＱＰｂａｓｅに、先頭のＬｏＤのＤｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒを加算することで算出される。２番目以降のＬｏＤでは、処理対象のＬｏＤの量子化パラメータは、直前のＬｏＤの量子化パラメータに処理対象のＬｏＤのＤｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒを加算することで算出される。例えば、ＬｏＤ３の先頭の量子化パラメータＱＰ３は、ＱＰ３＝ＱＰ２＋Ｄｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ［３］で算出される。
なお、各ＬｏＤのＤｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ［ｉ］はＱＰｂａｓｅからの差分値を示してもよい。つまり、ｉ番目のＬｏＤｉの量子化パラメータＱＰｉは、ＱＰｉ＝ＱＰｂａｓｅ＋Ｄｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ［ｉ］で表される。例えば、ＱＰ１＝ＱＰｂａｓｅ＋Ｄｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ［１］で表され、ＱＰ２＝ＱＰｂａｓｅ＋Ｄｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ［２］で表される。
図７６は、属性情報ヘッダ（Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ ｈｅａｄｅｒ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）のシンタックス例を示す図である。ここで属性情報ヘッダとは、例えば、フレーム、スライス又はタイル単位のヘッダであり、属性情報のヘッダである。図７６に示すように、属性情報ヘッダは、ＱＰｂａｓｅ（基準量子化パラメータ）と、ＮｕｍＬａｙｅｒ（階層数）と、Ｄｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ［ｉ］（差分量子化パラメータ）とを含む。
ＱＰｂａｓｅは、フレーム、スライス又はタイル等において基準となる量子化パラメータの値を示す。ＮｕｍＬａｙｅｒは、ＬｏＤ又はＲＡＨＴの階層数を示す。言い換えると、ＮｕｍＬａｙｅｒは、属性情報ヘッダに含まれるＤｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ［ｉ］の数を示す。
Ｄｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ［ｉ］は、階層ｉのΔＱＰの値を示す。ここでΔＱＰは、階層ｉ－１の量子化パラメータから階層ｉの量子化パラメータを減算した値である。なお、ΔＱＰは、ＱＰｂａｓｅから階層ｉの量子化パラメータを減算した値であってもよい。また、ΔＱＰは、正又は負の値をとり得る。なお、Ｄｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ［０］をヘッダに付加しなくてもよい。この場合、階層０の量子化パラメータはＱＰｂａｓｅに等しい。これによりヘッダ符号量を削減できる。
図７７は、属性情報ヘッダ（Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ ｈｅａｄｅｒ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）の別のシンタックス例を示す図である。図７７に示す属性情報ヘッダは、図７６に示す属性情報ヘッダに対して、さらに、ｄｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ＿ｐｒｅｓｅｎｔ＿ｆｌａｇを含む。
ｄｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ＿ｐｒｅｓｅｎｔ＿ｆｌａｇは、Ｄｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒがビットストリームに含まれるか否かを示すフラグである。例えば、値１は、Ｄｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒがビットストリームに含まれることを示し、値０は、Ｄｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒがビットストリームに含まれないことを示す。ｄｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ＿ｐｒｅｓｅｎｔ＿ｆｌａｇが０の場合、三次元データ復号装置は、例えば、Ｄｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒを０として以降の復号処理を行う。
なお、ここでは、ＱＰｂａｓｅ及びＤｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒにより量子化パラメータが示される例を述べたが、ＱＰｂａｓｅ及びＤｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒにより量子化ステップが示されてもよい。量子化ステップは、量子化パラメータから、予め定められた式又はテーブル等を用いて算出される。三次元データ符号化装置は、量子化処理において係数値を量子化ステップで除算する。三次元データ復号装置は、逆量子化処理において量子化値に量子化ステップを乗算することで係数値を復元する。
次に、更に細かい単位で量子化パラメータを制御する例を説明する。図７８は、ＬｏＤよりも細かい単位で量子化パラメータを制御する例を示す図である。
例えば、三次元データ符号化装置は、属性情報をＬｏＤを用いて符号化する場合、ＬｏＤ階層毎のＤｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒに加え、ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰと、ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰを加算する三次元点の位置情報を表すＮｕｍＰｏｉｎｔＡＤｅｌｔａとを定義する。三次元データ符号化装置は、Ｄｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ、ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰ及びＮｕｍＰｏｉｎｔＡＤｅｌｔａに基づき量子化パラメータの値を変更しながら符号化を行う。
また、三次元データ符号化装置は、符号化に用いたＡＤｅｌｔａ及びＮｕｍＰｏｉｎｔＡＤｅｌｔａをビットストリームのヘッダ等に付加してもよい。これにより、三次元データ符号化装置は、例えば、目標符号量と発生符号量とに応じて三次元点毎の量子化パラメータを変更しながら複数の三次元点の属性情報を符号化できる。これにより、三次元データ符号化装置は、最終的に目標符号量に近い符号量のビットストリームを生成できる。また、三次元データ復号装置は、ヘッダに含まれるＱＰｂａｓｅ、Ｄｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ、及びＡＤｅｌｔａを復号して三次元データ符号化装置が使用した量子化パラメータを生成することで、ビットストリームを適切に復号できる。
例えば、図７８に示すように、Ｎ０番目の属性情報の量子化値ＱＰ４は、ＱＰ４＝ＱＰ３＋ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰ［０］で算出される。
また、図７８に示す符号化／復号順とは逆の符号化／復号順が用いられてもよい。例えばＬｏＤ３、ＬｏＤ２、ＬｏＤ１、ＬｏＤ０の順に符号化／復号が行われてもよい。
図７９は、図７８に示す例を用いる場合の属性情報ヘッダ（Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ ｈｅａｄｅｒ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）のシンタックス例を示す図である。図７９に示す属性情報ヘッダは、図７６に示す属性情報ヘッダに対して、さらに、ＮｕｍＡＤｅｌｔａと、ＮｕｍＰｏｉｎｔＡＤｅｌｔａ［ｉ］と、ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰ［ｉ］とを含む。
ＮｕｍＡＤｅｌｔａは、ビットストリームに含まれるＡＤｅｌｔａ＿ＱＰの数を示す。ＮｕｍＰｏｉｎｔＡＤｅｌｔａ［ｉ］は、ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰ［ｉ］を適用する三次元点Ａの識別番号を示す。例えば、ＮｕｍＰｏｉｎｔＡＤｅｌｔａ［ｉ］は、符号化／復号順で先頭の三次元点から三次元点Ａまでの三次元点の個数を示す。また、ＮｕｍＰｏｉｎｔＡＤｅｌｔａ［ｉ］は、三次元点Ａが属するＬｏＤ内の最初の三次元点から三次元点Ａまでの三次元点の個数を示してもよい。
または、ＮｕｍＰｏｉｎｔＡＤｅｌｔａ［ｉ］は、ＮｕｍＰｏｉｎｔＡＤｅｌｔａ［ｉ－１］で示される三次元点の識別番号と、三次元点Ａの識別番号との差分値を示してもよい。これにより、ＮｕｍＰｏｉｎｔＡＤｅｌｔａ［ｉ］の値を小さくできるので、符号量を削減できる。
ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰ［ｉ］は、ＮｕｍＰｏｉｎｔＡＤｅｌｔａ［ｉ］で示される三次元点のΔＱＰの値を示す。つまり、ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰ［ｉ］は、ＮｕｍＰｏｉｎｔＡＤｅｌｔａ［ｉ］で示される三次元点の量子化パラメータと、当該三次元点の直前の三次元点の量子化パラメータとの差分を示す。
図８０は、図７８に示す例を用いる場合の属性情報ヘッダ（Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ ｈｅａｄｅｒ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）の別のシンタックス例を示す図である。図８０に示す属性情報ヘッダは、図７９に示す属性情報ヘッダに対して、さらに、ｄｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ＿ｐｒｅｓｅｎｔ＿ｆｌａｇと、ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ＿ｄｅｌｔａ＿ＱＰ＿ｐｒｅｓｅｎｔ＿ｆｌａｇとを含み、ＮｕｍＡＤｅｌｔａの代わりにＮｕｍＡＤｅｌｔａ＿ｍｉｎｕｓ１を含む。
ｄｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ＿ｐｒｅｓｅｎｔ＿ｆｌａｇは、図７７を用いて既に説明したものと同様である。
ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ＿ｄｅｌｔａ＿ＱＰ＿ｐｒｅｓｅｎｔ＿ｆｌａｇは、ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰがビットストリームに含まれるか否かを示すフラグである。例えば、値１は、ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰがビットストリームに含まれることを示し、値０は、ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰがビットストリームに含まれないことを示す。ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ＿ｄｅｌｔａ＿ＱＰ＿ｐｒｅｓｅｎｔ＿ｆｌａｇが０の場合、三次元データ復号装置は、例えば、ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰを０として以降の復号処理を行う。
ＮｕｍＡＤｅｌｔａ＿ｍｉｎｕｓ１は、ビットストリームに含まれるＡＤｅｌｔａ＿ＱＰの数－１を示す。このように、ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰの数から１を減算した値をヘッダに付加することでヘッダの符号量を削減できる。例えば、三次元データ復号装置は、ＮｕｍＡＤｅｌｔａ＝ＮｕｍＡＤｅｌｔａ＿ｍｉｎｕｓ１＋１を算出する。ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰ［ｉ］は、ｉ番目のＡＤｅｌｔａ＿ＱＰの値を示す。なお、ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰ［ｉ］は、正の値だけでなく、負の値も設定可能であってもよい。
図８１は、本実施の形態に係る三次元データ符号化処理のフローチャートである。まず、三次元データ符号化装置は、位置情報（ｇｅｏｍｅｔｒｙ）を符号化する（Ｓ７００１）。例えば、三次元データ符号化装置は、８分木表現を用いて符号化を行う。
次に、三次元データ符号化装置は、属性情報を変換する（Ｓ７００２）。例えば、三次元データ符号化装置は、位置情報の符号化後に、量子化等によって三次元点の位置が変化した場合に、変化後の三次元点に元の三次元点の属性情報を再割当てする。なお、三次元データ符号化装置は、位置の変化量に応じて属性情報の値を補間して再割当てを行ってもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、変化後の三次元位置に近い変化前の三次元点をＮ個検出し、Ｎ個の三次元点の属性情報の値を、変化後の三次元位置から各Ｎ個の三次元までの距離に基づいて重み付け平均し、得られた値を変化後の三次元点の属性情報の値に決定する。また、三次元データ符号化装置は、量子化等によって２個以上の三次元点が同一の三次元位置に変化した場合は、その変化後の属性情報の値として、変化前の２個以上の三次元点における属性情報の平均値を割当ててもよい。
次に、三次元データ符号化装置は、属性情報を符号化する（Ｓ７００３）。例えば、三次元データ符号化装置は、複数の属性情報を符号化する場合は、複数の属性情報を順に符号化してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、属性情報として、色と反射率を符号化する場合は、色の符号化結果の後に反射率の符号化結果を付加したビットストリームを生成する。なお、ビットストリームに付加される属性情報の複数の符号化結果はどのような順番でもよい。
また、三次元データ符号化装置は、ビットストリーム内の各属性情報の符号化データの開始場所を示す情報をヘッダ等に付加してもよい。これにより、三次元データ復号装置は、復号が必要な属性情報を選択的に復号できるので、復号が不必要な属性情報の復号処理を省略できる。よって、三次元データ復号装置の処理量を削減できる。また、三次元データ符号化装置は、複数の属性情報を並列に符号化し、符号化結果を１つのビットストリームに統合してもよい。これにより、三次元データ符号化装置は、高速に複数の属性情報を符号化できる。
図８２は、属性情報符号化処理（Ｓ７００３）のフローチャートである。まず、三次元データ符号化装置は、ＬｏＤを設定する（Ｓ７０１１）。つまり、三次元データ符号化装置は、各三次元点を複数のＬｏＤのいずれかに割り当てる。
次に、三次元データ符号化装置は、ＬｏＤ単位のループを開始する（Ｓ７０１２）。つまり、三次元データ符号化装置は、ＬｏＤ毎にステップＳ７０１３～Ｓ７０２１の処理を繰り返し行う。
次に、三次元データ符号化装置は、三次元点単位のループを開始する（Ｓ７０１３）。つまり、三次元データ符号化装置は、三次元点毎にステップＳ７０１４～Ｓ７０２０の処理を繰り返し行う。
まず、三次元データ符号化装置は、処理対象の対象三次元点の予測値の算出に用いる、対象三次元点の周囲に存在する三次元点である複数の周囲点を探索する（Ｓ７０１４）。次に、三次元データ符号化装置は、複数の周囲点の属性情報の値の重み付け平均を算出し、得られた値を予測値Ｐに設定する（Ｓ７０１５）。次に、三次元データ符号化装置は、対象三次元点の属性情報と予測値との差分である予測残差を算出する（Ｓ７０１６）。次に、三次元データ符号化装置は、予測残差を量子化することで量子化値を算出する（Ｓ７０１７）。次に、三次元データ符号化装置は、量子化値を算術符号化する（Ｓ７０１８）。次に、三次元データ符号化装置は、ΔＱＰを決定する（Ｓ７０１９）。ここで決定されたΔＱＰは、後続の予測残差の量子化に用いられる量子化パラメータの決定に用いられる。
また、三次元データ符号化装置は、量子化値を逆量子化することで逆量子化値を算出する（Ｓ７０２０）。次に、三次元データ符号化装置は、逆量子化値に予測値を加算することで復号値を生成する（Ｓ７０２１）。次に、三次元データ符号化装置は、三次元点単位のループを終了する（Ｓ７０２２）。また、三次元データ符号化装置は、ＬｏＤ単位のループを終了する（Ｓ７０２３）。
図８３は、ΔＱＰ決定処理（Ｓ７０１９）のフローチャートである。まず、三次元データ符号化装置は、次の符号化対象の対象三次元点Ａが属する階層ｉと符号化順Ｎとを算出する（Ｓ７０３１）。階層ｉは、例えばＬｏＤ階層、又はＲＡＨＴの階層を表す。
次に、三次元データ符号化装置は、累計符号量に発生符号量を加算する（Ｓ７０３２）。ここで、累計符号量とは、対象三次元点の１フレーム分、１スライス分、又は１タイル分の累積符号量である。なお、累計符号量は、複数フレーム、複数スライス、又は複数タイルの符号量を加算した累積符号量であってもよい。また、属性情報の累積符号量が用いられてもよいし、位置情報と属性情報の両方を加算した累積符号量が用いられてもよい。
次に、三次元データ符号化装置は、累計符号量が目標符号量×ＴＨ１より多いか否かを判定する（Ｓ７０３３）。ここで、目標符号量とは、対象三次元点の１フレーム分、１スライス分、又は１タイル分の目標符号量である。なお、目標符号量は、複数フレーム、複数スライス、又は複数タイルを加算した目標符号量であってもよい。また、属性情報の目標符号量が用いられてもよいし、位置情報と属性情報の両方を加算した目標符号量が用いられてもよい。
累計符号量が目標符号量×ＴＨ１以下の場合（Ｓ７０３３でＮｏ）、三次元データ符号化装置は、累計符号量が目標符号量×ＴＨ２より多いか否かを判定する（Ｓ７０３６）。
ここで、閾値ＴＨ１及びＴＨ２として、例えば０．０から１．０までの値が設定される。また、ＴＨ１＞ＴＨ２である。例えば、三次元データ符号化装置は、累積符号量が目標符号量×ＴＨ１の値を超えた場合（Ｓ７０３３でＹｅｓ）、早急に符号量を抑制する必要があると判断し、次の三次元点Ｎの量子化パラメータを大きくするためにＡＤｅｌｔａ＿ＱＰを値αに設定する。また、三次元データ符号化装置は、ＮｕｍＰｏｉｎｔＡＤｅｌｔａを値Ｎに設定し、ｊを１インクリメントする（Ｓ７０３４）。次に、三次元データ符号化装置は、ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰ＝αとＮｕｍＰｏｉｎｔＡＤｅｌｔａ＝Ｎとをヘッダに付加する（Ｓ７０３５）。なお、値αは固定値であってもよいし、可変値であってもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、累積符号量と目標符号量×ＴＨ１の差分の大きさによってαの値を決定してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、累積符号量と目標符号量×ＴＨ１の差分が大きいほどαの値を大きく設定する。これにより、三次元データ符号化装置は、累積符号量が目標符号量を超えないように量子化パラメータを制御できる。
また、累積符号量が目標符号量×ＴＨ２の値を超えた場合（Ｓ７０３６でＹｅｓ）、三次元データ符号化装置は、対象三次元点Ａが属する階層ｉ又は次の階層ｉ＋１の量子化パラメータを大きくするためにＤｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒを値βに設定する（Ｓ７０３７）。例えば、三次元データ符号化装置は、対象三次元点Ａが階層ｉの先頭であれば、階層ｉのＤｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ［ｉ］を値βに設定し、対象三次元点Ａが階層ｉの先頭以外であれば、階層ｉ＋１のＤｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ［ｉ＋１］を値βに設定する。
また、三次元データ符号化装置は、階層ｉ又は階層ｉ＋１のＤｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ＝βをヘッダに付加する（Ｓ７０３８）。なお、値βは固定値であってもよいし、可変値であってもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、累積符号量と目標符号量×ＴＨ２の差分の大きさによってβの値を決定してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、累積符号量と目標符号量×ＴＨ２の差分が大きいほどβの値を大きく設定する。これにより、三次元データ符号化装置は、累積符号量が目標符号量を超えないように量子化パラメータを制御できる。
また、三次元データ符号化装置は、累積符号量が目標符号量を超えた場合、又は、超えそうな場合、量子化パラメータが、規格等でサポートされている値の最大値になるようにＡＤｅｌｔａ＿ＱＰ又はＤｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒの値を設定してもよい。これにより、三次元データ符号化装置は、三次元点Ａ以降、又は階層ｉ以降の量子化係数を０にすることで発生符号量の増加を抑制し、累積符号量が目標符号量を超えないように制御できる。
また、三次元データ符号化装置は、累積符号量が目標符号量×ＴＨ３より小さければ、発生符号量が増加するように量子化パラメータを下げてもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、Ｄｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ又はＡｄｅｌｔａ＿ＱＰの値に累積符号量と目標符号量の差分に応じて負の値を設定することで量子化パラメータを下げてもよい。これにより、三次元データ符号化装置は、目標符号量に近いビットストリームを生成できる。
図８４は、本実施の形態に係る三次元データ復号処理のフローチャートである。まず、三次元データ復号装置は、ビットストリームから位置情報（ｇｅｏｍｅｔｒｙ）を復号する（Ｓ７００５）。例えば、三次元データ復号装置は、８分木表現を用いて復号を行う。
次に、三次元データ復号装置は、ビットストリームから属性情報を復号する（Ｓ７００６）。例えば、三次元データ復号装置は、複数の属性情報を復号する場合は、複数の属性情報を順に復号してもよい。例えば、三次元データ復号装置は、属性情報として、色と反射率を復号する場合は、ビットストリームに付加されている順に従い、色の符号化結果、及び反射率の符号化結果を復号する。例えば、ビットストリームにおいて、色の符号化結果の後に、反射率の符号化結果が付加されている場合、三次元データ復号装置は、色の符号化結果を復号し、その後に反射率の符号化結果を復号する。なお、三次元データ復号装置は、ビットストリームに付加される属性情報の符号化結果をどのような順番で復号してもよい。
また、三次元データ復号装置は、ビットストリーム内の各属性情報の符号化データの開始場所を示す情報をヘッダ等を復号することで取得してもよい。これにより、三次元データ復号装置は、復号が必要な属性情報を選択的に復号できるので、復号が不必要な属性情報の復号処理を省略できる。よって、三次元データ復号装置の処理量を削減できる。また、三次元データ復号装置は、複数の属性情報を並列に復号し、復号結果を１つの三次元点群に統合してもよい。これにより、三次元データ復号装置は、高速に複数の属性情報を復号できる。
図８５は、属性情報復号処理（Ｓ７００６）のフローチャートである。まず、三次元データ復号装置は、ＬｏＤを設定する（Ｓ７０４１）。つまり、三次元データ復号装置は、復号された位置情報を有する複数の三次元点の各々を複数のＬｏＤのいずれかに割り当てる。例えば、この割り当て方法は、三次元データ符号化装置で用いられた割り当て方法と同じ方法である。
次に、三次元データ復号装置は、ビットストリームからΔＱＰを復号する（Ｓ７０４２）。具体的には、三次元データ符号化装置は、ビットストリームのヘッダから、Ｄｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ、ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰ及びＮｕｍＰｏｉｎｔＡＤｅｌｔａを復号する。
次に、三次元データ復号装置は、ＬｏＤ単位のループを開始する（Ｓ７０４３）。つまり、三次元データ復号装置は、ＬｏＤ毎にステップＳ７０４４～Ｓ７０５０の処理を繰り返し行う。
次に、三次元データ復号装置は、三次元点単位のループを開始する（Ｓ７０４４）。つまり、三次元データ復号装置は、三次元点毎にステップＳ７０４５～Ｓ７０４９の処理を繰り返し行う。
まず、三次元データ復号装置は、処理対象の対象三次元点の予測値の算出に用いる、対象三次元点の周囲に存在する三次元点である複数の周囲点を探索する（Ｓ７０４５）。次に、三次元データ復号装置は、複数の周囲点の属性情報の値の重み付け平均を算出し、得られた値を予測値Ｐに設定する（Ｓ７０４６）。なお、これらの処理は三次元データ符号化装置における処理と同様である。
次に、三次元データ復号装置は、ビットストリームから量子化値を算術復号する（Ｓ７０４７）。また、三次元データ復号装置は、復号した量子化値を逆量子化することで逆量子化値を算出する（Ｓ７０４８）。この逆量子化では、ステップＳ７０４２で得られたΔＱＰを用いて算出された量子化パラメータが用いられる。
次に、三次元データ復号装置は、逆量子化値に予測値を加算することで復号値を生成する（Ｓ７０４９）。次に、三次元データ復号装置は、三次元点単位のループを終了する（Ｓ７０５０）。また、三次元データ復号装置は、ＬｏＤ単位のループを終了する（Ｓ７０５１）。
図８６は、属性情報符号化部７０２３のブロック図である。属性情報符号化部７０２３は、ＬｏＤ設定部７０６１と、探索部７０６２と、予測部７０６３と、減算部７０６４と、量子化部７０６５と、逆量子化部７０６６と、再構成部７０６７と、メモリ７０６８と、ΔＱＰ算出部７０７０とを備える。
ＬｏＤ設定部７０６１は、三次元点の位置情報を用いてＬｏＤを生成する。探索部７０６２は、ＬｏＤ生成結果と三次元点間の距離情報とを用いて各三次元点の近隣三次元点を探索する。予測部７０６３は、対象三次元点の属性情報の予測値を生成する。また、予測部７０６３は、０～Ｍ－１の複数の予測モードに予測値を割り当て、複数の予測モードから使用する予測モードを選択する。
減算部７０６４は、属性情報から予測値を減算することで予測残差を生成する。量子化部７０６５は、属性情報の予測残差を量子化する。逆量子化部７０６６は、量子化後の予測残差を逆量子化する。再構成部７０６７は、予測値と逆量子化後の予測残差とを加算することで復号値を生成する。メモリ７０６８は、復号済みの各三次元点の属性情報の値（復号値）を記憶する。メモリ７０６８に記憶される復号済みの三次元点の属性情報は、予測部７０６３による、符号化されていない三次元点の予測に利用される。
算術符号化部７０６９は、量子化後の予測残差からＺｅｒｏＣｎｔを算出し、ＺｅｒｏＣｎｔを算術符号化する。また、算術符号化部７０６９は、量子化後の非ゼロの予測残差を算術符号化する。算術符号化部７０６９は、予測残差を算術符号化前に二値化してもよい。また、算術符号化部７０６９は、各種ヘッダ情報を生成及び符号化してもよい。また、算術符号化部７０６９は、予測部７０６３が符号化に使用した予測モードを示す予測モード情報（ＰｒｅｄＭｏｄｅ）を算術符号化してビットストリームに付加してもよい。
ΔＱＰ算出部７０７０は、算術符号化部７０６９で得られた発生符号量と、予め定められた目標符号量とからＤｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ、ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰ及びＮｕｍＰｏｉｎｔＡＤｅｌｔａの値を決定する。決定されたＤｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ、ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰ及びＮｕｍＰｏｉｎｔＡＤｅｌｔａに基づく量子化パラメータを用いて、量子化部７０６５による量子化が行われる。また、算術符号化部７０６９は、Ｄｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ、ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰ及びＮｕｍＰｏｉｎｔＡＤｅｌｔａを算術符号化してビットストリームに付加する。
図８７は、属性情報復号部７０４３のブロック図である。属性情報復号部７０４３は、算術復号部７０７１と、ＬｏＤ設定部７０７２と、探索部７０７３と、予測部７０７４と、逆量子化部７０７５と、再構成部７０７６と、メモリ７０７７とを備える。
算術復号部７０７１は、ビットストリームに含まれるＺｅｒｏＣｎｔと予測残差とを算術復号する。また、算術復号部７０７１は、各種ヘッダ情報を復号する。また、算術復号部７０７１は、ビットストリームから予測モード情報（ＰｒｅｄＭｏｄｅ）を算術復号し、得られた予測モード情報を予測部７０７４に出力する。また、算術復号部７０７１は、ビットストリームのヘッダからＤｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ、ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰ及びＮｕｍＰｏｉｎｔＡＤｅｌｔａを復号する。
ＬｏＤ設定部７０７２は、復号された三次元点の位置情報を用いてＬｏＤを生成する。探索部７０７３は、ＬｏＤ生成結果と三次元点間の距離情報を用いて各三次元点の近隣三次元点を探索する。
予測部７０７４は、復号対象の対象三次元点の属性情報の予測値を生成する。逆量子化部７０７５は、算術復号された予測残差を逆量子化する。具体的には、逆量子化部７０７５は、復号されたＤｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ、ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰ及びＮｕｍＰｏｉｎｔＡＤｅｌｔａに基づく量子化パラメータを用いて逆量子化を行う。
再構成部７０７６は、予測値と逆量子化後の予測残差とを加算することで復号値を生成する。メモリ７０７７は、復号済みの各三次元点の属性情報の値（復号値）を記憶する。メモリ７０７７に記憶される復号済みの三次元点の属性情報は、予測部７０７４による、復号されていない三次元点の予測に利用される。
以下、ＬｏＤ階層の代わりにＲＡＨＴの階層を用いる場合の例を説明する。図８８は、ＲＡＨＴを用いた属性情報の符号化時に、更に細かい単位で量子化パラメータを制御する例を示す図である。例えば、三次元データ符号化装置は、属性情報をＲＡＨＴを用いて符号化する場合、ＲＡＨＴの階層毎のＤｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒに加え、ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰと、ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰを加算する三次元点の位置情報を表すＮｕｍＰｏｉｎｔＡＤｅｌｔａとを定義する。三次元データ符号化装置は、Ｄｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ、ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰ及びＮｕｍＰｏｉｎｔＡＤｅｌｔａに基づき量子化パラメータの値を変更しながら符号化を行う。
また、三次元データ符号化装置は、符号化に用いたＡＤｅｌｔａ及びＮｕｍＰｏｉｎｔＡＤｅｌｔａをビットストリームのヘッダ等に付加してもよい。これにより、三次元データ符号化装置は、例えば、目標符号量と発生符号量とに応じて三次元点毎の量子化パラメータを変更しながら三次元点の属性情報を符号化できる。これにより、三次元データ符号化装置は、最終的に目標符号量に近い符号量のビットストリームを生成できる。また、三次元データ復号装置は、ヘッダに含まれるＱＰｂａｓｅ、Ｄｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ及びＡＤｅｌｔａを復号して三次元データ符号化装置が使用した量子化パラメータを生成することで、ビットストリームを適切に復号できる。
例えばＮ０番目の属性情報の量子化値ＱＰ４は、ＱＰ４＝ＱＰ３＋ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰ［０］で算出される。また、ＱＰ４＝ＱＰｂａｓｅ＋ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰ［０］のように各ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰ［ｉ］はＱＰｂａｓｅからの差分値であってもよい。
図８９は、図８８に示す例を用いる場合の属性情報ヘッダ（Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ ｈｅａｄｅｒ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）のシンタックス例を示す図である。なお、図８９に示す属性情報ヘッダには、図７９に示す属性情報ヘッダと基本的には同様であり、ＬｏＤ階層がＲＡＨＴの階層に変更されている点が異なる。
ＮｕｍＡＤｅｌｔａは、ビットストリームに含まれるＡＤｅｌｔａ＿ＱＰの数を示す。ＮｕｍＰｏｉｎｔＡＤｅｌｔａ［ｉ］は、ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰ［ｉ］を適用する三次元点Ａの識別番号を示す。例えば、例えば、ＮｕｍＰｏｉｎｔＡＤｅｌｔａ［ｉ］は、符号化／復号順で先頭の三次元点から三次元点Ａまでの三次元点の個数を示す。また、ＮｕｍＰｏｉｎｔＡＤｅｌｔａ［ｉ］は、三次元点Ａが属する階層内の最初の三次元点から三次元点Ａまでの三次元点の個数を示してもよい。
または、ＮｕｍＰｏｉｎｔＡＤｅｌｔａ［ｉ］は、ＮｕｍＰｏｉｎｔＡＤｅｌｔａ［ｉ－１］で示される三次元点の識別番号と、三次元点Ａの識別番号との差分値を示してもよい。これにより、ＮｕｍＰｏｉｎｔＡＤｅｌｔａ［ｉ］の値を小さく設定できるので、符号量を削減できる。
図９０は、図８８に示す例を用いる場合の属性情報ヘッダ（Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ ｈｅａｄｅｒ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）の別のシンタックス例を示す図である。なお、図９０に示す属性情報ヘッダには、図８０に示す属性情報ヘッダと基本的には同様であり、ＬｏＤ階層がＲＡＨＴの階層に変更されている点が異なる。
ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ＿ｄｅｌｔａ＿ＱＰ＿ｐｒｅｓｅｎｔ＿ｆｌａｇは、ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰがビットストリームに含まれるか否かを示すフラグである。例えば、値１は、ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰがビットストリームに含まれることを示し、値０は、ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰがビットストリームに含まれないことを示す。ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ＿ｄｅｌｔａ＿ＱＰ＿ｐｒｅｓｅｎｔ＿ｆｌａｇが０の場合、三次元データ復号装置は、例えば、ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰを０として以降の復号処理を行う。
ＮｕｍＡＤｅｌｔａ＿ｍｉｎｕｓ１は、ビットストリームに含まれるＡＤｅｌｔａ＿ＱＰの数－１を示す。このように、ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰの数から１を減算した値をヘッダに付加することでヘッダの符号量を削減できる。例えば、三次元データ復号装置は、ＮｕｍＡＤｅｌｔａ＝ＮｕｍＡＤｅｌｔａ＿ｍｉｎｕｓ１＋１を算出する。ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰ［ｉ］は、ｉ番目のＡＤｅｌｔａ＿ＱＰの値を示す。なお、ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰ［ｉ］は、正の値だけでなく、負の値も設定可能であってもよい。
図９１は、ＲＡＨＴを用いる場合の三次元データ符号化処理のフローチャートである。まず、三次元データ符号化装置は、位置情報（ｇｅｏｍｅｔｒｙ）を符号化する（Ｓ７０６１）。例えば、三次元データ符号化装置は、８分木表現を用いて符号化を行う。
次に、三次元データ符号化装置は、属性情報を変換する（Ｓ７０６２）。例えば、三次元データ符号化装置は、位置情報の符号化後に、量子化等によって三次元点の位置が変化した場合に、変化後の三次元点に元の三次元点の属性情報を再割当てする。なお、三次元データ符号化装置は、位置の変化量に応じて属性情報の値を補間して再割当てを行ってもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、変化後の三次元位置に近い変化前の三次元点をＮ個検出し、Ｎ個の三次元点の属性情報の値を、変化後の三次元位置から各Ｎ個の三次元までの距離に基づいて重み付け平均し、得られた値を変化後の三次元点の属性情報の値に設定する。また、三次元データ符号化装置は、量子化等によって２個以上の三次元点が同一の三次元位置に変化した場合は、その変化後の属性情報の値として、変化前の２個以上の三次元点における属性情報の平均値を割当ててもよい。
次に、三次元データ符号化装置は、属性情報を符号化する（Ｓ７０６３）。例えば、三次元データ符号化装置は、複数の属性情報を符号化する場合は、複数の属性情報を順に符号化してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、属性情報として、色と反射率を符号化する場合は、色の符号化結果の後に反射率の符号化結果を付加したビットストリームを生成する。なお、ビットストリームに付加される属性情報の複数の符号化結果はどのような順番でもよい。
また、三次元データ符号化装置は、ビットストリーム内の各属性情報の符号化データの開始場所を示す情報をヘッダ等に付加してもよい。これにより、三次元データ復号装置は、復号が必要な属性情報を選択的に復号できるので、復号が不必要な属性情報の復号処理を省略できる。よって、三次元データ復号装置の処理量を削減できる。また、三次元データ符号化装置は、複数の属性情報を並列に符号化し、符号化結果を１つのビットストリームに統合してもよい。これにより、三次元データ符号化装置は、高速に複数の属性情報を符号化できる。
図９２は、属性情報符号化処理（Ｓ７０６３）のフローチャートである。まず、三次元データ符号化装置は、Ｈａａｒ変換により属性情報から符号化係数を生成する（Ｓ７０７１）。
次に、三次元データ符号化装置は、符号化係数に量子化を適用する（Ｓ７０７２）。次に、三次元データ符号化装置は、量子化後の符号化係数を符号化することで符号化属性情報（ビットストリーム）を生成する（Ｓ７０７３）。
次に、三次元データ復号装置は、ΔＱＰを決定する（Ｓ７０７４）。なお、ΔＱＰの決定方法は、ＬｏＤ階層を用いる場合のステップＳ７０１９と同様である。また、決定されたΔＱＰは、後続の符号化係数の量子化に用いられる量子化パラメータの決定に用いられる。
また、三次元データ符号化装置は、量子化後の符号化係数に逆量子化を適用する（Ｓ７０７５）。次に、三次元データ復号装置は、逆量子化後の符号化係数に逆Ｈａａｒ変換を適用することで属性情報を復号する（Ｓ７０７６）。例えば、復号された属性情報は、後続の符号化において参照される。
図９３は、ＲＡＨＴを用いる場合の三次元データ復号処理のフローチャートである。まず、三次元データ復号装置は、ビットストリームから位置情報（ｇｅｏｍｅｔｒｙ）を復号する（Ｓ７０６５）。例えば、三次元データ復号装置は、８分木表現を用いて復号を行う。
次に、三次元データ復号装置は、ビットストリームから属性情報を復号する（Ｓ７０６６）。例えば、三次元データ復号装置は、複数の属性情報を復号する場合は、複数の属性情報を順に復号してもよい。例えば、三次元データ復号装置は、属性情報として、色と反射率を復号する場合は、ビットストリームに付加されている順に従い、色の符号化結果、及び反射率の符号化結果を復号する。例えば、ビットストリームにおいて、色の符号化結果の後に、反射率の符号化結果が付加されている場合、三次元データ復号装置は、色の符号化結果を復号し、その後に反射率の符号化結果を復号する。なお、三次元データ復号装置は、ビットストリームに付加される属性情報の符号化結果をどのような順番で復号してもよい。
また、三次元データ復号装置は、ビットストリーム内の各属性情報の符号化データの開始場所を示す情報をヘッダ等を復号することで取得してもよい。これにより、三次元データ復号装置は、復号が必要な属性情報を選択的に復号できるので、復号が不必要な属性情報の復号処理を省略できる。よって、三次元データ復号装置の処理量を削減できる。また、三次元データ復号装置は、複数の属性情報を並列に復号し、復号結果を１つの三次元点群に統合してもよい。これにより、三次元データ復号装置は、高速に複数の属性情報を復号できる。
図９４は、属性情報復号処理（Ｓ７０６６）のフローチャートである。まず、三次元データ復号装置は、ビットストリームから符号化係数を復号する（Ｓ７０８１）。次に、三次元データ復号装置は、ビットストリームからΔＱＰを復号する（Ｓ７０８２）。具体的には、三次元データ符号化装置は、ビットストリームのヘッダから、Ｄｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ、ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰ及びＮｕｍＰｏｉｎｔＡＤｅｌｔａを復号する。
次に、三次元データ復号装置は、符号化係数に逆量子化を適用する（Ｓ７０８３）。この逆量子化では、ステップＳ７０８２で得られたΔＱＰを用いて算出された量子化パラメータが用いられる。次に、三次元データ復号装置は、逆量子化後の符号化係数に逆Ｈａａｒ変換を適用することで属性情報を復号する（Ｓ７０８４）。
図９５は、ＲＡＨＴを用いる場合の属性情報符号化部７０２３のブロック図である。属性情報符号化部７０２３は、ソート部７０８１と、Ｈａａｒ変換部７０８２と、量子化部７０８３と、逆量子化部７０８４と、逆Ｈａａｒ変換部７０８５と、メモリ７０８６と、算術符号化部７０８７と、ΔＱＰ算出部７０８８とを備える。
ソート部７０８１は、三次元点の位置情報を用いてモートン符号を生成し、複数の三次元点をモートン符号順にソートする。Ｈａａｒ変換部７０８２は、属性情報にＨａａｒ変換を適用することで符号化係数を生成する。量子化部７０８３は、属性情報の符号化係数を量子化する。
逆量子化部７０８４は、量子化後の符号化係数を逆量子化する。逆Ｈａａｒ変換部７０８５は、符号化係数に逆Ｈａａｒ変換を適用する。メモリ７０８６は、復号済みの複数の三次元点の属性情報の値を記憶する。例えば、メモリ７０８６に記憶される復号済みの三次元点の属性情報は、符号化されていない三次元点の予測等に利用されてもよい。
算術符号化部７０８７は、量子化後の符号化係数からＺｅｒｏＣｎｔを算出し、ＺｅｒｏＣｎｔを算術符号化する。また、算術符号化部７０８７は、量子化後の非ゼロの符号化係数を算術符号化する。算術符号化部７０８７は、符号化係数を算術符号化前に二値化してもよい。また、算術符号化部７０８７は、各種ヘッダ情報を生成及び符号化してもよい。
ΔＱＰ算出部７０８８は、算術符号化部７０８７で得られた発生符号量と、予め定められた目標符号量とからＤｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ、ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰ及びＮｕｍＰｏｉｎｔＡＤｅｌｔａの値を決定する。決定されたＤｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ、ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰ及びＮｕｍＰｏｉｎｔＡＤｅｌｔａに基づく量子化パラメータを用いて、量子化部７０８３による量子化が行われる。また、算術符号化部７０８７は、Ｄｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ、ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰ及びＮｕｍＰｏｉｎｔＡＤｅｌｔａを算術符号化してビットストリームに付加する。
図９６は、ＲＡＨＴを用いる場合の属性情報復号部７０４３のブロック図である。属性情報復号部７０４３は、算術復号部７０９１と、逆量子化部７０９２と、逆Ｈａａｒ変換部７０９３と、メモリ７０９４とを備える。
算術復号部７０９１は、ビットストリームに含まれるＺｅｒｏＣｎｔと符号化係数を算術復号する。なお、算術復号部７０９１は、各種ヘッダ情報を復号してもよい。また、算術復号部７０９１は、ビットストリームのヘッダからＤｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ、ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰ及びＮｕｍＰｏｉｎｔＡＤｅｌｔａを復号する。
逆量子化部７０９２は、算術復号した符号化係数を逆量子化する。具体的には、逆量子化部７０９２は、復号されたＤｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ、ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰ及びＮｕｍＰｏｉｎｔＡＤｅｌｔａに基づく量子化パラメータを用いて逆量子化を行う。
逆Ｈａａｒ変換部７０９３は、逆量子化後の符号化係数に逆Ｈａａｒ変換を適用する。メモリ７０９４は、復号済みの複数の三次元点の属性情報の値を記憶する。例えば、メモリ７０９４に記憶される復号済みの三次元点の属性情報は、復号されていない三次元点の予測に利用されてもよい。
以下、本実施の形態の変形例について説明する。三次元データ符号化装置は、三次元点の属性情報の量子化パラメータを、新たな属性情報として三次元点毎に符号化してもよい。
以下、この場合の三次元データ符号化装置のよる処理の例を説明する。三次元データ符号化装置は、図８２に示すフローに従って、属性情報Ａ（例えば色）を量子化パラメータを算出しながら符号化する。この際に、三次元データ符号化装置は、各三次元点の新たな属性値として、使用した量子化パラメータを符号化する。この場合、三次元データ符号化装置は、三次元点毎に量子化パラメータの値を変更しながら符号化を行ってもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、累積符号量が目標符号量×ＴＨ１の値を超えた場合、発生符号量を抑制するために、量子化パラメータの値を大きく設定してもよい。また、三次元データ符号化装置は、累積符号量が目標符号量×ＴＨ３の値より小さい場合、発生符号量を増やすために、量子化パラメータの値を小さく設定してもよい。
三次元データ符号化装置は、属性情報Ａを符号化後、各三次元点に割当てた量子化パラメータを新たな属性情報Ａ’として符号化する。この際、三次元データ符号化装置は、量子化パラメータの情報量の欠落を防ぐためにロスレス（ｌｏｓｓｌｅｓｓ）符号化を適用してもよい。また、三次元データ符号化装置は、ヘッダ等に符号化した属性情報が量子化パラメータであることを示す情報を付加してもよい。これにより、三次元データ復号装置は、三次元データ符号化装置が使用した量子化パラメータを適切に復号できる。
また、三次元データ符号化装置は、対象三次元の周囲のＮ個の三次元点を用いて属性情報の予測符号化を行う場合に、Ｎ＝１として量子化パラメータを符号化してもよい。これにより計算量を削減できる。
次に、三次元データ復号装置による処理の例を説明する。まず、三次元データ復号装置は、ビットストリーム内の属性情報のうち、属性情報Ａ’を復号し、属性情報Ａの復号に用いる量子化パラメータを取得する。次に、三次元データ復号装置は、復号した量子化パラメータを用いて属性情報Ａを復号する。
なお、三次元データ符号化装置は、上記量子化パラメータの代わりに、各三次元点の量子化パラメータの変化量であるΔＱＰを、新たな属性情報Ａ’として符号化してもよい。また、三次元データ符号化装置は、ΔＱＰが正及び負の値をとる場合、下記のように符号付ΔＱＰを正の値に変換してから符号化してもよい。符号付ΔＱＰ（ｄｅｌｔａＱＰ＿ｓ）が０未満の場合、符号無しΔＱＰ（ｄｅｌｔａＱＰ＿ｕ）は、－１－（２×ｄｅｌｔａＱＰ＿ｓ）に設定される。符号付ΔＱＰ（ｄｅｌｔａＱＰ＿ｓ）が０以上の場合、符号無しΔＱＰ（ｄｅｌｔａＱＰ＿ｕ）は、２×ｄｅｌｔａＱＰ＿ｓに設定される。
また、三次元データ符号化装置は、属性情報毎に符号化に用いた量子化パラメータを属性情報として符号化してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、色の属性情報Ａの量子化パラメータを属性情報Ａ’として符号化し、反射率の属性情報Ｂの量子化パラメータを属性情報Ｂ’として符号化してもよい。これにより、属性情報毎に量子化パラメータを切替えることができる。例えば優先度が高い属性情報の量子化パラメータを小さく設定し、優先度が低い属性情報の量子化パラメータを大きく設定することで、優先度が高い属性情報を保護しつつ、全体の符号量を削減できる。
また、三次元データ符号化装置は、三次元点の属性情報の予測残差を量子化して符号化する際に、ｄｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ＿ｐｒｅｓｅｎｔ＿ｆｌａｇ及びａｄｄｉｔｉｏｎａｌ＿ｄｅｌｔａ＿ＱＰ＿ｐｒｅｓｅｎｔ＿ｆｌａｇなどによって、Ｄｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ及びＡＤｅｌｔａ＿ＱＰがヘッダに設定された場合は、三次元点の重要度を示すＱＷ（Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ ｗｅｉｇｈｔ）の値を適用しないようにしてもよい。例えば、ＱＷが適用される場合には、ＱＷが大きい（重要度が高い）ほど、量子化パラメータは小さく設定される。これにより、予測等の内部処理によって決定される重要度によって量子化を行うか、ユーザがヘッダで設定した値に応じて量子化を行うかを切替えることができるので、ユーザの用途に応じて両者を使い分けることができる。
また、三次元データ符号化装置は、ＱＷ（Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ ｗｅｉｇｈｔ）の値を適用するか否かを示すフラグをヘッダに付加してもよい。これにより、Ｄｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ及びＡＤｅｌｔａ＿ＱＰの値とＱＷとを組合わせて量子化を行うか否かを切替えることができるので、ユーザの用途に応じて両者を使い分けることができる。
また、三次元データ符号化装置は、ＲＡＨＴ等を用いて、三次元点の属性情報の変換係数を量子化して符号化する際に、ｄｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ＿ｐｒｅｓｅｎｔ＿ｆｌａｇ及びａｄｄｉｔｉｏｎａｌ＿ｄｅｌｔａ＿ＱＰ＿ｐｒｅｓｅｎｔ＿ｆｌａｇなどによって、Ｄｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ及びＡＤｅｌｔａ＿ＱＰがヘッダに設定された場合は、ＱＷ（Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ ｗｅｉｇｈｔ）の値を適用しないようにしてもよい。これにより、予測等の内部処理によって決定される重要度によって量子化を行うか、ユーザがヘッダで設定した値に応じて量子化を行うかを切替えることができるので、ユーザの用途に応じて両者を使い分けることができる。また、三次元データ符号化装置は、ＱＷ（Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ ｗｅｉｇｈｔ）の値を適用するか否かを示すフラグをヘッダに付加してもよい。これにより、Ｄｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ及びＡＤｅｌｔａ＿ＱＰの値とＱＷとを組合わせて量子化を行うか否かを切替えることができるので、ユーザの用途に応じて両者を使い分けることができる。
図９７は、この場合の属性情報ヘッダ（Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ ｈｅａｄｅｒ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ）のシンタックス例を示す図である。図９７に示す属性情報ヘッダは、図８０に示す属性情報ヘッダに対して、さらに、ｄｅｆａｕｌｔ＿ｄｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ＿ｐｒｅｓｅｎｔ＿ｆｌａｇと、ｄｅｆａｕｌｔ＿ｄｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ＿ｉｎｄｅｘと、ｄｅｆａｕｌｔ＿ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ＿ｄｅｌｔａ＿ＱＰ＿ｐｒｅｓｅｎｔ＿ｆｌａｇと、ｄｅｆａｕｌｔ＿ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ＿ｄｅｌｔａ＿ＱＰ＿ｉｎｄｅｘとを含む。
ｄｅｆａｕｌｔ＿ｄｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ＿ｐｒｅｓｅｎｔ＿ｆｌａｇは、規格等で定義した初期設定のＤｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒの値を使用するか否かを示すフラグである。例えば、値１は、初期設定のＤｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒを使用すること示す。値０は、初期設定のＤｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒを使用しないことを示す。値０の場合、三次元データ復号装置は、例えば、Ｄｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒを０として以降の復号処理を行う。
ｄｅｆａｕｌｔ＿ｄｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ＿ｉｎｄｅｘは、規格等で定義した１個以上の初期設定のＤｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒのうち、使用するＤｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒを識別するための情報である。例えば、ｄｅｆａｕｌｔ＿ｄｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ＿ｉｎｄｅｘは、下記のように定義される。
ｄｅｆａｕｌｔ＿ｄｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ＿ｉｎｄｅｘ＝０の場合、全ての階層のＤｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒが１に設定される。つまり、階層が増える毎に量子化パラメータの値が１増加する。ｄｅｆａｕｌｔ＿ｄｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ＿ｉｎｄｅｘ＝１の場合、全ての階層のＤｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒが２に設定される。つまり、階層が増える毎に量子化パラメータの値が２増加する。
このように規格等で初期設定のＤｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒを定義することで、Ｄｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒの値をヘッダに付加せずに量子化パラメータを変更できるので、ヘッダの符号量を削減できる。
ｄｅｆａｕｌｔ＿ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ＿ｄｅｌｔａ＿ＱＰ＿ｐｒｅｓｅｎｔ＿ｆｌａｇは、規格等で定義した初期設定のＡＤｅｌｔａ＿ＱＯの値を使用するか否かを示すフラグである。例えば、値１は、初期設定のＡＤｅｌｔａ＿ＱＰを使用することを示す。値０は、初期設定のＡＤｅｌｔａ＿ＱＰを使用しないことを示す。値０の場合、三次元データ復号装置は、例えば、ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰを０として以降の復号処理を行う。
ｄｅｆａｕｌｔ＿ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ＿ｄｅｌｔａ＿ＱＰ＿ｉｎｄｅｘは、規格等で定義した１個以上の初期設定のＡＤｅｌｔａ＿ＱＰのうち、使用するＡＤｅｌｔａ＿ＱＰを識別するための情報である。例えば、ｄｅｆａｕｌｔ＿ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ＿ｄｅｌｔａ＿ＱＰ＿ｉｎｄｅｘは、下記のように定義される。
ｄｅｆａｕｌｔ＿ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ＿ｄｅｌｔａ＿ＱＰ＿ｉｎｄｅｘ＝０の場合、三次元点数Ｎ個毎にＡＤｅｌｔａ＿ＱＰが１に設定される。つまりＮ個の三次元点を符号化又は復号する毎に量子化パラメータの値が１増加する。なお、三次元データ符号化装置は、Ｎ個を示す情報を別途ヘッダに付加してもよい。
ｄｅｆａｕｌｔ＿ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ＿ｄｅｌｔａ＿ＱＰ＿ｉｎｄｅｘ＝１の場合、三次元点数Ｎ個毎にＡＤｅｌｔａ＿ＱＰが２に設定される。つまりＮ個の三次元点を符号化又は復号する毎に量子化パラメータの値が２増加する。なお、三次元データ符号化装置は、Ｎ個を示す情報を別途ヘッダに付加してもよい。
このように規格等で初期設定のＡＤｅｌｔａ＿ＱＰを定義することで、ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰの値をヘッダに付加せずに量子化パラメータを変更できるので、ヘッダの符号量を削減できる。
（実施の形態１０）
実施の形態９で説明した、階層毎に量子化パラメータを割り当てる処理において、実施の形態１０のような処理を行ってもよい。
本実施の形態では、量子化において適用するＱＰ値を階層ごとに割り当てる例について説明する。図９８は、ビットストリームの符号化のビットレートと時間との関係を示すグラフである。
図９８に示されるように、三次元データ符号化装置は、閾値ＴＨ１と閾値ＴＨ２との間の予め許可されている所定の範囲で符号化のビットレートを制御することが望まれている。閾値ＴＨ１は、所定の範囲の最大の閾値（上限値）である。閾値ＴＨ１は、具体的には、バッファまたは伝送帯域幅が制限されているために超えることができないハードリミットである。閾値ＴＨ２は、所定の範囲の最小の閾値（下限値）である。閾値ＴＨ２は、具体的には、ビットレートおよび画質の一貫性を維持するために設定されるソフトリミットである。
符号化のビットレートを閾値ＴＨ１および閾値ＴＨ２の間の範囲に制御するためには、符号化中にＱＰ値の調整が必要となる場合がある。ビットレートが所定の範囲に収まるようにＱＰ値を調整する処理は、ＱＰ値の調整ツールを使うことで容易に実現することができる。ＱＰ値を調整する処理では、ＱＰ値が関連付けられる属性値を有する三次元点の数、および、符号化される属性値の複雑さに応じてＱＰ値を調整することでビットレートを増減する。
ビットレートの変動は、符号化ツールが正しいＱＰ値の設定に調整しようとする初期段階で発生し、符号化ストリームが安定すれば、ビットレートの変動は最終的に小さくなり、ビットレートは安定する。
図９９は、三次元点群の階層構造と、各階層に属する三次元点の数とを示す図である。
図９９の（ａ）に示すように、三次元点群に含まれる複数の三次元点は、階層１、階層２、階層３および階層４の４つの階層に分類される。
予測変換、リフティング変換、またはＲＡＨＴの性質により、ＬｏＤ層毎または深度層毎の三次元点の数は、図９９に示すように大きく異なる場合がある。例えば、最下層の階層４には、三次元点群の７５％の数の三次元点が含まれ、他の階層１～３には、残りの２５％の三次元点が含まれる。このため、階層４においてＱＰ値を変更することは、階層１～３のいずれかでＱＰ値を変更することよりも、ビットストリームのサイズまたはビットレートに大きな影響を与える。
この方法は、予測変換、リフティング変換、およびＲＡＨＴに適用できるだけでなく、複数の階層を用いて三次元点群を符号化する他の方法にも適用することができる。つまり、この方法は、適用される元のＱＰ値（スライスまたは層）が三次元点群データのグループに適用可能であれば、上記で例示した階層毎の三次元点に適用することに限られない。また、１つの階層をさらに複数のサブ階層（ＳｕｂＬａｙｅｒ）に分割し、分割した複数のサブ階層に当該１つの階層に含まれる複数の三次元点を割り当てる（分類する）場合、複数のサブ階層毎にΔＱＰ（ＤｅｌｔａＱＰ）を割り当ててもよい。ここで、１つのサブ階層には、１以上の三次元点が割り当てられていればよい。
１つの階層をさらに複数のサブ階層に分割する方法は、必ずしも最下層の階層に適用されることに限らない。複数の階層のいずれの階層に適用されてもよい。
符号化においてビットストリームのビットレートを効果的に制御するためには、階層毎にＱＰ値を調整して量子化を行う以外にも、さらに、細かくＱＰ値を調整する調整ツールが必要である。そこで、ＮｕｍＰｏｉｎｔＡＤｅｌｔａを用いた手法では、ユーザは、特定のスライスの特定の階層の属性値の量を必要な値に設定することができる。
図１００は、１階層の三次元点群を指定された三次元点数でサブ階層に分類する第１の例を示す図である。第１の例では、複数のサブ階層のそれぞれに含まれる三次元点の数が指定される。
サブ階層への分割には、さまざまな状況や符号化方法に合わせて、多くの方法で三次元点群を分割することが考えられる。例えば、各サブ階層の三次元点群の量が直接指定されることで、指定された三次元点群の量に応じて階層を複数のサブ階層に分割することが考えられる。
例えば、図１００では、階層４には符号化対象の１００個の三次元点が含まれており、階層４は、２５個の三次元点をそれぞれが含む２つのサブ階層と、５０個の三次元点を含むサブ階層とに分割されている。例えば、階層４を分割するサブ階層の数と、各サブ階層に含まれる三次元点の数とは、ユーザによる入力によって指定されてもよい。
図８０で示したヘッダのシンタックス例によれば、ｎｕｍＰｏｉｎｔＡＤｅｌｔａ［ｉ］は、サブ階層の三次元点情報を格納されるために使用されている。この例では、配列のサイズが３であるか、ｎｕｍＰｏｉｎｔＡＤｅｌｔａ［ｉ］が階層４の３つのサブ階層を示す０から２までの値に設定されている。ｉは、サブ階層が含まれる階層を示す値である。ｎｕｍＰｏｉｎｔＡＤｅｌｔａ［ｉ］は、各サブ階層のサイズを示してもよいし、各サブ階層の開始点を示してもよい。サブ階層のサイズとは、サブ階層に含まれる三次元点の数である。サブ階層の開始点とは、当該サブ階層が属する階層に含まれる三次元点群の各三次元点に順番が割り振られる場合、各サブ階層に含まれる複数の三次元点の順番のうちで最も小さい順番（先頭の三次元点の順番）を示す。
ｎｕｍＰｏｉｎｔＡＤｅｌｔａ［ｉ］がサイズを示す場合、図１００の階層４に含まれる３つのサブ階層は、例えば、ｎｕｍＰｏｉｎｔＡＤｅｌｔａ［３］＝｛２５、２５、５０｝と表すことができる。この場合、符号化サイズは、ほとんどの場合、カバー範囲が小さくなるので、わずかに小さいパラメータ値を生成することができる。一方で、三次元データ符号化装置および三次元データ復号装置の両方が、処理されているサブ階層のサイズを追跡する必要がある。
ｎｕｍＰｏｉｎｔＡＤｅｌｔａ［ｉ］が開始点を示す場合、図１００の階層４に含まれる３つのサブ階層は、例えば、ｎｕｍＰｏｉｎｔＡＤｅｌｔａ［３］＝｛０、２５、５０｝と表すことができる。この場合、符号化の位置は、常に最後の要素の全範囲が必要とされる。一方で、三次元点群のカウンタは、既に追跡されているため、三次元データ符号化装置および三次元データ復号装置はより容易に処理することができる。
図１０１は、１階層の三次元点群を一定の三次元点数でサブ階層に分類する第２の例を示す図である。図１０２は、第２の例における属性情報のヘッダのシンタックスの例を示す。図１０３は、第２の例における属性情報のシンタックスの他の例を示す。第２の例では、複数のサブ階層には共通の三次元点の数が指定される。つまり、第２の例では、サブ階層に分類される三次元点の数として１つの共通の数が指定される。
第２の例では、図１０２に示されるようにｃｏｎｓｔ＿ＮｕｍＰｏｉｎｔを符号化し、サブ階層毎にＡＤｅｌｔａ＿ＱＰを符号化してもよい。また、図１０３に示されるように、ｃｏｎｓｔ＿ＮｕｍＰｏｉｎｔは、各サブ階層に対して生成され、各階層に基づいて変更されてもよい。
ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ＿ｄｅｌｔａ＿ＱＰ＿ｐｒｅｓｅｎｔ＿ｆｌａｇは、ｃｏｎｓｔ＿ＮｕｍＰｏｉｎｔを示すために実装され、ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰは、サブ階層毎に利用可能である。なお、ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ＿ｄｅｌｔａ＿ＱＰ＿ｐｒｅｓｅｎｔ＿ｆｌａｇは、ｃｏｎｓｔ＿ＮｕｍＰｏｉｎｔを常に符号化する必要がある場合、省略することもできる。同様に、各サブ階層のＴｏｔａｌＰｏｉｎｔは、符号化または復号の処理中に内部的に算出されてもよいし、単純化のために符号化されて、ヘッダに格納されてもよい。
ｃｏｎｓｔ＿ＮｕｍＰｏｉｎｔは、各サブ階層の三次元点の数（定数）を示す。
ｎｕｍ＿ｓｕｂｌａｙｅｒは、対応するサブ階層における三次元点の総数と、ｃｏｎｓｔ＿ＮｕｍＰｏｉｎｔとに基づいて分割できるサブ階層の数を示す。
このように、各サブ階層に含まれる三次元点の数を一定数とすることで、符号化または復号におけるオーバーヘッドを削減することができる。
図１０４は、１階層の三次元点群を予定の数とは異なる数のサブ階層に分類する第３の例を示す図である。図１０５は、第３の例における属性情報のヘッダのシンタックスの例を示す。図１０６は、第３の例における属性情報のヘッダのシンタックスの他の例を示す。第３の例では、予め定められた数のサブ階層とは異なる数、例えば予め定められた数よりも多いサブ階層に、複数の三次元点が分類される。
この例は、予定の数よりも多いサブ階層が生成されたため、ＤｅｌｔａＱＰ値が割り当てられていないサブ階層が生じた例である。この場合、ＤｅｌｔａＱＰ値が割り当てられていないサブ階層には、例えば０などのデフォルト値または所定の値がＤｅｌｔａＱＰ値として設定されてもよい。また、ＤｅｌｔａＱＰ値が割り当てられていないサブ階層には、ＤｅｌｔａＱＰ値が割り当てられているサブ階層のうちの１つのサブ階層（例えば、最後または最下層のサブ階層）に割り当てられているＤｅｌｔａＱＰ値が、ＤｅｌｔａＱＰ値が割り当てられていないサブ階層のＤｅｌｔａＱＰ値として割り当てられてもよい。これにより、符号化に必要なＡＤｅｌｔａＱＰ値が少なくて済むため、オーバーヘッドを削減することができる。
なお、最後のサブ階層（階層）は、三次元符号化装置が所定の方法で決定した階層０から階層ｎ－１までのｎ階層のうちのｎ－１番目の階層である。階層数は、ヘッダに付加される。所定の方法は、例えば、三次元符号化装置が各階層をレート制御しながら符号化する間において、目標とするビットレートを達成できると判定して以降のサブ階層のＱＰ値の変更が不要であると判断した場合、以降の階層用のＤｅｌｔａＱＰ値を送信しない方法である。これにより、ヘッダの符号量を削減することができる。
符号化または復号されるＡＤｅｌｔａＱＰの数を識別するシンタックスには、複数の例がある。例えば、図１０５に示すシンタックスは、サブ階層のＤｅｌｔａＱＰの範囲の固定値である特定のｓｔｏｐ＿ｃｏｄｅを有する。三次元データ復号装置は、ｓｔｏｐ＿ｃｏｄｅを取得すると、ループを終了する。三次元データ符号化装置では、ＤｅｌｔａＱＰの範囲は、符号化する必要があるか、または、三次元データ符号化装置および三次元データ復号装置の両方が認識されるように規格で定義することができる。また、例えば、図１０６に示すシンタックスは、ｎｕｍ＿ｓｕｂｌａｙｅｒを直接符号化して、復号できるＡＤｅｌｔａＱＰ値の数を示す方法である。
なお、予定数よりも少ないサブ階層が生成されることで、サブ階層の数を参照する際に余分なＡＤｅｌｔａＱＰ値がある場合、余分なＡＤｅｌｔａＱＰ値を使用せずに破棄してもよい。
図１０７は、１階層の三次元点群を割合（百分率）で指定された三次元点数でサブ階層に分類する第４の例を示す図である。図１０８は、第４の例における属性情報のヘッダのシンタックスの例を示す。第４の例では、サブ階層に分類するための割合が、各サブ階層へ分類する三次元点数として指定される。
この例では、サブ階層の三次元点群の数が、サブ階層を含む階層に含まれる三次元点の数に対する割合で指定されている。図１０７では、４つのサブ階層は、それぞれ、サブ階層を含む階層に含まれる三次元点の総数の２５％の数、当該総数の３０％の数、当該総数の３０％の数、および、当該総数の１５％の数の三次元点を含むことが示されている。このように、階層が複数のサブ階層に分割される場合、分割される複数のサブ階層のそれぞれに含まれる三次元点の数は、当該階層に含まれる三次元点の総数に対する、当該サブ階層に含まれる三次元点の数の割合で示されてもよい。この場合、三次元データ符号化装置および三次元データ復号装置の両方が、符号化される三次元点の数を追跡して処理する。割合は、実装方法に応じて、全三次元点群に対して算出されてもよいし、特定の階層の割合として算出されてもよい。
図１０８において、ｎｕｍ＿ｓｕｂｌａｙｅｒは、三次元点群の割合で除算したサブ階層の数を示す。また、ｐｅｒｃｅｎｔｉｌｅは、対応するサブ階層に含まれる三次元点群の総数の、当該サブ階層が属する階層に含まれる三次元点群の総数に対する割合を示す。
例えば、サブ階層に分類されていない複数の三次元点が残る場合などのように不完全な割合が残る場合、残りの複数の三次元点は、三次元データ符号化装置および三次元データ復号装置の両方で一致する実装に応じて、新たなサブ階層に分類されてもよいし、または、一つ前のサブ階層に分類されてもよい。一方、エラーが発生することにより、割合の値が許容値である１００％を超える場合、サブ階層への分割は、最後の三次元点で終了する。
なお、割合が常に１００％に固定されているため、１階層に含まれる複数の三次元点を複数のサブ階層に分類するために指定される複数の割合のうちの最後の割合は、除外されてもよい。この場合、割合の要素数は、Ａｄｅｌｔａ＿ＱＰの要素数より１少なくなることを意味する。
図１０９は、１階層の三次元点群をモートンインデックスでサブ階層に分類する第５の例を示す図である。図１１０は、第５の例における属性情報のヘッダのシンタックスの例を示す。
第５の例では、複数のサブ階層には三次元点群のモートンコードにおけるモートンインデックスが指定される。つまり、第５の例では、１階層に含まれる三次元点群は、モートンコードを用いてサブ階層に分類される。例えば、モートンインデックスが共通する複数の三次元点は、同一のサブ階層に分類されてもよい。これにより、三次元点群は、空間的な距離が近い、例えば、所定距離よりも近い三次元点同士でグループ化されるため、例えば、各サブ階層に含まれる三次元点群は、一塊の三次元空間に含まれ、かつ、複数のサブ階層のうち、一のサブ階層に対応する三次元空間は、他のサブ階層に対応する三次元空間と重複しないこととなる。このように、１つのサブ階層には、空間的な距離が近い三次元点群が割り当てられるため、当該三次元点群は、類似の特性または属性を有する可能性が高い。よって、同じサブ階層に含まれる三次元点には、共通のＱＰ値が使用されて符号化されるため、符号化効率を向上させることができる。
三次元点群は、階層毎にモートンオーダで配置される場合、三次元点のソートは、行われなくてもよい。三次元データ符号化装置は、どの複数の三次元点を同一のサブ階層に分類するかを事前に決定し、上記の方法を用いて各サブ階層に分類される三次元点数を設定してもよい。
ｎｕｍ＿ｍｏｒｔｏｎ＿ｓｕｂｌａｙｅｒは、モートンオーダを用いたグループ化によって分割されたサブ階層の数を示す。Ｉｎｄｅｘは、モートンインデックスを示す。Ｉｎｄｅｘは、例えば、図１０９におけるモートンインデックスＡが選択された場合、モートンインデックスＡのノードの子ノードがサブ階層に設定される。また、モートンコードを使用して、対応するサブ階層の開始点または終了点が示されてもよい。モートンインデックスは、最下層の階層の三次元点から取得することに限らずに、上位層の階層の三次元点から取得してもよい。三次元データ符号化装置および三次元データ復号装置の両方の設定に応じて、三次元点を各サブ階層に分類するための開始点または終了点が決定されてもよい。
図１１１および図１１２は、１階層の三次元点群をモートンインデックスでサブ階層に分類する第６の例を示す図である。第６の例では、ＲＡＨＴの階層構造で三次元点群が分類される場合の例である。
第６の例では、三次元点のモートンインデックスを使用して、分類する三次元点群のグループとしてのサブ階層Ａ～Ｃを識別する。これにより、第５の例と同様に、共通するモートンインデックスを有する三次元点を同じサブ階層に分類する。
三次元データ符号化装置および三次元データ復号装置に応じて、三次元点群のモートンインデックスで三次元点群を分類することができる。サブ階層の設定は、任意の階層に適用することができる。指定されたモートンインデックスよりも上に位置する三次元点は、次のサブ階層へ分類されてもよいし、外れ値として扱われてもよい。
図１１２は、モートンインデックスで分類されるサブ階層における最後の三次元点を示す。図１１２では、１次元の配列表現で図１４と同様のサブ階層が示されている。
モートンインデックスを用いることによるサブ階層への分類は、予測変換、リフティングまたはＲＡＨＴのデプスなどにおける特定の階層での分類に限らずに、複数の階層／デプスに分類することに適用されてもよい。この場合、サブ階層は、サブグループとなる。
図１１３は、１階層の三次元点群を残差またはＤｅｌｔａ値を用いてサブ階層に分類する第７の例を示す図である。
第７の例では、例えば、Ｄｅｌｔａ値は、予測変換またはリフティングにおけるＬｏＤ階層の量子化重み関数に乗算する属性情報（属性値）である。同様に、ＲＡＨＴでは、Ｄｅｌｔａ値は、重みに乗算する属性情報（属性値）である。Ｄｅｌｔａ値は、属性情報として符号化される値であってもよく、予測変換、リフティング、ＲＡＨＴまたは他の任意の方法で変換されることに関わらず、符号化処理に依存して予測後の値であってもよい。なお、図１１３では、Ｄｅｌｔａ値は、Ｄｅｌｔａで示されている。
Ｄｅｌｔａ値は、値が小さい場合、細部が維持され、かつ、量子化されないように、少し低いＱＰで符号化されてもよい。これにより、解像度が低減することを抑制することができる。しかし、Ｄｅｌｔａ値が大きい場合、大きなＤｅｌｔａ値の差は容易に量子化されないため、大きなＱＰ値が利用されてもよい。
図１１３において、円の半径は、Ｄｅｌｔａ値の大きさを表している。Ｄｅｌｔａ値が大きいほど、中心を参照する三次元点は遠くなる。
図１１４は、二次元のモートンオーダで並べた場合の三次元点の配列を示す図である。図１１５は、第７の例における属性情報のヘッダのシンタックスの例を示す。
第７の例のように、Ｄｅｌｔａ値を用いて、三次元点群を複数のサブ階層に分類する場合、サブ階層のＱＰ値は、連続する三次元点群全体をカバーしない。例えば、図１１４に示すように、いくつかの三次元点群は、グループＡに分類され、その他の散在する三次元点群がグループＢに分類され、それ以外の三次元点群の一部の三次元点群がグループＣに分類される。
三次元点群は、グループインデックス値に割り当てられ、インデックス値は、Ｄｅｌｔａ値と共に符号化される。なお、下位レベルにおける符号化については、後述する。なお、インデックス値は、追加の属性情報として符号化されてもよいし、ＳＥＩメッセージとして符号化されてもよい。
第７の例では、三次元点群ごとに追加のインデックスを符号化する必要があるため、オーバーヘッドが生じる可能性があるが、クロスレイヤのサブ階層のＤｅｌｔａＱＰを可能とする。なお、三次元データ符号化装置は、インデックスを決定した後に、特定の階層の三次元点を再配置し、次に、インデックスおよび対応するＱＰのインデックスを昇順または降順で符号化してもよい。
ｎｕｍ＿Ｇｒｏｕｐは、Ｄｅｌｔａ値に基づいて分割されたグループまたはサブ階層の数を示す。
図１１６は、残差のビットストリームのシンタックスの例を示す。図１１７は、符号化コスト（Ｅｎｃｏｄｉｎｇ ｃｏｓｔ）を算出するための式を示す。図１１８は、ＢＰＰ（ｂｉｔｓ ｐｅｒ ｐｏｉｎｔ）と時間との関係を示すグラフである。
図１１６に示すように、残差のビットストリームを符号化している間に、インデックス情報は、各点群について符号化される。なお、ｉｎｄｅｘは、三次元点が属するサブ階層またはサブグループのインデックス番号を示す。また、ｖａｌｕｅｓは、予測残差（ｒｅｓｉｄｕａｌ ｖａｌｕｅ）を示す。
なお、各三次元点の適切なインデックスの決定では、各属性情報の符号化コスト（図１１７参照）が用いられてもよいし、前に符号化された三次元点の符号化コストが用いられてもよい。このコンテキストにおける符号化コストは、各三次元点群の属性情報を符号化するのに必要なビット数と呼ばれる。符号化コストは、式によって近似的に、または、前に符号化された三次元点によって正確に、決定するために用いられる客観的な値である。
三次元データ符号化装置は、図１１８に示すように、ＢＰＰレート（ｂｉｔｓ ｐｅｒ
ｐｏｉｎｔ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）に基づいて、または、別の用語では毎秒符号化／復号される三次元点数のコストに基づいて、複数の三次元点をインデックスを使用して分類（グループ化）し、その符号化コストに基づいて異なるサブ階層ＱＰを適用することで、ＢＰＰを制御してもよい。この方法は、ＰＣＣ符号化のビットレートを制御するのに適している。
この方法は、フレームベースの三次元点群の符号化でも一緒に動作するため、サブ階層への分類でビットレートまたはバッファステータスが役割を果たす。バッファが閾値に近い場合、三次元点の符号化コストに加えて、高いＤｅｌｔａＱＰ値により分類（グループ化）することが好ましい。
第７の例では、上記の全ての例と同様に、サブ階層の数（グループ数）は、対応するＤｅｌｔａＱＰ値で定義される必要がある。例えば、図１１５に示すシンタックスでは、サブ階層の数は、属性情報のヘッダまたはＳＰＳにおいて定義される。
図１１９は、属性情報の符号化に適用されるＱＰ値が、サブ階層毎に設定されていることを示す図である。図１１９の（ａ）は、サブ階層毎にＱＰ値を設定する方法を、ＲＡＨＴの階層構造に適用した場合を示し、（ｂ）は、ＬｏＤの階層構造に適用した場合を示す。
第７の例で説明したインデックスを使用する方法は、ＰＣＣのレート歪みＲＤＯＱ（Ｒａｔｅ－ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ Ｏｐｔｉｍｉｚｅｄ ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ）法と組み合わせて使用することもでき、歪みとビットコストとの最適な組み合わせに基づいている。
ＲＤＯＱは、さまざまな、サブ階層におけるＤｅｌｔａＱＰの設定を使用して、各三次元点群の属性情報に再帰的に実装することができる。各サブ階層に設定されるＤｅｌｔａＱＰは、処理時間を短縮するために、属性情報のヘッダまたはＳＰＳにおいて最初に（予め）設定することができる。ＳＰＳに設定される場合、全てにおいて共通する。ＲＤＯＱは、これらのＤｅｌｔａＱＰのセットを再帰的に実行するだけで、残差のビットストリームのシンタックスにおける特定のサブ階層のインデックスを使用することで、効率よく符号化される。
図１２０は、三次元点群をモートンコードを用いてサブ階層に分類する第８の例を示す図である。図１２１は、第８の例における属性情報のヘッダのシンタックスの例を示す。
本実施の形態において、第５の例および第６の例では、三次元点のモートンコードを用いて三次元点群を複数のサブ階層（グループ）にグルーピングし、各サブ階層（各グループ）に対してＡｄｅｌｔａ＿ＱＰを設定できるような方法を説明したが、必ずしもこれに限らない。例えば、三次元点の位置情報（ｘ，ｙ，ｚ）を用いて、三次元点群をグルーピングし、各グループに対してＡｄｅｌｔａ＿ＱＰを設定するようにしてもよい。
具体的には、グループＡについて、中心座標ｃＡ、半径ｒＡおよびＡＤｅｌｔａ＿ＱＰ＿Ａを定義し、グループＢについて、中心座標ｃＢ、半径ｒＢおよびＡＤｅｌｔａ＿ＱＰ＿Ｂを定義する。同様に、他のグループがある場合についても、各グループについて、中心座標、半径およびＡＤｅｌｔａ＿ＱＰを定義する。そして、属性情報のヘッダに、各グループにおいて定義した中心座標、半径およびＡＤｅｌｔａ＿ＱＰと、総グループ数等を付加する。
そして、三次元データ符号化装置は、処理対象の三次元点の位置座標が、グループＡ（中心座標ｃＡかつ半径ｒＡの球体）に含まれる場合は、ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰ＿Ａを適用し、グループＢ（中心ｃＢかつ半径ｒＢの球体）に含まれる場合は、ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰ＿Ｂを適用してもよい。また、三次元データ符号化装置は、処理対象の三次元点がグループＡおよびグループＢの両方の球体に含まれる場合、処理対象の三次元点と各グループの中心座標ｃＡおよびｃＢまでの距離を算出し、距離が近い方のＡＤｅｌｔａ＿ＱＰを適用してもよい。
これにより、三次元空間において距離が近い三次元点に対し、値が近いＡＤｅｌｔａ＿ＱＰを適用することができるため、符号化または復号後の三次元点の主観画質を領域に応じて制御することが可能となる。
また、三次元データ符号化装置は、例えば、あるオブジェクトの主観画質を向上したい場合、そのオブジェクトを構成する三次元点の中心座標をグループ１０１の中心座標、そのオブジェクトの大きさの半分を半径とし、グループ１０１のＡＤｅｌｔａ＿ＱＰを例えば負の値にしてもよい。これにより、グループ１０１に属する（グループ１０１の球体内に含まれる）三次元点の属性符号化の量子化ステップ値を小さくすることができ、結果、あるオブジェクトの主観画質を向上することができる。
なお、図１２０では、三次元点群を分類する三次元空間のグループ１０１、１０２が示されている。グループ１０１は、中心点Ｏ１から半径Ｒ１の球体の空間に含まれる三次元点１２１を含む。グループ１０２は、中心点Ｏ２から半径Ｒ２の球体の空間に含まれる三次元点１２２を含む。グループ１０１に属する三次元点の符号化には、グループ１０１に設定されているＡＤｅｌｔａ＿ＱＰ＿Ｏが適用される。グループ１０２に属する三次元点の符号化には、グループ１０２に設定されているＡＤｅｌｔａ＿ＱＰ＿Ｐが適用される。各グループを規定するための基準となる点である中心点Ｏ１および中心点Ｏ２は、それぞれ、三軸の座標値を用いて表される。
なお、グループ１０１およびグループ１０２の両方に含まれる三次元点１２３が存在していてもよい。三次元点１２３の符号化には、グループ１０１に設定されているＡＤｅｌｔａ＿ＱＰ＿Ｏと、グループ１０２に設定されているＡＤｅｌｔａ＿ＱＰ＿Ｐとの加算値または平均値が適用されてもよい。これにより、より細かなＱＰ値の制御が可能となる。また、各三次元点は複数のグループに属しても構わない。その場合、処理対象の三次元点が属する全てのグループのＡＤｅｌｔａ＿ＱＰの加算値を、処理対象の三次元点のＡＤｅｌｔａ＿ＱＰ値としてもよい。これにより、三次元空間のある領域のＱＰ値をより柔軟に制御することができる。
なお、グループ１０１のＡＤｅｌｔａ＿ＱＰ＿Ｏを例えば負の値に設定し、ＱＰ値を下げてもよい。これにより、グループ１０１に属する三次元点の属性情報の符号化による劣化を抑えることができる。
また、逆にグループＯのＡＤｅｌｔａ＿ＱＰ＿Ｏを例えば正の値に設定し、ＱＰ値を上げてもよい。これにより、グループ１０１に属する三次元点の属性情報の符号量を削減することができる。
なお、グループを定義するための三次元空間として球体を用いる例を示したが、必ずしもこれに限らず、楕円体や立方体を用いてグループを定義しても構わない。この場合は、それぞれの形状を定義するパラメータをヘッダや制御情報に付加してもよい。
なお、図１２１において、ｎｕｍ＿ｇｒｏｕｐは、グループの総数を示す。ｃｅｎｔｅｒ＿ｘ， ｃｅｎｔｅｒ＿ｙ， ｃｅｎｔｅｒ＿ｚは、各グループの中心座標を示す。ｒａｄｉｕｓは、各グループの半径を示す。グループとして楕円体や立方体を用いる場合は、それらを表すためのパラメータがヘッダなどに付加されてもよい。例えば、立方体または直方体を用いる場合は、基準点の座標と、基準点からの幅、奥行および高さとを表すためのパラメータがヘッダなどに付加されてもよい。また、グループを定義するための三次元空間の形状として球体や楕円体など、複数の形状を用いる場合は、当該三次元空間がどの形状かを示す情報がヘッダに付加されてもよい。
以上のように、本実施の形態に係る三次元データ符号化装置は、図１２２に示す処理を行う。三次元データ符号化装置は、点群データに含まれる複数の三次元点の複数の属性情報から複数の係数値を算出し（Ｓ８５０１）、前記複数の係数値の各々を量子化することで複数の量子化値を生成し（Ｓ８５０２）、前記複数の量子化値を含むビットストリームを生成する（Ｓ８５０３）。前記複数の係数値は、複数の階層のいずれかに属する。前記複数の階層における予め定められた数の階層のそれぞれには、当該階層用の量子化パラメータが割り当てられている。前記量子化（Ｓ８５０２）では、前記複数の係数値の各々を、（ｉ）当該係数値が属する階層に量子化パラメータが割り当てられている場合、当該量子化パラメータを用いて量子化し、（ｉｉ）当該係数値が属する階層に前記量子化パラメータが割り当てられていない場合、前記予め定められた数の階層のうちの一の階層に割り当てられた量子化パラメータを用いて量子化する。これによれば、当該三次元データ符号化方法は、階層毎に量子化パラメータを切り替えることができるので、適切に符号化を行える。
例えば、前記一の階層は、前記予め定められた数の階層のうちの最後の階層である。
例えば、前記量子化（Ｓ８５０２）では、前記複数の階層の数が前記予め定められた数よりも少ない場合、前記複数の階層に対応していない前記予め定められた数の階層に割り当てられた量子化パラメータは用いられない。
例えば、前記ビットストリームは、基準量子化パラメータを示す第１情報と、前記基準量子化パラメータから前記複数の階層用の複数の量子化パラメータを算出するための複数の第２情報とを含む。このため、符号化効率を向上できる。
なお、ステップＳ８５０１、Ｓ８５０２、Ｓ８５０３は、それぞれ、実施の形態９の各処理に対応する。
例えば、三次元データ符号化装置は、プロセッサと、メモリとを備え、プロセッサは、メモリを用いて、上記の処理を行う。
本開示の一態様に係る三次元データ復号方法は、図１２３に示す処理を行う。三次元データ復号装置は、ビットストリームに含まれる複数の量子化値の各々を逆量子化することで複数の係数値を生成し（Ｓ８５１１）、前記複数の係数値から、点群データに含まれる複数の三次元点の複数の属性情報を算出する（Ｓ８５１２）。前記複数の量子化値は、複数の階層のいずれかに属する。前記複数の階層における予め定められた数の階層のそれぞれには、当該階層用の量子化パラメータが割り当てられている。前記逆量子化（Ｓ８５１１）では、前記複数の量子化値の各々を、（ｉ）当該量子化値が属する階層に量子化パラメータが割り当てられている場合、当該量子化パラメータを用いて逆量子化し、（ｉｉ）当該量子化値が属する階層に前記量子化パラメータが割り当てられていない場合、前記予め定められた数の階層のうちの一の階層に割り当てられた量子化パラメータを用いて逆量子化する。これによれば、当該三次元データ復号方法は、階層毎に量子化パラメータを切り替えることができるので、適切に復号を行える。
例えば、前記一の階層は、前記予め定められた数の階層のうちの最後の階層である。
例えば、前記逆量子化では、前記複数の階層の数が前記予め定められた数よりも少ない場合、前記複数の階層に対応していない前記予め定められた数の階層に割り当てられた量子化パラメータは用いられない。
例えば、前記ビットストリームは、基準量子化パラメータを示す第１情報と、前記基準量子化パラメータから前記複数の階層用の複数の量子化パラメータを算出するための複数の第２情報とを含む。このため、符号化効率が向上されたビットストリームを適切に復号できる。
なお、ステップＳ８５１１、Ｓ８５１２は、それぞれ、実施の形態９の各処理に対応する。
例えば、三次元データ復号装置は、プロセッサと、メモリとを備え、プロセッサは、メモリを用いて、上記の処理を行う。
また、本開示の他の一態様に係る三次元データ符号化方法は、図１２２を用いて説明したステップＳ８５０１、Ｓ８５０２、Ｓ８５０３について、下記のように処理してもよい。他の一態様に係る三次元データ符号化方法は、点群データに含まれる複数の三次元点の複数の属性情報から複数の係数値を算出し（Ｓ８５０１）、前記複数の係数値の各々を量子化することで複数の量子化値を生成し（Ｓ８５０２）、前記複数の量子化値を含むビットストリームを生成する（Ｓ８５０３）。前記複数の係数値のそれぞれは、複数の三次元空間のうち、当該係数値の算出の基になった属性情報を含む三次元点が属する三次元空間毎に分類されることで、複数のグループのいずれかに属する。前記量子化（Ｓ８５０２）では、前記複数の係数値の各々を、当該係数値が属するグループ用の量子化パラメータを用いて量子化する。これによれば、当該三次元データ符号化方法は、グループ毎に量子化パラメータを切り替えることができるので、適切に符号化を行える。
例えば、前記ビットストリームは、前記複数のグループのそれぞれについて、当該グループに対応する三次元空間の基準点と、当該グループに対応する三次元空間のサイズとを示す空間情報を含む。
例えば、前記ビットストリームは、前記空間情報および前記空間情報で示される三次元空間のグループ用の量子化パラメータとが含まれるか否かを示すフラグを含む。
例えば、三次元データ符号化装置は、プロセッサと、メモリとを備え、プロセッサは、メモリを用いて、上記の処理を行う。
また、本開示の他の一態様に係る三次元データ復号方法は、図１２３を用いて説明したステップＳ８５１１、Ｓ８５１２について、下記のように処理してもよい。ビットストリームに含まれる複数の量子化値の各々を逆量子化することで複数の係数値を生成し（Ｓ８５１１）、前記複数の係数値から、点群データに含まれる複数の三次元点の複数の属性情報を算出する（Ｓ８５１２）。前記複数の量子化値は、複数の三次元空間のうち、当該量子化値の算出の基になった属性情報を含む三次元点が属する三次元空間毎に分類されることで、複数のグループのいずれかに属する。前記複数の階層における予め定められた数の階層のそれぞれには、当該階層用の量子化パラメータが割り当てられている。前記逆量子化では、前記複数の量子化値の各々を、当該量子化値が属する階層用の量子化パラメータを用いて逆量子化する。
例えば、前記ビットストリームは、前記複数のグループのそれぞれについて、当該グループに対応する三次元空間の基準点と、当該グループに対応する三次元空間のサイズとを示す空間情報を含む。
例えば、前記ビットストリームは、前記空間情報および前記空間情報で示される三次元空間のグループ用の量子化パラメータとが含まれるか否かを示すフラグを含む。
例えば、三次元データ復号装置は、プロセッサと、メモリとを備え、プロセッサは、メモリを用いて、上記の処理を行う。
（実施の形態１１）
複数の属性情報から算出される複数の係数値を量子化するのに用いられる量子化パラメータ（ＱＰ）は、複数の属性情報を含む三次元点が属する三次元空間（領域）に対応するグループに予め対応付けられていてもよい。なお、複数の三次元点は、グループに属していない三次元点を含んでいてもよい。グループに属していない三次元点に含まれる属性情報は、所定の量子化パラメータを用いて量子化される。所定の量子化パラメータは、例えば、初期値として設定されている量子化パラメータであり、固定値であってもよい。このように、各属性情報は、当該属性情報を含む三次元点がグループに属する場合には当該グループに対応付けられた量子化パラメータがその量子化に用いられ、当該属性情報を含む三次元点がグループに属さない場合には所定の量子化パラメータがその量子化に用いられる。
この場合において、複数の属性情報の各々を高周波成分と低周波成分とに分けて階層化した階層構造を生成することで複数の係数値が算出される場合、上位の階層の係数値は、２以上の属性情報が用いられることで算出される。これらの２以上の属性情報を含む２以上の三次元点は、異なる三次元空間に属する可能性があり、この場合、２以上の属性情報には、互いに異なる複数の量子化パラメータが割り当てられている。このため、上位の階層の係数値の量子化に用いる量子化パラメータを、これらの複数の量子化パラメータを用いて決定することが考えられる。
図１２４は、三次元モデル９０００の三次元点群が属する三次元空間の一例について説明するための図である。
人物の三次元モデル９０００を構成する三次元点群の重要度および画質（品質）は、三次元点群が保持する詳細情報の量またはデータ量と同様に、注視している中心点からの位置情報に基づいて、異なる方法で評価される。
例えば、人物の顔領域は、重要度が高いため、より良い品質が求められる。このため、直方体形状の三次元空間９００１に含まれる三次元点群の符号化において用いられる量子化パラメータをより小さい値の量子化パラメータに設定することで、人物の顔領域の三次元モデルの品質を向上させることができる。三次元空間９００１は、例えば図１２５のシンタックスに示されるように、当該三次元空間９００１の原点９００２の座標（ｘ１，ｙ１，ｚ１）と、当該三次元空間９００１の長さ、幅および奥行とで定義される。図１２５は、属性情報のヘッダのシンタックスの一例を示す。
原点９００２の座標は、図１２５において、ｏｒｉｇｉｎ＿ｘ［ｉ］、ｏｒｉｇｉｎ＿ｙ［ｉ］およびｏｒｉｇｉｎ＿ｚ［ｉ］で示される。三次元空間９００１の長さはｌｅｎｇｔｈ［ｉ］で示され、幅はｗｉｄｔｈ［ｉ］で示され、奥行はｄｅｐｔｈ［ｉ］で示される。ＡＤｅｌｔａ＿ＱＰは、元のスライスのＱＰからのデルタＱＰ値（差分）を定義する値であり、使用シナリオに応じて、画質（品質）を向上させるために負の値になってもよいし、圧縮率を増加させるために正の値になってもよい。
量子化パラメータが対応付けられるグループに対応する三次元空間（ｄｅｌｔａ＿ＱＰ領域）は、上記の直方体形状の三次元空間９００１に限らない。例えば、球形状の三次元空間９００３であってもよい。三次元空間９００３は、当該三次元空間９００３の原点９００４の座標（ｘ２，ｙ２，ｚ２）と、原点９００４を中心とする当該三次元空間９００３の球形状の半径ｒとで定義される。図１２４では、例えば、三次元空間９００３は、人物が運んでいる荷物９００５の三次元モデルを含むように設定されてもよい。
グループに対応する三次元空間（ｄｅｌｔａ＿ＱＰ領域）は、量子化パラメータが画質に適応するために、またはより多くのビット/ポイント性能を得るために調整されることが要求される固定の関心領域を定義する限り、どのように定義されてもよい。なお、三次元空間９００３は、図１２１のシンタックスで示される。原点９００４の座標は、図１２１において、ｃｅｎｔｅｒ＿ｘ［ｉ］、ｃｅｎｔｅｒ＿ｙ［ｉ］およびｃｅｎｔｅｒ＿ｚ［ｉ］で示される。半径ｒは、ｒａｄｉｕｓ［ｉ］で示される。
図１２６および図１２７は、三次元点群が属する三次元空間の他の一例について説明するための図である。
図１２６は、ＬＩＤＡＲでスキャンして得られた三次元点群データ９０１０上において、車両９０１２の周囲３６０°の半球の形状の三次元空間９０１１が、三次元空間上の関心領域として設定されている例である。三次元空間９０１１は、車両９０１２を上面視したときの車両９０１２の中心が半球の形状の底面の中心と一致するように、設定されていてもよい。この三次元空間９０１１は、例えば、道路の路面を底面としている。三次元空間９０１１が半球の形状に設定されているのは、道路上の物体をＬＩＤＡＲでスキャンして得られた三次元点群データには、道路の下の点群データがないからである。三次元空間９０１１は、車両９０１２の周囲の領域であり、重要度が高い。このため、より詳細な情報を確保するために、デルタＱＰ値は、負の値に設定されてもよい。
図１２７は、ＬＩＤＡＲでスキャンして得られた三次元点群データ９０２０上において、車両９０２２の周囲３６０°の円柱形状の三次元空間９０２１が、三次元空間上の関心領域として設定されている例である。このように、図１２６の半球の形状の代わりに円柱形状の三次元空間９０２１が、車両９０２２を上面視したときの車両９０２２の中心が円柱形状の底面の中心と一致するように、設定されていてもよい。
図１２８は、円柱形状の三次元空間が設定される場合の属性情報のヘッダのシンタックスの一例を示す。
三次元空間９０２１は、当該三次元空間９０２１の底面の中心座標を原点とした場合の、原点の座標（ｏｒｉｇｉｎ＿ｘ［ｉ］、ｏｒｉｇｉｎ＿ｙ［ｉ］およびｏｒｉｇｉｎ＿ｚ［ｉ］）と、円形の底面の半径ｒを示すｐａｒａｍｅｔｅｒ１［ｉ］と、円柱の高さｈを示すｐａｒａｍｅｔｅｒ２［ｉ］とで定義される。ヘッダのシンタックスには、三次元空間の形状の種類がさらに含まれていてもよい。このように、ヘッダのシンタックスでは、関心領域は任意の形状およびサイズに基づいて自由に定義でき、各形状のパラメータは事前に定義できることが示されている。
なお、三次元空間の形状が半球である場合には、球形状である場合と同様に、原点の座標と、原点を中心とする半球の半径とで定義される。
図１２９は、三次元空間毎に異なる量子化パラメータを適用する処理の一例を示すフローチャートである。
まず、三次元データ符号化装置は、量子化パラメータが対応付けられたグループに三次元点群を分類するための三次元空間の境界を特定する（Ｓ９００１）。具体的には、上記で例示した属性情報のヘッダのシンタックスに含まれる、三次元空間の原点、および、三次元空間のサイズを用いて境界を特定する。このとき、三次元空間の形状の種類が設定されていれば、形状の種類が用いられてもよい。
次に、三次元データ符号化装置は、点群データに含まれる複数の三次元点の各々についてループを行う。ループには、ステップＳ９００２およびステップＳ９００３が含まれる。
三次元データ符号化装置は、ループにおいて、まず、処理対象の三次元点が特定した三次元空間内にあるか否かを判定する（Ｓ９００２）。例えば、三次元データ符号化装置は、チェック関数を用いて、Ｄｅｌｔａ＿ＱＰが対応付けられた特定の三次元空間内に処理対象の三次元点が属しているか否かを判定する。三次元データ符号化装置は、複数の三次元空間が指定された場合、指定された複数の三次元領域の各々の境界と、処理対象の三次元点との照合を行う。チェック関数は、処理対象の三次元点が特定した境界以下であるか、指定された境界以上であるかを判定するＭＩＮ／ＭＡＸ関数を含む。ＭＩＮ／ＭＡＸ関数は、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸の各々について個別に実行され、処理対象の三次元点が、三次元空間の境界の内側を示す値または外側を示す値を出力する。例えば、ＭＩＮ／ＭＡＸ関数は、０か１の二値を結果として出力する。これにより、処理対象の三次元点が属している三次元点空間が特定される。なお、三次元データ符号化装置は、処理対象の三次元点が属している三次元空間が無いと判定してもよい。
次に、三次元データ符号化装置は、処理対象の三次元点が特定した三次元空間内にあると判定した場合（Ｓ９００２でＹｅｓ）、特定した三次元空間に対応付けられているグループのＤｅｌｔａ＿ＱＰを適用して量子化パラメータを算出し、算出した量子化パラメータを用いて処理対象の三次元点の属性情報を符号化する（Ｓ９００３）。
三次元データ符号化装置は、処理対象の三次元点が特定した三次元空間内にないと判定した場合（Ｓ９００２でＮｏ）、ステップＳ９００３をスキップする。
処理対象の三次元点についてステップＳ９００２およびステップＳ９００３が終了すると、ループが行われていない未処理の次の三次元点についてステップＳ９００２およびステップＳ９００３を実行する。
領域ベースのＤｅｌｔａ＿ＱＰの調整は、符号化処理が継続され、三次元点群参照の連続性を崩すようなスライスヘッダからの新たな設定がないという点で、タイルベースまたはスライスベースのＤｅｌｔａ＿ＱＰの調整とは異なる。このため、より効率的な予測アルゴリズムを実行でき、符号化性能を向上させることができる。
タイルおよびスライスなどのように、三次元点群を複数のサブ点群に分割し、それぞれのサブ点群で量子化パラメータを異ならせる場合、サブ点群間での参照が禁止されることが多く、予測効率低下により符号化効率が低下することがある。一方、本手法を適用する場合、三次元点間の参照を禁止することなく、各三次元点に割当てられる量子化パラメータを異ならせることができるため、符号化効率を維持しながら、より細かな量子化パラメータの調整を行うことができる。
図１３０は、三次元空間毎に異なる量子化パラメータを適用する処理の他の一例を示すフローチャートである。
まず、三次元データ符号化装置は、量子化パラメータが対応付けられたグループに三次元点群を分類するための１以上の三次元空間の境界を特定する（Ｓ９０１１）。ステップＳ９０１１は、ステップＳ９００１と同じ処理である。
次に、三次元データ符号化装置は、特定した複数の三次元空間の各々についてループ１を行う。ループ１には、ループ２が含まれる。三次元データ符号化装置は、点群データに含まれる複数の三次元点の各々についてループ２を行う。ループ２には、ステップＳ９０１２～Ｓ９０１５が含まれる。なお、ループ２は、複数の属性情報を用いて量子化の対象となる複数の係数値が算出される場合、複数の係数値のそれぞれについて行われてもよい。
三次元データ符号化装置は、ループ２において、まず、処理対象の三次元点、または、処理対象の係数値が処理対象の三次元空間に対応するか否かを判定する（Ｓ９０１２）。ステップＳ９０１２は、処理対象が三次元点である場合には、ステップＳ９００２と同じ処理である。三次元符号化装置は、処理対象が係数値である場合には、当該係数値の算出の基になった１以上の属性情報を特定し、特定した１以上の属性情報を含む１以上の三次元点の各々が属する三次元空間が、処理対象の三次元空間を含むか否かを判定する。１以上の三次元点の各々が属する三次元空間が処理対象の三次元空間を含む場合、三次元データ符号化装置は、処理対象の係数値が処理対象の三次元空間に対応すると判定する。反対に、１以上の三次元点の各々が属する三次元空間が処理対象の三次元空間を含まない場合、三次元データ符号化装置は、処理対象の係数値が処理対象の三次元空間に対応しないと判定する。ここで、１以上の三次元点の各々が属する三次元空間を特定する方法は、ステップＳ９００２と同様の方法を用いることができる。
次に、三次元データ符号化装置は、処理対象の三次元点、または、処理対象の係数値が処理対象の三次元空間に対応すると判定した場合（Ｓ９０１２でＹｅｓ）、処理対象の三次元点が交差領域に含まれるか否か、または、処理対象の係数値がＱＰジャンクションの値であるか否かを判定する（Ｓ９０１３）。交差領域は、複数の三次元空間が重複している領域である。ＱＰジャンクションについては、後述する。
三次元データ符号化装置は、処理対象の三次元点が交差領域に含まれる場合、または、処理対象の係数値がＱＰジャンクションの値である場合（Ｓ９０１３でＹｅｓ）、ジャンクションＱＰ法を実行することで、適用するＤｅｌｔａ＿ＱＰを算出し、算出したＤｅｌｔａ＿ＱＰに基づく量子化パラメータを用いて処理対象の三次元点の属性情報、または、処理対象の係数値を符号化する（Ｓ９０１４）。ジャンクションＱＰ法の具体例は、後述する。
三次元データ符号化装置は、処理対象の三次元点が交差領域に含まれない場合、または、処理対象の係数値がＱＰジャンクションの値でない場合（Ｓ９０１３でＮｏ）、処理対象の三次元点または処理対象の係数値について特定された三次元空間に対応付けられているグループのＤｅｌｔａ＿ＱＰを適用して量子化パラメータを算出し、算出した量子化パラメータを用いて処理対象の三次元点の属性情報を符号化する（Ｓ９０１５）。
三次元データ符号化装置は、処理対象の三次元点、または、処理対象の係数値が処理対象の三次元空間に対応しないと判定した場合（Ｓ９０１２でＮｏ）、ステップＳ９０１３～Ｓ９０１５をスキップする。
処理対象の三次元点または係数値についてステップＳ９０１２～Ｓ９０１５が終了すると、ループ２が行われていない未処理の次の三次元点についてステップＳ９０１２～Ｓ９０１５を実行する。
処理対象の三次元空間についてループ２が終了すると、ループ１が行われていない未処理の次の三次元空間についてループ１を実行する。次のループ１におけるループ２で処理対象となる三次元点または係数値は、それより前の処理のステップＳ９０１２でＮｏと判定された三次元点または係数値であってもよい。
領域ベースのＤｅｌｔａ＿ＱＰの調整は、符号化処理が継続され、三次元点群参照の連続性を崩すようなスライスヘッダからの新たな設定がないという点で、タイルベースまたはスライスベースのＤｅｌｔａ＿ＱＰの調整とは異なる。このため、より効率的な予測アルゴリズムを実行でき、符号化性能を向上させることができる。
各三次元点は、複数の三次元空間に属していてもよい。つまり、各三次元点は、複数の三次元空間が重複する領域である交差領域に含まれていてもよい。その場合、属する全ての三次元空間に対応付けられている全てのＤｅｌｔａ＿ＱＰ（または量子化パラメータ）について、全てのＤｅｌｔａ＿ＱＰの最小値、最大値、平均値または加算値をその三次元点のＤｅｌｔａ ＱＰとして用いるようにしてもよい。これにより、三次元空間の特定の領域の三次元点を符号化するために用いる量子化パラメータをより柔軟に制御することができる。
ＰＣＣ（Ｐｏｉｎｔ Ｃｌｏｕｄ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ）での属性情報の符号化では、良好な圧縮を達成するために、予測／リフティング変換およびＲＡＨＴ（Ｒｅｇｉｏｎ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）などの変換方法が用いられる。変換関数は、２つ以上のノードを取り、属性情報のエネルギーレベルを高周波成分および低周波成分に分割する。これにより、より高い周波数成分の値が量子化され、この処理により高周波ノイズが除去された後に残差が符号化される。そして、低周波成分は次の上位階層に持ち上がる。
図１３１は、ＲＡＨＴを用いた属性情報の符号化の第１の例を説明するための図である。
この場合、三次元データ符号化装置は、複数の三次元点について図１３１に示すようなＲＡＨＴの階層構造を生成する。具体的には、三次元データ符号化装置は、入力される複数の三次元点の複数の属性情報のうちで所定の並び順（例えばモートンコード順）で隣り合う２つの属性情報に対してＨａａｒ変換を適用して上位階層の属性情報を順次生成することを繰り返すことで、Ｈａａｒ変換後の符号化係数を算出する。そして、三次元データ符号化装置は、算出した符号化係数を、ビットストリームを生成する。
このようなＲＡＨＴの例では、予め定義された領域内の選択された数のノードが、負のデルタＱＰ値によって設定されているものとする。各階層から量子化とＲＡＨＴとが上に進むと、例えばノードＬ２，０Ｈ２，０は、ノードＬ３，０Ｈ３，０およびノードＬ３， １Ｈ３，１を用いて算出される。この場合、ノードＬ２，０Ｈ２，０の量子化には、ノードＬ３，０Ｈ３，０に適用される第１のデルタＱＰ（または第１のＱＰ値）と、ノードＬ３，１Ｈ３，１に適用される第２のデルタＱＰ（または第２のＱＰ値）とを用いることができる。例えば、ノードＬ３，１Ｈ３，１を算出するために用いられた２つの属性情報を有する２つの三次元点は、領域９０３０に属しており、領域９０３０には、第２のデルタＱＰが対応付けられている。領域９０３０は、例えば、図１２４～図１２８を用いて説明した、ＱＰ値が対応付けられるグループに分類するための三次元空間のいずれかによって規定される領域である。
このように、２つの異なるＱＰ値が設定されているノードの上位のノードをＱＰジャンクションと呼ぶ。第１のデルタＱＰは通常の値であり、第２のデルタＱＰは上述したように負の値に設定されている場合、三次元データ符号化装置は、例えば、小さい方のデルタＱＰをノードＬ２，０Ｈ２，０の量子化に適用するデルタＱＰとして採用してもよい。以降同様に、三次元データ符号化装置は、ＲＡＨＴの階層構造において、互いに異なる２つのＱＰ値が設定されている２つの下位のノードの上位のノードの係数値を量子化するＱＰ値として、下位のノードの２つのＱＰ値のうちの小さい方のＱＰ値を採用する。そして、三次元データ符号化装置は、採用したＱＰ値を用いてノードの係数値を量子化する。なお、三次元データ符号化装置は、下位のノードの２つのＱＰ値のうちの小さい方のＱＰ値を採用する代わりに、最小のＱＰ値を上位ノードのＱＰ値として採用してもよい。
この例では、選択された適切な方法は、最良の品質を維持するためにより小さいＱＰ値に設定することによって、次の階層へ伝播される低周波成分の損失を小さくすることができる。
ＱＰジャンクションのノードに適用するＱＰ値を決定する方法は、多数ある。しかし、同じ方法を符号化および復号の両方の処理に適用する必要がある。図１３１で説明した、下位層の２つのノードに適用される２つのＱＰ値のうちの小さい方のＱＰ値を上位ノードで採用する方式の他に、ＲＡＨＴ符号化またはＲＡＨＴ復号の処理に変更を必要としない方式もある。
図１３２は、ＲＡＨＴを用いた属性情報の符号化の第２の例を説明するための図である。
図１３２に示すように、モートンコード順で属性情報が左から右へ並べ返られている場合のＲＡＨＴの階層構造について考える。この場合、三次元データ符号化装置は、ＱＰジャンクションのノードでは、２つの下位ノードのうちで右側に配置されるノードに適用されるＱＰ値を、当該ＱＰジャンクションのノードの係数値を量子化するのに用いるＱＰ値として採用してもよい。
なお、図１３２では常にモートンコード順で右側に位置するノードに割当てられたＱＰ値を上位層のノードに適用する例を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、モートンコード順で常に左側に位置するノードに割当てられたＱＰ値を上位層のノードの係数値を量子化するのに用いるＱＰ値として採用してもよい。
このように、三次元データ符号化装置は、２つの下位ノードのうちの右側または左側のノードに適用されるＱＰ値を上位ノードのＱＰ値として採用すればよいため、ＱＰジャンクション毎に右側の下位ノードのＱＰ値、および、左側の下位ノードのＱＰ値のうちのどちらのＱＰ値を上位ノードに適用するかを選択する必要がない。このため、三次元データ符号化装置は、選択に要する処理量を抑制しつつ、下位ノードに割り当てられているＱＰ値を上位ノードに受け渡すことができる。
図１３３は、ＲＡＨＴを用いた属性情報の符号化の第３の例を説明するための図である。
三次元データ符号化装置は、第１の例とは反対に、ＲＡＨＴの階層構造において、互いに異なる２つのＱＰ値が設定されている２つの下位のノードの上位のノードの係数値を量子化するＱＰ値として、下位のノードの２つのＱＰ値のうちの大きい方のＱＰ値を採用してもよい。これにより、Ｄｅｌｔａ＿ＱＰを有する領域９０３０内の三次元点群の符号化効率を特別に制御しながら、圧縮性能を確保することができる。なお、三次元データ符号化装置は、下位のノードの２つのＱＰ値のうちの大きい方のＱＰ値を採用する代わりに、最大のＱＰ値を上位ノードのＱＰ値として採用してもよい。
図１３４は、ＲＡＨＴを用いた属性情報の符号化の第４の例を説明するための図である。
三次元データ符号化装置は、第４の例では、下位ノードの２つのＱＰ値を加重平均により算出し、加重平均した結果を上位ノードのＱＰ値として採用してもよい。図１３４では、ノードＬ１，０Ｈ１，０に適用するＱＰ値の算出例が示されているノードＬ１，０Ｈ１ ，０の下位ノードであるノードＬ２，０Ｈ２，０のＱＰ値は３１であり、同じく下位ノードであるノードＬ２，１は、デルタＱＰ値が－２に設定されている。ノードＬ２，１が属する領域９０３１よりも左側のノードのスライスＱＰ値は３２であり、このスライスＱＰ値を基準とすることで、ノードＬ２，１に適用されるＱＰ値を算出することができる。具体的には、ノードＬ２，１に適用されるＱＰ値は、領域９０３１の左側のノードのスライスＱＰ値と、ノードＬ２，１が属する領域９０３１のデルタＱＰ値とを加算した３０である。
次に、三次元データ符号化装置は、荷重平均の重み係数を決定する。三次元データ符号化装置は、例えば、ノードＬ２，０Ｈ２，０を含む下位ノードの数と、ノードＬ２，１を含む下位ノードの数に基づいて加重平均の重み係数を決定してもよい。ノードＬ２，０Ｈ２，０を含む下位ノードの数は７であり、ノードＬ２，１を含む下位ノードの数は４である。このため、ノードＬ１，０Ｈ１，０に適用するＱＰ値は、下記の式を用いて３１と算出される。
ＱＰ＝（７＊３２＋４＊３０）／１１＝３１
このように、ＱＰジャンクションのノードに適用するＱＰ値は、下位ノードを含む当該下位ノードにぶら下がる複数の下位ノードの数を重みとする加重平均により算出される。算出結果が小数である場合、最も近い整数に切り上げた値がＱＰ値として採用される。
図１３５は、ＲＡＨＴの階層構造（木構造）の例を示す図である。例えば、図１３５に示すように木構造の深さ毎に独立したＱｔ０～Ｑｔ２が設定される。また、図１３５に示すように、ＲＡＨＴの階層構造では、各ノードの重みＷ０．０、Ｗ１．０、Ｗ１．１、Ｗ３．０、Ｗ３．１、Ｗ３．３、および、Ｗ３．４が設定され、これらの重みＷ０．０、Ｗ１．０、Ｗ１．１、Ｗ３．０、Ｗ３．１、Ｗ３．３、および、Ｗ３．４が第４の例における加重平均の重み係数として用いられてもよい。
図１３６は、ＲＡＨＴを用いた属性情報の符号化の第５の例を説明するための図である。
三次元データ符号化装置は、第５の例では、下位ノードの２つのＱＰ値の平均を上位ノードのＱＰ値として採用してもよい。図１３６では、例えば、ノードＬ２，０Ｈ２，０に適用されるＱＰ値は、その下位ノードであるノードＬ３，０Ｈ３，０のＱＰ値（＝３２）と、ノードＬ３，１Ｈ３，１のＱＰ値（＝３０）との平均である３１として算出される。また、例えば、ノードＬ１，０Ｈ１，０に適用されるＱＰ値は、その下位ノードであるノードＬ２，０Ｈ２，０のＱＰ値（＝３１）と、ノードＬ２，１のＱＰ値（＝２９）との平均である３０として算出される。
このように、三次元データ符号化装置は、量子化において、下位層の２つの係数値に各々割り当てられている２つのＱＰ値の平均を算出し、当該平均を上位層の係数値を量子化するのに用いるＱＰ値として採用してもよい。
第５の例の場合、第４の例と比較して、ノードの数に関係なく２つの下位ノードに割り当てられているＱＰ値の平均が上位ノードのＱＰ値として適用されるため、上位ノードのＱＰ値の算出処理に係る負荷を低減でき、かつ、算出処理を高速に実行することができる。また、圧縮効率を向上させることができる。また、属性情報の品質が低下することを抑制することができる。
また、ＲＡＨＴの階層構造への２点の入力を用いて算出された新しいノードの位置に基づいて、ＱＰジャンクションのノードに適用されるＱＰ値の効率的な算出に適したアルゴリズムもある。図１３７に示されるように、デルタＱＰは、算出された新しいノードの位置に基づいて、選択されてもよい。ＱＰジャンクションのノードが左ノードに近い場合、左ノードからのＱＰ値の影響が大きくなる。
図１３８は、属性情報の符号化処理を実行する処理部の一例を示すブロック図である。
ＲＡＨＴに記載されているＱＰジャンクションのノードに適用するＱＰ値の算出方法は、他の属性変換でもレベル／階層毎にＱＰの算出が必要である場合、伝播または更新することができる。なお、これに限らずに、ＬｏＤの階層化構造を生成して符号化するリフティング変換において、ＱＰ値を適応的に調整する処理にも適用できることを示している。
図１３８において、分割部９０４１は、属性情報を、高周波成分Ｈ（Ｎ）と、低周波成分Ｌ（Ｎ）とに分割する。予測部９０４２は、低周波成分Ｌ（Ｎ）に基づいて予測値Ｐ（Ｎ）を生成する。そして、高周波成分Ｈ（Ｎ）と予測値Ｐ（Ｎ）との差分が予測残差Ｄ（Ｎ）として算出される。更新部９０４３は、予測残差Ｄ（Ｎ）を用いて更新値Ｕ（Ｎ）を生成し、低周波成分Ｌ（Ｎ）と更新値Ｕ（Ｎ）とが加算された値を、階層（Ｎ）の上位の階層（Ｎ－１）の分割部９０４４に送る。更新部９０４３は、高周波成分Ｈ（Ｎ）のＱＰ値と、低周波成分（Ｎ）のＱＰ値とを比較して、小さい方のＱＰ値（最小のＱＰ値）を、両方のノードに類似した詳細さを保持するための更新に用いる。
分割部９０４４、予測部９０４５および更新部９０４６は、上位の階層（Ｎ－１）における処理を実行する処理部であり、それぞれ、分割部９０４１、予測部９０４２および更新部９０４３と同様の機能を有する。なお、フォワード変換の場合、更新部９０４３、９０４６は、ＱＰ値を適宜更新してもよい。
図１３９は、ＬｏＤの階層構造における属性情報およびＱＰ値の関係を示す図である。
図１３９の（ａ）は、ＬｏＤの階層構造における属性情報の関係を示し、図１３９の（ｂ）は、ＬｏＤの階層構造におけるＱＰ値の関係を示す。
属性情報ｂ０、ｂ１、ｂ２を用いて属性情報ａ０の値を予測した場合、属性情報ａ０の量子化パラメータＱＰａ０は、属性情報ｂ０、ｂ１、ｂ２の量子化パラメータＱＰｂ０、ＱＰｂ１、ＱＰｂ２の算出に用いられる。
図１４０は、属性情報の復号処理を実行する処理部の一例を示すブロック図である。
リフティングの逆変換については、更新部９０５１は、ＱＰ値を更新する。更新部９０５１は、予測残差Ｄ（０）のＱＰ値と、低周波成分Ｌ’（０）のＱＰ値とを比較して、小さい方のＱＰ値（最小のＱＰ値）を、両方のノードに類似した詳細さを保持するための更新に用いる。低周波成分Ｌ’（０）から更新値Ｕ（０）が減算されることで、低周波成分Ｌ（０）が算出される。
予測部９０５２は、低周波成分Ｌ（０）に基づいて予測値Ｐ（０）を生成する。そして、予測残差Ｄ（０）と予測値Ｐ（０）とが加算されることで、高周波成分Ｈ（０）が算出される。
結合部９０５３は、高周波成分Ｈ（０）と、低周波成分Ｌ（０）とを加算することで下位層の低周波成分Ｌ’（１）を算出する。
更新部９０５４、予測部９０５５および結合部９０５６は、下位の階層（１）における処理を実行する処理部であり、それぞれ、更新部９０５１、予測部９０５２および結合部９０５３と同様の機能を有する。
なお、図１３９では、量子化パラメータＱＰｂ０と量子化パラメータＱＰａ０との最小値を量子化パラメータＱＰｂ０に適用する例を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、量子化パラメータＱＰｂ０および量子化パラメータＱＰａ０の最大値、もしくは平均値、もしくは加算値を量子化パラメータＱＰｂ０に適用してもよい。また平均値を算出する場合、属性情報ｂ０の三次元点と属性情報ａ０の三次元点との距離に応じて重み付き加算平均した値を量子化パラメータＱＰｂ０に適用しても構わない。これにより、下位層のＱＰを上位層に細かく受け渡すことができ、柔軟にＱＰ値を制御できる。
以上のように、本実施の形態に係る三次元データ符号化装置は、図１４１に示す処理を行う。三次元データ符号化装置は、点群データに含まれる複数の三次元点の複数の属性情報から複数の係数値を算出し（Ｓ９０２１）、前記複数の係数値を量子化することで複数の量子化値を生成し（Ｓ９０２２）、前記複数の量子化値を含むビットストリームを生成し（Ｓ９０２３）、前記複数の属性情報のうちの少なくとも一部の属性情報は、直方体形状を有する複数の三次元空間のうち、当該属性情報を含む三次元点が属する三次元空間毎に分類されることで、複数のグループのいずれか１つに属し、前記量子化では、前記複数の係数値を、当該係数値の算出の基になった１以上の属性情報が属する１以上のグループ用の１以上の量子化パラメータ、または、所定の量子化パラメータを用いて量子化する。これによれば、当該三次元データ符号化方法は、１以上のグループ毎の１以上の量子化パラメータ、または、所定の量子化パラメータを用いて切り替えることができるので、適切に符号化を行える。
例えば、前記複数の三次元空間の各々は、当該三次元空間の原点と、当該三次元空間の長さ、幅および奥行とで示される。
例えば、前記算出（Ｓ９０２１）では、前記複数の属性情報の各々を高周波成分と低周波成分とに分けて階層化した階層構造を生成することで、前記複数の係数値を算出する。
例えば、前記算出（Ｓ９０２１）では、第１階層に属する２つの第１係数値を用いて、前記第１階層よりも１つ上の第２階層に属する第２係数値を算出し、前記量子化（Ｓ９０２３）では、前記２つの第１係数値に各々割り当てられている２つの量子化パラメータの平均を用いて、前記第２係数値を量子化する。
例えば、三次元データ符号化装置は、プロセッサと、メモリとを備え、プロセッサは、メモリを用いて、上記の処理を行う。
本実施の形態に係る三次元データ復号装置は、図１４２に示す処理を行う。三次元データ復号装置は、ビットストリームに含まれる複数の量子化値を逆量子化することで複数の係数値を算出し（Ｓ９０３１）、前記複数の係数値から、点群データに含まれる複数の三次元点の複数の属性情報を算出し（Ｓ９０３２）、前記複数の属性情報のうちの少なくとも一部の属性情報は、直方体形状を有する複数の三次元空間のうち、当該属性情報を含む三次元点が属する三次元空間毎に分類されることで、複数のグループのいずれか１つに属し、前記逆量子化では、前記複数の量子化値を、当該量子化値が対応する係数値の算出の基になった１以上の属性情報が属する１以上のグループ用の１以上の量子化パラメータ、または、所定の量子化パラメータを用いて逆量子化する。これによれば、当該三次元データ復号方法は、１以上のグループ用の１以上の量子化パラメータ、または、所定の量子化パラメータを用いて逆量子化することができるので、適切に復号を行える。
例えば、前記複数の三次元空間の各々は、当該三次元空間の原点と、当該三次元空間の長さ、幅および奥行とで示される。
例えば、前記複数の係数値の算出（Ｓ９０３１）では、前記複数の属性情報の各々を高周波成分と低周波成分とに分けて階層化した階層構造を生成することで、前記複数の係数値を算出する。
例えば、前記複数の係数値の算出（Ｓ９０３１）では、第１階層に属する２つの第１係数値を用いて、前記第１階層よりも１つ上の第２階層に属する第２係数値を算出し、前記逆量子化では、前記２つの第１係数値に各々割り当てられている２つの量子化パラメータの平均を用いて、前記第２係数値を逆量子化する。
例えば、三次元データ復号装置は、プロセッサと、メモリとを備え、プロセッサは、メモリを用いて、上記の処理を行う。
（実施の形態１２）
以下、量子化パラメータについて説明する。
点群データの特性および位置に基づき点群データを分割するために、スライスおよびタイルが用いられる。ここで、ハードウェアの制限、および、リアルタイム処理の要件により、それぞれの分割された点群データに求められる品質が異なる場合がある。例えば、オブジェクト毎にスライスに分割して符号化する場合、重要でないオブジェクトを含むスライスデータは、それほど重要でないため、量子化することにより解像度（品質）を落とすことができる。一方、重要なスライスデータは量子化の値を低い値に設定することで高い解像度（品質）とすることができる。このような量子化値のコントロールを可能とするために量子化パラメータが用いられる。
ここで、量子化の対象となるデータと、量子化に用いられるスケールと、量子化によって算出される結果である量子化データとは、以下の（式Ｓ１）と（式Ｓ２）で表される。
量子化データ＝データ／スケール （式Ｓ１）
データ＝量子化データ＊スケール （式Ｓ２）
三次元データ符号化装置は、スケールを用いてデータを量子化する、つまり、式Ｓ１を用いる処理を行うことで、データが量子化された量子化データを算出する。
三次元データ復号装置は、スケールを用いて量子化データを逆量子化する、つまり、式Ｓ２を用いる処理を行うことで、量子化データが逆量子化されたデータを算出する。
また、スケールと、量子化値（ＱＰ（Quantization Parameter）値）とは、以下の（式Ｓ３）と（式Ｓ４）で表される。
量子化値（ＱＰ値）＝ｌｏｇ（スケール） （式Ｓ３）
量子化値（ＱＰ値）＝デフォルト値（基準値）＋量子化デルタ（差分情報） （式Ｓ４）
また、これらのパラメータを総称して量子化パラメータ（Quantization Parameter）と呼ぶ。
例えば、量子化値は、デフォルト値を基準とした値であり、デフォルト値に量子化デルタ（デルタＱＰ値）を加算することで算出されてもよい。量子化値がデフォルト値よりも小さい値である場合には、量子化デルタは負の値となる。量子化値がデフォルト値よりも大きい値である場合には、量子化デルタは正の値となる。量子化値がデフォルト値と等しい場合には、量子化デルタは０となる。量子化デルタが０である場合、量子化デルタは、なくてもよい。
次に、量子化パラメータの伝送方法について説明する。
図１４３は、属性情報の符号化に用いられる量子化パラメータの伝送方法について説明するための図である。図１４３の（ａ）は、フレーム中におけるデータ（スライス）のＱＰ値の関係の一例を示す図である。
属性情報は、第１の色を示す第１色情報と、反射率を示す反射率情報とを含む。属性情報は、さらに、第２の色を示す第２色情報を含んでいてもよい。属性情報は、第１色情報、第２色情報、及び、反射率情報のうちの少なくとも１つを含んでいればよい。
第１色情報は、輝度（ルマ）Ｙと色差（クロマ）Ｃｂ、Ｃｒとで示される。図１４３の（ａ）におけるＱＹ１は、第１の色の輝度Ｙ１の符号化に用いられるＱＰ値を示す。ＱＹ１は、第１の色の輝度Ｙ１を量子化するために用いられる量子化パラメータである。
また、第１の色の色差Ｃｂ１、Ｃｒ１の符号化に用いられるＱＰ値であるＱＣｂ１、ＱＣｒ１は、それぞれ、ＱＹ１と、その差分を示すΔ（ＱＣｂ１，ＱＹ１）、Δ（ＱＣｒ１，ＱＹ１）とを用いて導出される。つまり、ＱＣｂ１は、基準値（絶対値）としてのＱＹ１に、差分値（相対値）としてのΔ（ＱＣｂ１，ＱＹ１）を加算することで導出される。ＱＣｂ１は、第１の色の色差Ｃｂ１を量子化するために用いられる量子化パラメータである。また、ＱＣｒ１は、基準値（絶対値）としてのＱＹ１に、差分値（相対値）としてのΔ（ＱＣｒ１，ＱＹ１）を加算することで導出される。ＱＣｒ１は、第１の色の色差Ｃｒ１を量子化するために用いられる量子化パラメータである。
なお、ＱＣｂ１およびＱＣｒ１は、互いに同じ値が用いられてもよく、共通する値が用いられてもよい。共通する値が用いられる場合、ＱＣｂ１およびＱＣｒ１の一方が用いられればよいため、他方はなくてもよい。
また、スライスデータにおける第１の色の輝度Ｙ１Ｄの符号化に用いられるＱＰ値であるＱＹ１Ｄは、ＱＹ１と、その差分を示すΔ（ＱＹ１Ｄ，ＱＹ１）とを用いて導出される。つまり、ＱＹ１Ｄは、基準値（絶対値）としてのＱＹ１に、差分値（相対値）としてのΔ（ＱＹ１Ｄ，ＱＹ１）を加算することで導出される。ＱＹ１Ｄは、第１の色の輝度Ｙ１Ｄを量子化するために用いられる量子化パラメータである。スライスデータにおける第１の色の輝度Ｙ１Ｄは、サブ空間に含まれる１以上の三次元点の輝度の一例である。
同様に、スライスデータにおける第１の色の色差Ｃｂ１Ｄ、Ｃｒ１Ｄの符号化に用いられるＱＰ値であるＱＣｂ１Ｄ、ＱＣｒ１Ｄは、それぞれ、ＱＣｂ１、ＱＣｒ１と、その差分を示すΔ（ＱＣｂ１Ｄ，ＱＣｂ１）、Δ（ＱＣｒ１Ｄ，ＱＣｒ１）とを用いて導出される。つまり、ＱＣｂ１Ｄは、基準値（絶対値）としてのＱＣｂ１に、差分値（相対値）としてのΔ（ＱＣｂ１Ｄ，ＱＣｂ１）を加算することで導出される。ＱＣｂ１Ｄは、スライスデータにおける第１の色の色差Ｃｂ１Ｄを量子化するために用いられる量子化パラメータである。また、ＱＣｒ１Ｄは、基準値（絶対値）としてのＱＣｒ１に、差分値（相対値）としてのΔ（ＱＣｒ１Ｄ，ＱＣｒ１）を加算することで導出される。ＱＣｒ１Ｄは、スライスデータにおける第１の色の色差Ｃｒ１Ｄを量子化するために用いられる量子化パラメータである。スライスデータにおける第１の色の色差Ｃｂ１Ｄ、Ｃｒ１Ｄは、サブ空間に含まれる１以上の三次元点の第１色差の一例である。
第１の色におけるＱＰ値の関係は、第２の色にも同様のことが言えるため、説明を省略する。
図１４３におけるＱＲは、反射率Ｒの符号化に用いられるＱＰ値を示す。ＱＲは、反射率Ｒを量子化するために用いられる量子化パラメータである。スライスデータにおける反射率ＲＤの符号化に用いられるＱＰ値であるＱＲＤは、ＱＲと、その差分を示すΔ（ＱＲＤ，ＱＲ）とを用いて導出される。つまり、ＱＲＤは、基準値（絶対値）としてのＱＲに、差分値（相対値）としてのΔ（ＱＲＤ，ＱＲ）を加算することで導出される。ＱＲＤは、スライスデータにおける反射率ＲＤを量子化するために用いられる量子化パラメータである。スライスデータにおける反射率ＲＤは、サブ空間に含まれる１以上の三次元点の反射率の一例である。
なお、データＱＰとフレームＱＰとの値が同一の値であるような場合は、差分値を０としてもよいし、差分値を送出しないことにより０とみなすとしてもよい。
このように、フレーム中におけるスライス毎の属性情報を符号化するのに用いられるＱＰ値を算出することができる。
複数の属性情報のそれぞれは、１以上の階層のいずれかに属する。１以上の階層を含む階層構造は、例えば、ＬｏＤ（Ｌｅｖｅｌ ｏｆ Ｄｅｔａｉｌ）の階層構造であってもよい。ＬｏＤの階層構造は、上位階層の方が下位階層よりも各階層に属する三次元点間の距離が長くなるように、各階層に複数の三次元点を分類することで生成される階層構造である。このため、各属性情報は、当該属性情報を有する三次元点が属する階層に属する。
また、階層構造は、例えば、ＲＡＨＴ（Ｒｅｇｉｏｎ Ａｄａｐｔｉｖｅ Ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）の階層構造であってもよい。ＲＡＨＴの階層構造は、複数の三次元点の複数の属性情報の各々を高周波成分と低周波成分とに分けて階層化することで生成される階層構造である。つまり、１以上の階層のいずれかに属する属性情報は、高周波成分及び低周波成分を含む。
なお、階層構造は、１つの階層を含む構造であってもよいし、複数の階層を含む構造であってもよい。以下では、複数の階層を含む階層構造を例にして説明する。
図１４３の（ｂ）は、１つのスライス中における複数の階層のＱＰ値の関係の一例を示す図である。
図１４３の（ｂ）におけるＳ１（ＳｌｉｃｅＱＰ）は、スライスデータにおける属性情報の符号化に用いられるＱＰ値である。ここで、スライスデータにおける属性情報は、例えば、スライスデータにおける第１の色情報である輝度Ｙ１Ｄ、色差Ｃｂ１Ｄ、Ｃｒ１Ｄを含む。また、スライスデータにおける属性情報は、例えば、スライスデータにおける反射率情報である反射率ＲＤを含む。Ｓ１は、図１４３の（ａ）におけるＱＹ１Ｄ、ＱＣｂ１Ｄ、及び、ＱＣｒ１Ｄを含む。
各階層に属する三次元点の属性情報の符号化に用いられるＱＰ値であるＬ１、Ｌ２及びＬ３は、それぞれ、Ｓ１と、その差分を示すΔ（Ｌ１，Ｓ１）、Δ（Ｌ２，Ｓ１）及びΔ（Ｌ３，Ｓ１）とを用いて導出される。つまり、Ｌ１は、基準値（絶対値）としてのＳ１に、差分値（相対値）としてのΔ（Ｌ１，Ｓ１）を加算することで導出される。Ｌ２は、基準値（絶対値）としてのＳ１に、差分値（相対値）としてのΔ（Ｌ２，Ｓ１）を加算することで導出される。Ｌ３は、基準値（絶対値）としてのＳ１に、差分値（相対値）としてのΔ（Ｌ３，Ｓ１）を加算することで導出される。Ｌ１は、複数の階層のうちの第１階層に属する属性情報の符号化に用いられるＱＰ値である。Ｌ２は、複数の階層のうちの第２階層に属する属性情報の符号化に用いられるＱＰ値である。Ｌ３は、複数の階層のうちの第３階層に属する属性情報の符号化に用いられるＱＰ値である。なお、複数の階層は、第１階層、第２階層、及び、第３階層を含む例で説明したが、２以上の階層を含んでいれば３つの階層を含むことに限られない。
複数の三次元点のそれぞれは、１以上の領域のいずれかに属する。１以上の領域は、複数の三次元点が含まれる三次元空間上の三次元的な領域である。１以上の領域は、１つの領域であってもよいし、複数の領域であってもよい。複数の三次元点のそれぞれは、１つの領域に属してもよいし、複数の領域のいずれかに属してもよい。以下では、複数の三次元点のそれぞれが複数の領域のいずれかに属する例について説明する。なお、複数の領域は、互いに重なる部分を有していてもよいし、互いに重ならずに独立していてもよい。
各三次元点のＱＰ値は、当該三次元点の属性情報の符号化に用いられるＱＰ値である。図１４３の（ｃ）に示されるように、複数の三次元点は、複数の領域Ｒ１～Ｒｎｕｍ＿ｒｅｇｉｏｎに分類される場合を考える。複数の領域Ｒ１～Ｒｎｕｍ＿ｒｅｇｉｏｎは、それぞれ、複数のデルタＱＰ値Ｑ１～Ｑｎｕｍ＿ｒｅｇｉｏｎに対応している。複数のデルタＱＰ値Ｑ１～Ｑｎｕｍ＿ｒｅｇｉｏｎは、各デルタＱＰ値が対応する領域に属する三次元点の属性情報の符号化に用いられる。つまり、処理対象の属性情報は、当該属性情報を有する三次元点の位置に基づいて特定された当該三次元点が属する領域に対応付けられているデルタＱＰ値を用いて符号化される。
このように、処理対象の属性情報は、１以上の階層のいずれかに属し、当該属性情報を有する三次元点は１以上の領域のいずれかに属する。この処理対象の属性情報の符号化に用いられるＱＰ値は、当該属性情報を有する三次元点が属するスライスに定められたＱＰ値Ｓ１に、当該属性情報の階層に対応付けられたデルタＱＰ値と、当該属性情報を有する三次元点が属する領域に対応付けられたデルタＱＰ値とを加算することで導出される。
図１４４は、処理対象の属性情報に適用するＱＰ値を導出するフローチャートの一例である。このフローチャートで示される処理は、三次元データ符号化装置による属性情報の符号化に用いられてもよいし、三次元データ復号装置による符号化された属性情報の復号に用いられてもよい。以下では、三次元データ符号化装置がこの処理を行う場合について説明するが、三次元データ復号装置がこの処理を行う場合も同様に説明できる。
三次元データ符号化装置は、フレーム単位のパラメータセットを解析し、フレーム単位のＱＰ値を導出する（Ｓ９２０１）。フレーム単位のＱＰ値（ＦｒａｍｅＱＰ）は、ＱＹ１と、その差分を示すΔ（ＱＣｂ１，ＱＹ１）、Δ（ＱＣｒ１，ＱＹ１）とを用いて導出される。ＱＹ１と、Δ（ＱＣｂ１，ＱＹ１）と、Δ（ＱＣｒ１，ＱＹ１）とは、フレーム毎のパラメータセットに格納されている。
なお、図１４４において、ＦｒａｍｅＱＰは、フレーム単位のＱＰ値でありクロマＣｂのＱＰ値である。ＦｒａｍｅＰＳ．ＱＹ１は、第１の色の輝度Ｙ１の符号化に用いられるＱＰ値を示す。ＦｒａｍｅＰＳ．Ｑｃｂ１は、第１の色の色差Ｃｂ１の符号化に用いられるＱＰ値である。なお、同様に、クロマＣｒのＱＰ値も上記の（式Ｓ４）と同様に算出することができる。
次に、三次元データ符号化装置は、スライス毎に、各スライスヘッダに含まれるデルタＱＰ値を用いて、スライス単位のＱＰ値を導出する（Ｓ９２０２）。三次元データ符号化装置は、フレーム単位のパラメータセットに、スライス単位のＱＰ値が与えられていることが示されている場合、ステップＳ９２０２の処理を行ってもよい。この場合は、例えば、フレーム単位のパラメータセットに含まれる識別情報（ＦｒａｍｅＰＳ．ｓｌｉｃｅ＿ｑｐ＿ｐｒｅｓｅｎｔ＿ｆｌａｇ）が、スライス単位のＱＰ値が与えられていることを示す場合である。スライス単位のＱＰ値、例えば、ｉ番目のスライスに適用されるＱＰ値（ＳｌｉｃｅＱＰ［ｉ］）は、ＦｒａｍｅＱＰと、その差分を示すデルタＱＰ値（例えば、Δ（ＱＹ１Ｄ，ＱＹ１）、Δ（ＱＣｂ１Ｄ，ＱＣｂ１）、Δ（ＱＣｒ１Ｄ，ＱＣｒ１））とを用いて導出される。Δ（ＱＹ１Ｄ，ＱＹ１）、Δ（ＱＣｂ１Ｄ，ＱＣｂ１）、及び、Δ（ＱＣｒ１Ｄ，ＱＣｒ１）は、スライスヘッダに格納されている。
なお、図１４４において、ｄｅｌｔａＳｌｉｃｅＱＰ［ｉ］は、ｉ番目のスライスヘッダに含まれるデルタＱＰ値である。
次に、三次元データ符号化装置は、階層毎にスライスヘッダに含まれる階層毎のデルタＱＰ値を用いて階層毎のＱＰ値を導出する（Ｓ９２０３）。三次元データ符号化装置は、スライスヘッダに階層毎のＱＰ値が与えられていることが示されている場合、ステップＳ９２０３の処理を行ってもよい。この場合は、例えば、スライスヘッダに含まれる識別情報（ＳｌｉｃｅＨｅａｄｅｒ．ｄｅｌｔａ＿Ｌａｙｅｒ＿ｐｒｅｓｅｎｔ＿ｆｌａｇ）が、階層毎のＱＰ値が与えられていることを示す場合である。階層毎のＱＰ値、例えば、ｉ番目のスライスにおいてｊ番目の階層に適用されるＱＰ値（ＬａｙｅｒＱＰ［ｉ］［ｊ］）は、ＳｌｉｃｅＱＰ［ｉ］と、その差分を示すデルタＱＰ値（例えば、Δ（Ｌ１，Ｓ１）、Δ（Ｌ２，Ｓ１）、Δ（Ｌ３，Ｓ１））とを用いて導出される。Δ（Ｌ１，Ｓ１）、Δ（Ｌ２，Ｓ１）、及び、Δ（Ｌ３，Ｓ１）は、スライスヘッダに格納されている。
なお、図１４４において、ｄｅｌｔａＳｌｉｃｅＱＰ［ｉ］［ｊ］は、ｉ番目のスライスヘッダにおけるｊ番目の階層に属する属性情報に適用されるデルタＱＰ値である。
次に、三次元データ符号化装置は、スライスヘッダに含まれる領域毎のデルタＱＰ値を用いて、所定の方法で、三次元点毎のデルタＱＰ値を導出する（Ｓ９２０４）。三次元データ符号化装置は、スライスヘッダに領域毎のＱＰ値が与えられていることが示されている場合、ステップＳ９２０４の処理を行ってもよい。この場合は、例えば、スライスヘッダに含まれる識別情報（ＳｌｉｃｅＨｅａｄｅｒ．ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ＿ｄｅｌｔａ＿ＱＰ＿ｐｒｅｓｅｎｔ＿ｆｌａｇ）が、領域毎のＱＰ値が与えられていることを示す場合である。
なお、図１４４において、ＲｅｇｉｏｎＱＰ［ｉ］［ｊ］［ｐ］は、ｉ番目のスライスヘッダにおけるｊ番目の階層に属する、ｐ番目の三次元点に適用されるＱＰ値である。ｄｅｌｔａＲｅｇｉｏｎＱＰ［ｉ］［ｐ］は、ｉ番目のスライスヘッダにおける、ｐ番目の三次元点が属する領域に対応するデルタＱＰ値である。
図１４５は、三次元点毎のＱＰ値の決定方法のフローチャートである。このフローチャートで示される処理は、三次元データ符号化装置による属性情報の符号化に用いられてもよいし、三次元データ復号装置による符号化された属性情報の復号に用いられてもよい。以下では、三次元データ符号化装置がこの処理を行う場合について説明するが、三次元データ復号装置がこの処理を行う場合も同様に説明できる。
三次元データ符号化装置は、複数の三次元点のそれぞれについて処理を実行する（Ｓ９２１１）。具体的には、三次元データ符号化装置は、ＱＰ値の決定方法の処理対象にまだなっていない未処理の複数の三次元点のうちから処理対象となる三次元点を１つ選択する。
次に、三次元データ符号化装置は、選択された１つの三次元点について、複数の領域のそれぞれについて処理を実行する（Ｓ９２１２）。具体的には、三次元データ符号化装置は、選択された１つの三次元点に対する処理において、未処理の複数の領域のうちから処理対象となる領域を１つ選択する。
次に、三次元データ符号化装置は、処理対象の１つの三次元点が、処理対象の１つの領域に含まれるか否かを判定する（Ｓ９２１３）。
三次元データ符号化装置は、処理対象の１つの三次元点が、処理対象の１つの領域に含まれると判定された場合（Ｓ９２１３でＹｅｓ）、処理対象の１つの三次元点の属性情報の符号化に、処理対象の１つの領域に割り当てられているＱＰ値を適用すると決定する（Ｓ９２１４）。
三次元データ符号化装置は、ステップＳ９２１４が終了した後、又は、処理対象の１つの三次元点が、処理対象の１つの領域に含まれていないと判定された場合（Ｓ９２１３でＮｏ）、複数の領域の全てについてステップＳ９２１３の判定が行われたか否かを判定する（Ｓ９２１５）。
三次元データ符号化装置は、複数の領域の全てについてステップＳ９２１３の判定が行われていないと判定した場合（Ｓ９２１５でＮｏ）、ステップＳ９２１２に戻る。
三次元データ符号化装置は、複数の領域の全てについてステップＳ９２１３の判定が行われたと判定した場合（Ｓ９２１５でＹｅｓ）、ステップＳ９２１６に進む。
三次元データ符号化装置は、ステップＳ９２１４で決定された領域のＱＰ値を用いて、処理対象の三次元点に適用するＱＰ値を所定の方法を用いて導出する（Ｓ９２１６）。ここで所定の方法は、ステップＳ９２１６では、該当する領域が複数ある場合、複数の領域の複数のＱＰ値の最小値、最大値、平均値、又は、加算値を、処理対象の三次元点に適用するＱＰ値として導出することである。また、該当する領域が複数ある場合、領域境界からの距離に基づきＱＰ値に重みを付けてもよい。例えば、領域境界において設定されるＱＰ値を複数の領域の複数のＱＰ値の平均値とし、領域境界から離れた位置に対して設定されるＱＰ値を領域境界から離れるほど離れた位置の領域のＱＰ値に近づくように重み付けしてもよい。これにより、領域境界において、なだらかなＱＰ値の変更が可能となり、属性情報の符号化における予測精度を向上させることができる。なお、該当する領域が１つの場合、当該１つの領域のＱＰ値を、処理対象の三次元点に適用するＱＰ値として導出する。
三次元データ符号化装置は、複数の三次元点の全てについてステップＳ９２１２～Ｓ９２１６の処理が行われたか否かを判定する（Ｓ９２１７）。
三次元データ符号化装置は、複数の三次元点の全てについてステップＳ９２１２～Ｓ９２１６の処理が行われていないと判定した場合（Ｓ９２１７でＮｏ）、ステップＳ９２１１に戻る。
三次元データ符号化装置は、複数の三次元点の全てについてステップＳ９２１２～Ｓ９２１６の処理が行われたと判定した場合（Ｓ９２１７でＹｅｓ）、スライス毎のデルタＱＰ値、階層毎のデルタＱＰ値、及び、三次元点毎の領域に関わるデルタＱＰ値を用いて、三次元点毎のＱＰ値を決定する（Ｓ９２１８）。なお、ステップＳ９２１８を三次元データ復号装置が行う場合、三次元データ復号装置は、スライス毎のデルタＱＰ値、階層毎のデルタＱＰ値、及び、三次元点毎の領域に係るデルタＱＰ値を用いて、三次元点の符号化された属性情報の復号に用いるＱＰ値を決定する。
図１４６は、三次元データ符号化装置による符号化方法のフローチャートの一例である。
三次元データ符号化装置は、品質を変化させる領域を決定する（Ｓ９２２１）。
次に、三次元データ符号化装置は、図１４４の三次元点毎のＱＰ値の決定方法を用いて、三次元点毎の領域に関わるＱＰ値を決定する（Ｓ９２２２）。
次に、三次元データ符号化装置は、三次元点毎のＱＰ値を用いて、各三次元点の属性情報を符号化する（Ｓ９２２３）。
次に、三次元データ符号化装置は、ＱＰ値に関わるメタデータを生成し、メタデータを含むビットストリームを生成する（Ｓ９２２４）。生成されたビットストリームは、伝送される。ＱＰ値に関わるメタデータは、ＱＰ値を算出するために用いられる基準値と、差分値とを含む。
図１４７は、三次元データ復号装置による復号方法のフローチャートの一例である。
三次元データ復号装置は、メタデータを復号し、ＱＰ値に関わるメタデータを取得する（Ｓ９２３１）。三次元データ復号装置は、ビットストリームを取得することで、符号化された複数の属性情報、及び、メタデータを取得する。
次に、三次元データ復号装置は、図１４４の三次元点毎のＱＰ値の決定方法を用いて、三次元点毎の領域に関わるＱＰ値を決定する（Ｓ９２３２）。
次に、三次元データ復号装置は、三次元点毎のＱＰ値を用いて、符号化された複数の属性情報を復号することで、複数の属性情報を取得する（Ｓ９２３３）。三次元データ復号装置は、三次元点毎のＱＰ値を用いて、量子化された複数の属性情報を逆量子化することで、複数の属性情報を取得する。
なお、本実施の形態では、領域毎に属性情報の符号化におけるＱＰ値を制御する（変更する）方法について説明したが、品質を制御したい領域毎にスライス又はタイルに分割し、スライス毎のＱＰ値を制御する（変更する）方法を用いてもよいし、その他の方法（例えば以降の説明）を用いて領域毎の品質を制御してもよい。また、様々な方法のいずれを用いるかを、予め符号化効率や品質を算出して決定してもよいし、適応的に切り替えてもよい。
次に、スライス毎に領域毎のＱＰ値が設定される場合の例について説明する。
上記実施の形態では、タイル又はスライス分割を適用しない場合を例に、領域毎の品質制御の例を説明したが、タイル又はスライス分割を適用する場合には、スライス毎に、スライス内の領域を設定することが可能である。例えば図１４８に示すように、三次元点群をスライスＡとスライスＢとに分割し、スライスＡでは、スライスＡの領域Ａの三次元点群と領域Ｂの三次元点群とで独立して品質制御され、スライスＢでは、スライスＢの領域Ｃの三次元点群と領域Ｄの三次元点群とで独立して品質制御されてもよい。品質制御される領域数、又は、品質制御されるか否かは、スライス毎に独立して設定されてもよい。
領域の原点座標は、領域の属するスライスの原点を基準とした座標に設定されてもよい。これにより、スライスヘッダに格納する領域の原点座標、及び、当該領域のサイズを示すサイズ情報が正の値に設定される。よって、領域を示す領域情報の情報量を削減できる。領域情報は、領域の原点座標、及び、サイズ情報を含む。
例えば、図１５０に示すように、三次元点群の点群データを分割後に領域を設定する場合のように、分割後のスライスの原点に基づいた座標系において、領域の原点が必ず正の値となるような状況であれば、そのまま領域情報を設定することができる。
一方、図１５１に示すように、三次元点群の点群データを分割前に領域を設定し、領域情報が分割前の座標系となっている場合には、分割前の座標系から分割データ毎の座標系に合わせるために、座標系の変化のベクトル分だけ座標をシフトする。具体的にはスライスの原点の値を減算する。図１４９に示す例は、点群データがスライスＡ及びスライスＢに分割される前に、領域Ａと領域Ｂとが設定される例である。
なお、領域の原点座標は、スライス原点から負の位置に設定されてもよい。
次に、全スライスで共通に領域毎のＱＰ値が設定される場合の例について説明する。
本実施の形態では、スライス毎に、領域を設定できるシンタックス構成を例に説明したが、全てのスライスで共通な領域が設定されてもよい。この場合、領域情報は、スライス毎のヘッダではなく、シーケンスパラメータセット（ＳＰＳ）、属性パラメータセット（ＡＰＳ）などの上位のメタデータ（フレーム毎）に格納されてもよい。領域情報は、例えば、複数の領域の数を示す領域数、領域毎の原点、領域毎のサイズ、領域毎のＱＰ値を含む。また、領域情報は、全スライスで共通であるため、スライスへの分割前の点群データの原点を基準として、各領域の原点が表されてもよい。
スライス毎の処理においては、各領域の原点の基準をスライスへの分割前の点群データにおける所定の基準から、分割後のスライス毎の点群データの所定の基準に変換してから処理が実行されてもよい。
なお、領域情報が、複数のスライスで共通に設定されるか、各スライスで独立して設定されるかは、目的に応じて切り替えられてもよい。この切り替えのための切り替えフラグはＳＰＳやＡＰＳなどに格納されてもよい。
複数の領域は、フレーム毎に設定されてもよいし、複数のフレームで共通して設定されてもよい。複数の領域が複数のフレームで共通して設定される場合は、領域情報は、複数のフレームで共通するメタデータ（例えばＳＰＳ）に格納される。
上記実施の形態では、ＱＰ値を変更することで領域毎の品質を制御する例について説明したが、ＱＰ値を用いて品質を制御することに限らない。領域毎の品質制御方法として、ＱＰ値以外を用いる場合について説明する。これまでの例では、量子化により値を変更し情報量を削減する方法であったが、クリップにより値を変更する方法を用いてもよいし、その他の方法を用いてもよい。
量子化により値を変更する処理の例では、符号化処理で算出される値と、復号処理で算出される値とは、下記の式で算出される。
（符号化）
Ｖａｌｕｅ＝Ｖａｌｕｅ／量子化値
（復号）
Ｖａｌｕｅ＝Ｖａｌｕｅ＊量子化値
クリップにより値を変更する処理の例では、符号化処理で算出される値と、復号処理で算出される値とは、下記の式で算出される。
（符号化）
Ｖａｌｕｅ＝ｉｆ（Ｖａｌｕｅ＜ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）Ｖａｌｕｅ＝０
（復号）
処理なし
クリップにより値を変更する処理は、量子化の場合と同様であり、予め領域毎のクリップする閾値を定め、三次元点毎に、各三次元点が領域に含まれるか否かを判定しながら、領域毎の閾値を用いて最終的な閾値を導出する。この処理は、例えば、「三次元点毎のＱＰ値の決定方法」のＳ９２１４及びＳ９２１６においてＱＰ値を閾値に読み替えることで説明することができる。ここで、ステップＳ９２１６では、該当する領域が複数ある場合、複数の領域の複数の閾値の最小値、最大値、平均値、又は、加算値を、処理対象の三次元点に適用する閾値として導出することである。また、該当する領域が複数ある場合、領域境界からの距離に基づき閾値に重みを付けてもよい。例えば、領域境界において複数の領域の複数の閾値の平均値とし、領域境界から離れるほど離れた位置の領域の閾値に近づくように重み付けしてもよい。これにより、領域境界において、なだらかな閾値の変更が可能となり、属性情報の符号化における予測精度を向上させることができる。なお、閾値は、制御したいオブジェクトに応じて決定されてもよいし、属性情報の符号化方法又は三次元点群全体の量子化値に基づいた値に設定されてもよい。
以上のように、本実施の形態の一態様に係る三次元データ符号化装置は、図１５２に示す処理を行う。三次元データ符号化装置は、パラメータを用いて複数の三次元点の複数の属性情報を符号化する（Ｓ９２４１）。三次元データ符号化装置は、符号化された前記複数の属性情報、及び、前記パラメータを含むビットストリームを生成する（Ｓ９２４２）。前記複数の属性情報のそれぞれは、１以上の階層のいずれかに属する。前記複数の三次元点のそれぞれは、１以上の領域のいずれかに属する。前記パラメータは、前記符号化の対象となる属性情報が属する階層、及び、前記符号化の対象となる属性情報を有する三次元点が属する領域に応じて定められる。前記ビットストリームに含まれる前記パラメータは、所定の基準値と、前記階層毎に定められる第１差分値と、前記領域毎に定められる第２差分値とを含む。
これによれば、三次元データ符号化方法は、ビットストリームにおいて、パラメータを所定の基準値と、階層毎に定められる第１差分値と、領域毎に定められる第２差分値とで示すため、符号化効率を向上できる。
例えば、前記複数の属性情報のそれぞれは、さらに、１以上のスライスのいずれかに属する。前記パラメータは、前記符号化の対象となる属性情報が属するスライスに応じて定められる。前記ビットストリームに含まれる前記パラメータは、さらに、前記スライス毎に定められる第３差分値を含む。
これによれば、三次元データ符号化方法は、ビットストリームにおいて、パラメータを所定の基準値と、階層毎に定められる第１差分値と、領域毎に定められる第２差分値と、前記スライス毎に定められる第３差分値で示すため、符号化効率を向上できる。
例えば、前記複数の属性情報のそれぞれは、さらに、１以上のフレームのいずれかに属する。前記パラメータは、前記符号化の対象となる属性情報が属するフレームに応じて定められる。前記ビットストリームに含まれる前記パラメータは、さらに、前記フレーム毎に定められる前記第４差分値を含む。
これによれば、三次元データ符号化方法は、ビットストリームにおいて、パラメータを所定の基準値と、階層毎に定められる第１差分値と、領域毎に定められる第２差分値と、前記フレーム毎に定められる前記第４差分値で示すため、符号化効率を向上できる。
例えば、前記１以上の領域のうちの第１領域は、前記１以上のスライスのうちの第１スライスに属する。前記第１領域の原点座標は、前記第１スライスの原点座標を基準とした座標である。
このため、第１領域の原点座標を、第１スライスの原点座標とその差分値とで示すため、符号化効率を向上できる。
例えば、三次元データ符号化装置は、プロセッサと、メモリとを備え、プロセッサは、メモリを用いて、上記の処理を行う。
また、本実施の形態に係る三次元データ復号装置は、図１５３に示す処理を行う。三次元データ復号装置は、ビットストリームを取得することで、符号化された複数の属性情報、及び、パラメータを取得する（Ｓ９２５１）。三次元データ復号装置は、前記パラメータを用いて前記符号化された複数の属性情報を復号する（Ｓ９２５２）。前記複数の属性情報は、複数の三次元点の属性情報である。前記複数の属性情報のそれぞれは、１以上の階層のいずれかに属する。前記複数の三次元点のそれぞれは、１以上の領域のいずれかに属する。前記パラメータは、前記符号化の対象となる属性情報が属する階層、及び、前記符号化の対象となる属性情報を有する三次元点が属する領域に応じて定められる。前記ビットストリームに含まれる前記パラメータは、所定の基準値と、前記階層毎に定められる第１差分値と、前記領域毎に定められる第２差分値とを含む。
このため、三次元データ復号方法は、三次元点の属性情報を正しく復号できる。
例えば、前記複数の属性情報のそれぞれは、さらに、１以上のスライスのいずれかに属する。前記パラメータは、前記復号の対象となる属性情報が属するスライスに応じて定められる。前記ビットストリームに含まれる前記パラメータは、さらに、前記スライス毎に定められる第３差分値を含む。
このため、三次元データ復号方法は、三次元点の属性情報を正しく復号できる。
例えば、前記複数の属性情報のそれぞれは、さらに、１以上のフレームのいずれかに属する。前記パラメータは、前記復号の対象となる属性情報が属するフレームに応じて定められる。前記ビットストリームに含まれる前記パラメータは、さらに、前記フレーム毎に定められる前記第４差分値を含む。
このため、三次元データ復号方法は、三次元点の属性情報を正しく復号できる。
例えば、前記１以上の領域のうちの第１領域は、前記１以上のスライスのうちの第１スライスに属する。前記第１領域の原点座標は、前記第１スライスの原点座標を基準とした座標である。
このため、三次元データ復号方法は、第１領域の原点座標を正しく復号できる。
例えば、三次元データ復号装置は、プロセッサと、メモリとを備え、プロセッサは、メモリを用いて、上記の処理を行う。
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等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及び三次元データ復号装置等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及び三次元データ復号装置等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等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等について、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。
６００ 自車両
６０１ 周辺車両
６０２、６０５ センサ検知範囲
６０３、６０６ 領域
６０４ オクルージョン領域
８０１ 車両
８０２ 空間
９０１ サーバ
９０２、９０２Ａ、９０２Ｂ、９０２Ｃ クライアント装置
１０１１、１１１１ データ受信部
１０１２、１０２０、１１１２、１１２０ 通信部
１０１３、１１１３ 受信制御部
１０１４、１０１９、１１１４、１１１９ フォーマット変換部
１０１５ センサ
１０１６、１１１６ 三次元データ作成部
１０１７ 三次元画像処理部
１０１８、１１１８ 三次元データ蓄積部
１０２１、１１２１ 送信制御部
１０２２、１１２２ データ送信部
１０３１、１０３２、１１３５ 三次元マップ
１０３３、１０３７、１１３２ センサ情報
１０３４、１０３５、１１３４ 三次元データ
１１１７ 三次元データ合成部
１２０１ 三次元マップ圧縮／復号処理部
１２０２ センサ情報圧縮／復号処理部
１２１１ 三次元マップ復号処理部
１２１２ センサ情報圧縮処理部
２００１ サーバ
２００２、２００２Ａ、２００２Ｂ クライアント装置
２０１１ センサ情報取得部
２０１２ 記憶部
２０１３ データ送信可否判定部
２０２１、２０２１Ａ、２０２１Ｂ 端末
２０２２、２０２２Ａ、２０２２Ｂ 通信装置
２０２３ ネットワーク
２０２４ データ収集サーバ
２０２５ 地図サーバ
２０２６ クライアント装置
３０００ 三次元データ符号化装置
３００１ 位置情報符号化部
３００２ 属性情報再割り当て部
３００３ 属性情報符号化部
３０１０ 三次元データ復号装置
３０１１ 位置情報復号部
３０１２ 属性情報復号部
６６００ 属性情報符号化部
６６０１ ソート部
６６０２ Ｈａａｒ変換部
６６０３ 量子化部
６６０４、６６１２ 逆量子化部
６６０５、６６１３ 逆Ｈａａｒ変換部
６６０６、６６１４ メモリ
６６０７ 算術符号化部
６６１０ 属性情報復号部
６６１１ 算術復号部
７００１ 減算部
７００２ 変換部
７００３ 変換行列保持部
７００４ 量子化部
７００５ 量子化制御部
７００６ エントロピー符号化部
７０１１ エントロピー復号部
７０１２ 逆量子化部
７０１３ 量子化制御部
７０１４ 逆変換部
７０１５ 変換行列保持部
７０１６ 加算部
７０２０ 三次元データ符号化装置
７０２１ 分割部
７０２２ 位置情報符号化部
７０２３ 属性情報符号化部
７０２４ 付加情報符号化部
７０２５ 多重化部
７０３１ タイル分割部
７０３２ スライス分割部
７０３５ 変換部
７０３６ 量子化部
７０３７ エントロピー符号化部
７０４０ 三次元データ復号装置
７０４１ 逆多重化部
７０４２ 位置情報復号部
７０４３ 属性情報復号部
７０４４ 付加情報復号部
７０４５ 結合部
７０５１ エントロピー復号部
７０５２ 逆量子化部
７０５３ 逆変換部
７０６１、７０７２ ＬｏＤ設定部
７０６２、７０７３ 探索部
７０６３、７０７４ 予測部
７０６４ 減算部
７０６５、７０８３ 量子化部
７０６６、７０７５、７０８４、７０９２ 逆量子化部
７０６７、７０７６ 再構成部
７０６８、７０７７、７０８６、７０９４ メモリ
７０６９、７０８７ 算術符号化部
７０７０、７０８８ ΔＱＰ算出部
７０７１、７０９１ 算術復号部
７０８１ ソート部
７０８２ Ｈａａｒ変換部
７０８５、７０９３ 逆Ｈａａｒ変換部
７４０１、７４１３、７４４２１ 点群再配列部
７４０２、７４２２、７４４２２、７４６２２ 変換部
７４０３、７４２３、７４４２３、７４６２３ 量子化部
７４０４、７４２４、７４４２４、７４６２４ エントロピー符号化部
７４１１、７４３１、７４５３１、７４７３１ エントロピー復号部
７４１２、７４３２、７４５３２、７４７３２ 逆量子化部
７４２１、７４３４ 点群属性入れ替え部
７４３３、７４５３４、７４７３３ 逆変換部
７４４０、７４６０ 三次元データ符号化装置
７４４１、７４６１ 位置情報符号化部
７４４２、７４６２ 属性情報符号化部
７４４３、７５６３ 付加情報符号化部
７４４４、７４６４ 多重化部
７４５０、７４７０ 三次元データ復号装置
７４５１、７４７１ 逆多重化部
７４５２、７４７２ 位置情報復号部
７４５３、７４７３ 属性情報復号部
７４５４、７４７４ 付加情報復号部
７４６２１ 再配列テーブル生成部
７４４２１１ モートン配列部
７４４２１２ 再配列部
７８００ 属性情報符号化部
７８０１ ソート部
７８０２ Ｈａａｒ変換部
７８０３ 量子化部
７８０４ 逆量子化部
７８０５ 逆Ｈａａｒ変換部
７８０６ メモリ
７８０７ 算術符号化部
７８１０ 属性情報復号部
７８１１ 算術復号部
７８１２ 逆量子化部
７８１３ 逆Ｈａａｒ変換部
７８１４ メモリ
９０００ 三次元モデル
９００１、９００３ 三次元空間
９００２、９００４ 原点
９００５ 荷物
９０１０、９０２０ 三次元点群データ
９０１１、９０２１ 三次元空間
９０１２、９０２２ 車両
９０３０、９０３１ 領域
９０４１、９０４４ 分割部
９０４２、９０４５、９０５２、９０５５ 予測部
９０４３、９０４６、９０５１、９０５４ 更新部
９０５３、９０５６ 結合部

Claims (10)

  1. プロセッサとメモリとを備えた三次元データ符号化装置が実施する三次元データ符号化方法であって、
    パラメータを用いて複数の三次元点にそれぞれが対応する複数の属性情報を符号化し、
    符号化された前記複数の属性情報、及び、前記パラメータを含むビットストリームを生成し、
    前記複数の属性情報のそれぞれは、１以上の階層のいずれかに属し、
    前記複数の三次元点のそれぞれは、１以上の領域のいずれかに属し、
    前記パラメータは、前記符号化の対象となる属性情報が属する階層、及び、前記符号化の対象となる属性情報を有する三次元点が属する領域に応じて定められ、
    前記ビットストリームに含まれる前記パラメータは、所定の基準値と、前記階層毎に定められる第１差分値と、前記領域毎に定められる第２差分値とを含む
    三次元データ符号化方法。
  2. 前記複数の属性情報のそれぞれは、さらに、１以上のデータユニットいずれかに属し、
    前記パラメータは、前記符号化の対象となる属性情報が属するデータユニットに応じて定められ、
    前記ビットストリームに含まれる前記パラメータは、さらに、前記データユニット毎に定められる第３差分値を含む
    請求項１に記載の三次元データ符号化方法。
  3. 前記複数の属性情報のそれぞれは、さらに、１以上のフレームのいずれかに属し、
    前記パラメータは、前記符号化の対象となる属性情報が属するフレームに応じて定められ、
    前記ビットストリームに含まれる前記パラメータは、さらに、前記フレーム毎に定められる第４差分値を含む
    請求項１または２に記載の三次元データ符号化方法。
  4. 前記１以上の領域のうちの第１領域は、前記１以上のデータユニットのうちの第１データユニットに属し、
    前記第１領域の原点座標は、前記第１データユニットの原点座標を基準とした座標であ
    る
    請求項２に記載の三次元データ符号化方法。
  5. プロセッサとメモリとを備えた三次元データ復号装置が実施する三次元データ復号方法であって、
    ビットストリームを取得することで、符号化された複数の属性情報、及び、パラメータを取得し、
    前記パラメータを用いて前記符号化された複数の属性情報を復号し、
    前記複数の属性情報は、複数の三次元点にそれぞれが対応する属性情報であり、
    前記複数の属性情報のそれぞれは、１以上の階層のいずれかに属し、
    前記複数の三次元点のそれぞれは、１以上の領域のいずれかに属し、
    前記パラメータは、前記符号化の対象となる属性情報が属する階層、及び、前記符号化の対象となる属性情報を有する三次元点が属する領域に応じて定められ、
    前記ビットストリームに含まれる前記パラメータは、所定の基準値と、前記階層毎に定められる第１差分値と、前記領域毎に定められる第２差分値とを含む
    三次元データ復号方法。
  6. 前記複数の属性情報のそれぞれは、さらに、１以上のデータユニットのいずれかに属し、
    前記パラメータは、前記復号の対象となる属性情報が属するデータユニットに応じて定められ、
    前記ビットストリームに含まれる前記パラメータは、さらに、前記データユニット毎に定められる第３差分値を含む
    請求項５に記載の三次元データ復号方法。
  7. 前記複数の属性情報のそれぞれは、さらに、１以上のフレームのいずれかに属し、
    前記パラメータは、前記復号の対象となる属性情報が属するフレームに応じて定められ、
    前記ビットストリームに含まれる前記パラメータは、さらに、前記フレーム毎に定められる第４差分値を含む
    請求項５または６に記載の三次元データ復号方法。
  8. 前記１以上の領域のうちの第１領域は、前記１以上のデータユニットのうちの第１データユニットに属し、
    前記第１領域の原点座標は、前記第１データユニットの原点座標を基準とした座標である
    請求項６に記載の三次元データ復号方法。
  9. プロセッサと、
    メモリと、を備え、
    前記プロセッサは、前記メモリを用いて、
    パラメータを用いて複数の三次元点にそれぞれが対応する複数の属性情報を符号化し、
    符号化された前記複数の属性情報、及び、前記パラメータを含むビットストリームを生成し、
    前記複数の属性情報のそれぞれは、１以上の階層のいずれかに属し、
    前記複数の三次元点のそれぞれは、１以上の領域のいずれかに属し、
    前記パラメータは、前記符号化の対象となる属性情報が属する階層、及び、前記符号化の対象となる属性情報を有する三次元点が属する領域に応じて定められ、
    前記ビットストリームに含まれる前記パラメータは、所定の基準値と、前記階層毎に定められる第１差分値と、前記領域毎に定められる第２差分値とを含む
    三次元データ符号化装置。
  10. プロセッサと、
    メモリと、を備え、
    前記プロセッサは、前記メモリを用いて、
    ビットストリームを取得することで、符号化された複数の属性情報、及び、パラメータを取得し、
    前記パラメータを用いて前記符号化された複数の属性情報を復号し、
    前記複数の属性情報は、それぞれ、複数の三次元点の属性情報であり、
    前記複数の属性情報のそれぞれは、１以上の階層のいずれかに属し、
    前記複数の三次元点のそれぞれは、１以上の領域のいずれかに属し、
    前記パラメータは、前記符号化の対象となる属性情報が属する階層、及び、前記符号化の対象となる属性情報を有する三次元点が属する領域に応じて定められ、
    前記ビットストリームに含まれる前記パラメータは、所定の基準値と、前記階層毎に定められる第１差分値と、前記領域毎に定められる第２差分値とを含む
    三次元データ復号装置。
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022062369A1 (zh) 2020-09-25 2022-03-31 Oppo广东移动通信有限公司 点云编解码方法与系统、及点云编码器与点云解码器
CN116349229A (zh) * 2020-10-06 2023-06-27 Lg电子株式会社 点云数据发送装置和方法、点云数据接收装置和方法
JP7678112B2 (ja) * 2020-12-22 2025-05-15 オッポ広東移動通信有限公司 点群の符号化方法、復号化方法、エンコーダ及びデコーダ
CN113251919B (zh) * 2021-04-28 2023-04-07 中铁第四勘察设计院集团有限公司 一种基于坐标变换的圆柱体点云数据拟合方法及装置
US11527017B1 (en) * 2022-05-03 2022-12-13 Illuscio, Inc. Systems and methods for dynamic decimation of point clouds and data points in a three-dimensional space
CN118689878B (zh) * 2024-08-23 2024-12-13 国网江苏省电力有限公司南京供电分公司 一种电力海量激光点云数据的检索方法和系统
WO2026063211A1 (ja) * 2024-09-20 2026-03-26 パナソニック インテレクチュアル プロパティ コーポレーション オブ アメリカ 符号化方法、復号方法、符号化装置及び復号装置
CN119205046B (zh) * 2024-11-29 2025-03-07 中汽研汽车工业工程(天津)有限公司 一种面向汽车数字孪生工厂的数据集成管理方法及系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018083999A1 (ja) 2016-11-01 2018-05-11 パナソニック インテレクチュアル プロパティ コーポレーション オブ アメリカ 表示方法及び表示装置
JP2018078503A (ja) 2016-11-11 2018-05-17 日本電信電話株式会社 データ符号化方法、データ符号化装置及びデータ符号化プログラム
JP2018101404A (ja) 2016-09-13 2018-06-28 ダッソー システムズＤａｓｓａｕｌｔ Ｓｙｓｔｅｍｅｓ 物理的属性を表す信号の圧縮

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8411746B2 (en) * 2009-06-12 2013-04-02 Qualcomm Incorporated Multiview video coding over MPEG-2 systems
CN104246831B (zh) * 2012-07-30 2016-12-28 三菱电机株式会社 地图显示装置
US10694210B2 (en) * 2016-05-28 2020-06-23 Microsoft Technology Licensing, Llc Scalable point cloud compression with transform, and corresponding decompression
JP7168591B2 (ja) * 2018-01-26 2022-11-09 パナソニック インテレクチュアル プロパティ コーポレーション オブ アメリカ 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
WO2019156141A1 (ja) * 2018-02-08 2019-08-15 パナソニック インテレクチュアル プロパティ コーポレーション オブ アメリカ 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
CN114424568A (zh) * 2019-09-30 2022-04-29 Oppo广东移动通信有限公司 预测方法、编码器、解码器及计算机存储介质
CN116601944A (zh) * 2020-12-08 2023-08-15 Oppo广东移动通信有限公司 点云编解码方法、编码器、解码器及计算机存储介质
US12236649B2 (en) * 2021-06-08 2025-02-25 Tencent America LLC Method and apparatus for calculating distance based weighted average for point cloud coding

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018101404A (ja) 2016-09-13 2018-06-28 ダッソー システムズＤａｓｓａｕｌｔ Ｓｙｓｔｅｍｅｓ 物理的属性を表す信号の圧縮
WO2018083999A1 (ja) 2016-11-01 2018-05-11 パナソニック インテレクチュアル プロパティ コーポレーション オブ アメリカ 表示方法及び表示装置
JP2018078503A (ja) 2016-11-11 2018-05-17 日本電信電話株式会社 データ符号化方法、データ符号化装置及びデータ符号化プログラム

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