JPH10208062A - 輪郭線符号化装置 - Google Patents

輪郭線符号化装置

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JPH10208062A
JPH10208062A JP16681397A JP16681397A JPH10208062A JP H10208062 A JPH10208062 A JP H10208062A JP 16681397 A JP16681397 A JP 16681397A JP 16681397 A JP16681397 A JP 16681397A JP H10208062 A JPH10208062 A JP H10208062A
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Jin-Hun Kim
鎮憲 金
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 輪郭線を効果的に符号化して伝送すべき映
像データをより一層減らし得る、改善された輪郭線符号
化装置を提供する。 【解決手段】 第1制御信号に応じて、複数の主頂点
を用いて輪郭線を多角近似化する第1頂点選択部50
と、各主頂点の位置情報を符号化して、符号化輪郭線デ
ータとして発生する主頂点符号化部80と、第2制御信
号に応じて、複数の副頂点を輪郭線上に順に決定し、副
頂点の位置情報を発生し符号化して、符号化輪郭線デー
タとして発生する等距離位置頂点符号化部90と、閾値
Dmaxと閾値THとを比較して、DmaxがTHより大きい
場合は第1制御信号を発生し、そうでない場合には第2
制御信号を発生する比較部70とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、映像信号で表現さ
れた物体の輪郭線を符号化する輪郭線符号化装置に関
し、特に、輪郭線を符号化し得る輪郭線符号化装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】テレビ電話、電子会議及び高精細度テレ
ビジョンシステムのようなディジタルテレビジョンシス
テムにおいて、映像フレーム信号のビデオライン信号が
「画素値」と呼ばれる一連のディジタルデータよりなっ
ているため、各映像フレーム信号を定義するには大量の
ディジタルデータが必要となる。しかしながら、従来の
伝送チャネル上の利用可能な周波数帯域幅は制限されて
いるため、特に、テレビ電話及び電子会議のシステムの
ような低ビットレートの映像信号符号化器の場合、その
ような伝送チャネルを通じて多量のディジタルデータを
伝送するためには、多様なデータ圧縮技法を用いて伝送
すべきデータの量を圧縮するか減らす必要がある。
【0003】低ビットレートの符号化システムに於い
て、映像信号の符号化方法のうちの1つに、いわゆる、
物体指向分析−合成符号化方法がある。ここで、入力映
像は複数の物体に分けられ、各物体の動き、輪郭線、画
素データを定義するための3つの組よりなるパラメータ
が異なる符号化チャネルを通じて処理される。
【0004】物体の輪郭線の処理の際、物体の形状を分
析及び合成するには、輪郭線情報が重要である。この輪
郭線情報を表す通常の符号化方法に、チェーン符号化方
法(chain coding method)があ
る。しかし、このチェーン符号化方法は、たとえ輪郭線
情報を損失なく符号化しても、輪郭線情報を表現のため
に大量のデータビットが必要となるという短所を有す
る。
【0005】これに関連して、多角近似化、B−スプラ
イン近似化及び多角近似化技法に組み合わせられたDS
T(離散的サイン変換)のような輪郭線情報符号化法が
幾つか提案されてきた。このような近似化方法におい
て、輪郭線は該輪郭線上で一対の隣接頂点間を結んだ線
分(例えば、複数の直線または曲線)によって近似さ
れ、各頂点は、例えば、いわゆる局部適応的オクタント
ベース頂点符号化技法(locally-adaptive octant-base
d vertex coding technique)に基づいて符号化される
(例えば、International Organization for Standardi
zation, Coding ofMoving Pictures and Audio Informa
tion, ISO/IEC JTCI/SC29/WG11, Shape Coding AHG, Ju
ly30, 1996の、K.O'Connell,P.Gerken 及びJ.H.Kimの論
文、「Revised Description of S4a:Geometrical Repr
esentation Method」参照)。
【0006】図1を参照すれば、オクタントベース頂点
符号化技法を用いて、映像信号で表現された物体の輪郭
線上の各頂点を符号化する、従来の輪郭線符号化装置の
概略的なブロック図が示されている。
【0007】図中で、2進マスクは輪郭線取出し部10
に入力される。この2進マスクにおいて、各画素は、該
画素が物体領域または背景領域のうちの何れかの1つに
位置することによって、2進値(即ち、0または1)の
うちの1つに表現される。
【0008】輪郭線取出し部10は、2進マスクから物
体の輪郭線映像を取出し、該輪郭線映像を頂点選択部2
0に供給する。この輪郭線は、各々が物体の境界線上に
位置する物体画素である複数の輪郭線画素からなる。
【0009】頂点選択部20は従来の反復的近似度改選
法(iterated refinement technique)(例えば、多角近
似化技法)を用いて複数の頂点を選択する。最初、最大
距離だけ隔たっている一対の輪郭線画素を開始頂点とし
て決定し、一対の隣接頂点を結ぶ線分から該一対の隣接
頂点によって定義された輪郭線分までの最大垂直距離が
予め定められた閾値Dmaxより大きくなくなるまで、他
の輪郭線画素を1つずつ他の頂点として選択し続ける。
ここで、一対の隣接頂点は輪郭線に沿って互いに隣接し
ている。従って、そのような多角近似化技法の場合、近
似度の正確さは予め決められた閾値Dmaxによって左右
される。
【0010】頂点符号化部30は、頂点選択部20から
の各頂点を例えば、オクタントベース頂点符号化方法を
用いて符号化する。
【0011】このオクタントベース頂点符号化におい
て、隣接する頂点の各対間の変位Rに対するx成分X及
びy成分Y、それらの大きさx_mag及びy_mag
が計算される。その後、全ての成分X及びYの大きさx
_mag及びy_magのうち、最大の大きさに対応す
る2つの頂点が輪郭線の開始頂点及び終了頂点として選
択される。その後、図2に示したように、N個(例え
ば、8個)の頂点が開始頂点から終了頂点の方へ輪郭線
を沿って順番に指標(インデックス)が付けられる。図
2において、一対の頂点V1及びV8に対応するx成分の
大きさx_magが、頂点V1〜V8で計算された8対の
両成分X及びYの大きさx_mag及びy_magのう
ちの最大値として求められる。
【0012】開始頂点及び終了頂点を決定した後、変位
Riの両大きさx_mag及びy_magのうち各最大
値、x_max−mag及びy_max−magが各々
輪郭線に対するx_dynamic_range及びy
_dynamic_rangeとして決定される。ここ
で、変位RiはVi+1−Vi(i=1、2、…、N−1)
であり、Viは頂点Viに対応する位置ベクトルである。
その後、開始頂点V1のx_dynamic_rang
e、y_dynamic_range及び絶対位置が符
号化され、残余の頂点(即ち、Vi+1、i=1、2、
…、N−1の時)の各々が前頂点Viからの変位Riに基
づいて符号化される。
【0013】詳述すると、図3に示したように、頂点V
i+1が属するオクタントが変位Riのx成分Ri(x)及
びy成分Ri(y)に基づいて、オクタント0〜7から
決定され、原点を基準とする8個の近傍の点(図中、黒
点に表示)が8個のオクタントの開始点を表す。
【0014】各頂点Vi+1のオクタントを決定した後、
各オクタントに付けられたインデックスが通常の微分チ
ェーン符号化技法によって符号化され、前頂点Viに対
する頂点Vi+1の相対的位置を表す両変位成分の大きさ
Ri(x)及びRi(y)は、各々x_dynamic
_range及びy_dynamic_rangeに基
づいて決定されたビットを用いて符号化される。
【0015】オクタントベース頂点符号化技法の他の例
として、オクタントインデックス及びRiは、いわゆ
る、シンタクス適応的算術符号化(syntax-adaptive ar
ithmetic coding;SAAC)を用いて選択的に符号化され
る。このSAACにおいて可能なシンボルの数はダイナ
ミックレンジの最大値(即ち、max(x_dynam
ic_range、y_dynamic_rang
e))に応じて変化する。このオクタントベース頂点符
号化技法の詳細は上記したK.O'Connellらの論文を参照
されたい。
【0016】前述したような頂点の順序付け過程におい
て、開始頂点を除いた全頂点が自分が属するオクタン
ト、大きさRi(x)及びRi(y)によって表現さ
れ、また、各大きさの符号化に必要なビット数が両ダイ
ナミックレンジx_dynamic_range及びy
_dynamic_rangeに直接依存しているの
で、各頂点を表すデータの量をオクタントベース頂点符
号化技法を用いて、効果的に減らし得る。
【0017】しかし、そのような従来の輪郭線符号化技
法においては、とりわけ、両大きさx_mag及びy_
magが各々x_dynamic_range及びy_
dynamic_rangeより相当に小さいか、また
は近接頂点が大量に存在する場合、更に、閾値Dmax
が小さい場合に、頂点表現のために大量の不必要なデー
タを依然として要するという不都合がある。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の主な
目的は、輪郭線を効果的に符号化する、改善された輪郭
線符号化装置を提供することにある。
【0019】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明によれば、輪郭線画素よりなる物体の輪郭
線を符号化する輪郭線符号化装置であって、第1制御信
号に応じて、複数の主頂点を用いて前記輪郭線を多角近
似化する多角近似化手段であって、前記輪郭線が、各々
両端に2つの主頂点を有し、前記2つの主頂点間を結ぶ
線分によって表現される複数の第1輪郭線分に分けら
れ、前記各第1輪郭線分と前記線分との間の最大の垂直
距離が閾値Dmaxより小さい、前記多角近似化手段と、
前記各主頂点の位置情報を符号化して、符号化輪郭線デ
ータとして発生する第1符号化手段と、第2制御信号に
応じて、各々が既に決定された副頂点から予め定められ
た位置のうちの何れか1つに1つまたは複数の画素だけ
隔たって位置する、複数の副頂点を前記輪郭線上に順番
に決定すると共に、前記副頂点の位置情報を発生する副
頂点決定手段と、前記各副頂点の位置情報を符号化し
て、符号化輪郭線情報として発生する第2符号化手段
と、前記Dmaxと前記THとを比較して、前記Dmaxが前
記THより大きい場合は、第1制御信号を発生し、前記
Dmaxが前記TH以下である場合には第2制御信号を発
生する比較手段とを含むことを特徴とする輪郭線符号化
装置が提供される。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適実施例につい
て図面を参照しながらより詳しく説明する。
【0021】図4を参照すると、本発明の好適実施例に
よる輪郭線符号化装置100の概略的なブロック図が示
されている。
【0022】物体の輪郭線映像は、2進マスクの形態で
輪郭線取出し部40に入力される。この輪郭線取出し部
40は、物体の境界に位置する輪郭線画素よりなる輪郭
線を取出して、第1頂点選択部50及び等距離位置頂点
符号化部90に各々供給する。
【0023】第1頂点選択部50は従来の多角近似化技
法を用いて、輪郭線上で複数の主頂点を選択し、各頂点
位置情報を表す主頂点データをラインL20を通じて、
主頂点符号化部80に供給する。輪郭線上に主頂点を決
定する際、最大距離だけ隔たっている一対の輪郭線画素
が開始頂点として決定される。その後、対になった各隣
接頂点を結ぶ線分から頂点の対によって定義された輪郭
線分までの最大垂直距離が、予め定められた閾値Dmax
より大きくなくなるまで、他の輪郭線画素を1つずつ他
の頂点として選択し続ける。このようにして決定された
各頂点は、主頂点として定められる。
【0024】また、第1頂点選択部50は主頂点を決定
した後、輪郭線に沿って隣接する2つの主頂点を結ぶ線
分からそれに対応する輪郭線分までの最大垂直距離を計
算して、ラインL10を通じてエラー検出部60に供給
する。
【0025】このエラー検出部60は第1頂点選択部5
0からの各線分に対する最大距離を受け取ると共に、そ
のうち最大値を選択してこの値を近似化エラーとして比
較部70に出力する。
【0026】比較部70は、近似化エラーと予め定めら
れた閾値TH1とを比較して、近似化エラーが閾値TH
1より大きい場合は第1選択信号を、そうでない場合に
は第2選択信号を選択部95に各々供給する。
【0027】一方、主頂点符号化部80は例えば、図1
を参照して説明した従来のオクタントベース頂点符号化
技法を用いて、第1頂点選択部50からの主頂点データ
を符号化して、符号化主頂点データは選択部95に供給
する。
【0028】等距離位置頂点符号化部90は、輪郭線取
出し部40から受け取った輪郭線に応じて、輪郭線上に
複数の副頂点を決定すると共に、各副頂点を符号化して
符号化副頂点データを選択部95に供給する。
【0029】図6には、等距離位置頂点符号化部90の
詳細なブロック図が示されている。この等距離位置頂点
符号化部90は第2頂点選択部110及び差分チェーン
符号化部120から構成される。
【0030】第2頂点選択部110は、輪郭線取出し部
40から受け取った輪郭線上に複数の副頂点を決定す
る。ここで、各副頂点は、隣接する副頂点から予め定め
られた位置だけ隔たっている頂点の組のうちの何れか1
つに位置する輪郭線画素である。輪郭線上に各副頂点の
決定の際、輪郭線の最長の直線が検出され、該直線上の
両端に位置する輪郭線画素のうちの何れか1つが第1副
頂点として決定される。しかる後、第1副頂点を求める
ための探索ウィンドウが形成される。この探索ウィンド
ウは中心に既に決定された副頂点を有し、(2M+1)
×(2N+1)個の画素からなる大きさに形成される。
ここで、M及びNは各々多角近似化における閾値Dmax
に基づいて決定された値より大きい正の整数である。そ
の後、探索ウィンドウ上のある境界画素が、まだ副頂点
として決定されていない輪郭線画素と一致するか否かを
判断する。一致する輪郭線画素が1つあれば、該輪郭線
画素は新たな副頂点として選択される。しかし、境界画
素の位置に一致する輪郭線画素が1つまたは複数個あれ
ば、その輪郭線画素のうちの何れか1つが、各境界位置
に割り当てられた優先順位によって追加の副頂点として
選択される。
【0031】図7(A)に示したように、もし、太線で
取り囲まれた画素RVが輪郭線上の第2副頂点である場
合、5×5画素からなる探索ウィンドウ65上の16個
の境界画素(即ち、斜線部分)各々が輪郭線画素である
か否かを判断する。図中、境界画素の位置に付けられた
例示的な方向インデックス1〜15は、頂点選択の優先
順位を表す。例えば、境界画素の位置(例えば、インデ
ックス2〜5)で1つまたは複数の輪郭線画素が存在す
る場合、インデックス2の輪郭線画素が次の副頂点とし
て決定される。上述した副頂点決定のプロセスは、初期
決定された各頂点(即ち、第1及び第2副頂点)が2つ
の後続の探索ウィンドウ内で各々順次検出されるまで、
新たに選択された副頂点を基準として繰り返して行われ
る。
【0032】図7(B)には、5×5画素からなる探索
ウィンドウによって決定された副頂点SV1〜SV4を
含んでいる、例示的な輪郭線67の一部分が示されてい
る。輪郭線上に副頂点を決定した後、第1副頂点の位置
情報はラインL32を通じて、残余副頂点の方向インデ
ックスはラインL30を通じて差分チェーン符号化部1
20に各々供給される。この差分チェーン符号化部12
0は図8に示したように、量子化部220と、量子化パ
ラメータ(QP)決定部222と、差分決定部230
と、差分値符号化部240とから構成されている。
【0033】QP決定部222は、図4及び図5中の伝
送バッファ96からラインL40を通じて入力されたバ
ッファの充満度または占有度をモニターすると共に、従
来の量子化パラメータ決定方法と類似な方法にてQPを
決定して、量子化部220に供給する。
【0034】量子化部220はQP決定部222からの
QPに基づいて、第2頂点選択部110からラインL3
0を通じて受け取った方向インデックスを量子化する。
【0035】図9(A)は5×5画素からなる探索ウィ
ンドウの場合に、図9(B)は7×7画素からなる探索
ウィンドウの場合に、方向インデックスの量子化過程を
説明するための模式図が各々示されている。各図中で、
斜線部分は代表的な境界画素を表し、各境界画素は各探
索ウィンドウ上の各コーナ及び予め定められた縁部分に
位置する。量子化のプロセスの際、点で表示された非代
表的な境界画素の位置に存在する各副頂点の方向インデ
ックス(即ち、b及びf)は、隣接する代表的な境界画
素の方向インデックス(即ち、c及びg)に各々表示さ
れる。しかる後、代表的な境界画素の方向インデックス
は、代表的なインデックスを割り当てるため再びインデ
ックスが付けされる。図9(A)及び図9(B)に示し
たように、このような方法にて各方向インデックスを量
子化することによって、全体で16個及び全体で24個
の方向インデックスは、各々、8個の代表的な方向イン
デックスに減らされる。
【0036】代表的な境界画素の個数または代表的なイ
ンデックスの個数は、QPによって変更される。即ち、
QPがバッファの充満度が一杯、または占有度が高いと
いう指示する場合、代表的な境界画素の個数は減らす
か、または増加することになる。本発明の好適実施例に
おいて、代表的な境界画素の個数の上限線はその探索ウ
ィンドウ内の全ての境界画素の個数によって設定され、
下限線は8に決まっている。そのような場合、図9に示
したように、任意の副頂点が探索ウィンドウの大きさに
係わらず、該当探索ウィンドウの4つのコーナ及び4つ
の縁部上の中央に位置する、8つの代表的な境界画素の
うちの何れか1つによって表示される。
【0037】差分決定部230は量子化部220から受
け取った代表的なインデックスに基づいて、差分インデ
ックスを決定して差分値符号化部240に供給する。こ
の差分インデックスは、2つの連続する代表的なインデ
ックスの大きさの間の差分を表す。
【0038】差分値符号化部240は従来の可変長符号
化法またはシンタクスベースの算術符号化法を用いて、
ラインL32を通じて受け取った第1副頂点の位置情報
と差分決定部230からの差分インデックスとを符号化
して、符号化副頂点データを選択部95または第2選択
部95Bに供給する。
【0039】選択部95は、第1選択信号に応じて符号
化主頂点データを選択し、第2選択信号に応じて符号化
副頂点データを選択して、該選択データを符号化輪郭線
データとして伝送バッファ96に送り出す。この符号化
輪郭線データは、伝送バッファ96を通じてその伝送の
ため伝送器(図示せず)に送られる。
【0040】図5を参照すると、本発明の他の好適実施
例による輪郭線符号化装置100の概略的なブロック図
が示されている。
【0041】好適実施例による近似化エラーの変わり
に、比較部75は閾値Dmaxと閾値TH1とを比較す
る。もし、DmaxがTH1より大きい場合は第1選択信
号を、そうでない場合には第2選択信号をラインL25
上に出力する。これらの選択信号に応じて、第1選択部
95A及び第2選択部95Bはその動作を行う。詳述す
ると、第1選択部95Aは、輪郭線取出し部40から取
り出された輪郭線を、第1選択信号に応じて第1頂点選
択部50に供給し、第2選択信号に応じて等距離位置頂
点符号化部90に供給する。一方、第2選択部95Bの
選択動作は、図4中の選択部95と同じく行われる。図
4及び図5において、同一の参照符号で表示した各要部
は同一の動作を行い、その説明は省略する。
【0042】上記において、本発明の好適な実施の形態
について説明したが、本発明の請求範囲を逸脱すること
なく、当業者は種々の改変をなし得るであろう。
【0043】
【発明の効果】従って、本発明によれば、オクタントベ
ースの適応的符号化法及び等距離位置頂点符号化法に基
づいて、複数の画素よりなる探索ウィンドウを通じ輪郭
線画素を効果的に符号化して、伝送すべき映像データを
より一層減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の輪郭線符号化装置の概略的なブロック
図。
【図2】輪郭線を沿って各頂点に優先順位を順に割り当
てる過程を説明する模式図。
【図3】オクタントベース頂点符号化方法を説明する模
式図。
【図4】本発明の一実施例による輪郭線符号化装置の概
略的なブロック図。
【図5】本発明の他の好適実施例による輪郭線符号化装
置の概略的なブロック図。
【図6】図4中の等距離位置頂点符号化部の詳細なブロ
ック図。
【図7】A及びBからなり、A及びBは、各々、等距離
位置頂点符号化部による副頂点の選択過程を説明するた
めの模式図。
【図8】図6の差分チェーン符号化部の詳細なブロック
図。
【図9】A及びBからなり、A及びBは、各々、図8の
量子化部による量子化過程を説明するための模式図。
【符号の説明】
10 輪郭線取出し部 20 頂点選択部 30 頂点符号化部 40 輪郭線取出し部 50 第1頂点選択部 60 エラー検出部 70 比較部 80 主頂点符号化部 90 等距離位置頂点符号化部 95 選択部 95A 第1選択部 95B 第2選択部 96 伝送バッファ 110 第2頂点選択部 120 差分チェーン符号化部 220 量子化部 222 量子化パラメータ(QP)決定部 230 差分決定部 240 差分値符号化部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 輪郭線画素よりなる物体の輪郭線を符
    号化する輪郭線符号化装置であって、 第1制御信号に応じて、複数の主頂点を用いて前記輪郭
    線を多角近似化する多角近似化手段であって、前記輪郭
    線が、各々両端に2つの主頂点を有し、前記2つの主頂
    点間を結ぶ線分によって表現される複数の第1輪郭線分
    に分けられ、前記各第1輪郭線分と前記線分との間の最
    大の垂直距離が閾値Dmaxより小さい、前記多角近似化
    手段と、 前記各主頂点の位置情報を符号化して、符号化輪郭線デ
    ータとして発生する第1符号化手段と、 第2制御信号に応じて、各々が既に決定された副頂点か
    ら予め定められた位置のうちの何れか1つに1つまたは
    複数の画素だけ隔たって位置する、複数の副頂点を前記
    輪郭線上に順番に決定すると共に、前記副頂点の位置情
    報を発生する副頂点決定手段と、 前記各副頂点の位置情報を符号化して、符号化輪郭線情
    報として発生する第2符号化手段と、 前記Dmaxと前記THとを比較して、前記Dmaxが前記T
    Hより大きい場合は、第1制御信号を発生し、前記Dma
    xが前記TH以下である場合には第2制御信号を発生す
    る比較手段とを含むことを特徴とする輪郭線符号化装
    置。
  2. 【請求項2】 前記副頂点決定手段が、 前記輪郭線画素のうちの何れか1つを第1副頂点として
    決定する第1副頂点決定手段と、 既に定められた副頂点から所定位置たげ隔たっている位
    置組のうちの1つに位置する輪郭線画素を、次の副頂点
    として順番に選択する選択手段と、 前記所定位置のサブ組である前記予め定められた位置の
    うちの何れか1つによって、前記選択輪郭線画素を表現
    する画素表現手段と、 前記予め定められた位置のうちの1つに対する方向イン
    デックスを、次の副頂点の位置情報として発生する次副
    頂点位置情報供給手段と、 前記第1副頂点の位置と第2副頂点を有する残余の副頂
    点の位置データとを、前記副頂点の前記位置情報として
    発生する副頂点位置情報発生手段とを備えることを特徴
    とする請求項1に記載の輪郭線符号化装置。
  3. 【請求項3】 前記第2符号化手段が、 順番に決定された副頂点の各対の方向インデックスの間
    の差分値を計算する差分値計算手段と、 前記第1副頂点の位置、前記第1副頂点の方向インデッ
    クス及び前記各残余の副頂点の差分値を符号化し、符号
    化データを前記符号化輪郭線データとして発生する符号
    化手段とを備えることを特徴とする請求項2に記載の輪
    郭線符号化装置。
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