(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光軸をＺ軸に平行とする第１のカメラ及び第２のカメラが、ＸＹ平面上に相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）で配置されており、被写体を撮影した第１のカメラの第１の画像と第２のカメラの第２の画像とを用いた多視点画像圧縮符号化方法であって、
前記被写体上の任意点を決定する第１のステップと、
前記任意点を第１の画像に射影した第１の画像座標（ｘ，ｙ）と、該任意点を第２の画像に射影した第２の画像座標（ｘ'，ｙ'）とを導出する第２のステップと、
第１の画像について前記任意点を含む第１のブロックを選択する第３のステップと、
前記任意点の奥行き距離Ｚと、前記被写体の表面の前記任意点における単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）とを任意に決定する第４のステップと、
第１のブロックを、前記相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）及び前記奥行き距離Ｚに基づく視差ベクトルで移動させ、第１の画像座標（ｘ，ｙ）を原点として、前記相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）、前記奥行き距離Ｚ、前記単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）及び第２の画像座標（ｘ'，ｙ'）に基づく一次変換行列で変形させて、第２の画像のブロックにマッチングさせる第５のステップと、
前記奥行き距離Ｚ及び前記単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を任意に変更しながら、第４及び第５のステップを繰り返し、移動させ且つ変形させた第１の画像の第１のブロックに最も類似する第２の画像の第２のブロックを探索し、前記奥行き距離Ｚ及び前記単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を導出する第６のステップと、
前記移動させ且つ変形させた第１の画像の第１のブロックと前記最も類似する第２の画像の第２のブロックとの予測誤差を導出し且つ符号化する第７のステップと、
導出された前記奥行き距離Ｚ及び前記単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を符号化データに付加する第８のステップと
を有することを特徴とする多視点画像圧縮符号化方法。
【請求項２】
第７のステップは、ＭＰＥＧの予測誤差符号化方式を用いており、
第１の画像はＰピクチャであり、第２の画像はＩピクチャである
ことを特徴とする請求項１に記載の多視点画像圧縮符号化方法。
【請求項３】
光軸をＺ軸に平行とする第１のカメラ及び第２のカメラが、ＸＹ平面上に相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）で配置されており、被写体を撮影した第１のカメラの第１の画像と第２のカメラの第２の画像とを用いた多視点画像圧縮符号化方法であって、
前記被写体上の任意点を決定する第１のステップと、
前記任意点を第１の画像に射影した第１の画像座標（ｘ，ｙ）と、該任意点を第２の画像に射影した第２の画像座標（ｘ'，ｙ'）とを導出する第２のステップと、
第２の画像について前記任意点を含む第２のブロックを選択する第３のステップと、
前記任意点の奥行き距離Ｚと、前記被写体の表面の前記任意点における単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）とを任意に決定する第４のステップと、
第１の画像を、前記相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）及び前記奥行き距離Ｚに基づく視差ベクトルで移動させ、第１の画像座標（ｘ，ｙ）を原点として、前記相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）、前記奥行き距離Ｚ、前記単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）及び第２の画像座標（ｘ'，ｙ'）に基づく一次変換行列で変形させて、第２の画像の第２のブロックにマッチングさせる第５のステップと、
前記奥行き距離Ｚ及び前記単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を任意に変更しながら、第４及び第５のステップを繰り返し、第２の画像の第２のブロックに最も類似する第１の画像の第１のブロックを探索し、前記奥行き距離Ｚ及び前記単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を導出する第６のステップと、
第２の画像の第２のブロックと前記最も類似する第１の画像の第１のブロックとの予測誤差を導出し且つ符号化する第７のステップと、
導出された前記奥行き距離Ｚ及び前記単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を符号化データに付加する第８のステップと
を有することを特徴とする多視点画像圧縮符号化方法。
【請求項４】
第７のステップは、ＭＰＥＧの予測誤差符号化方式を用いており、
第１の画像はＩピクチャであり、第２の画像はＰピクチャである
ことを特徴とする請求項３に記載の多視点画像圧縮符号化方法。
【請求項５】
第１から第８のステップを繰り返すと共に、
その繰り返しの中で、第１のステップは、以前に第３のステップによって選択されたブロック以外の部分について前記被写体上の任意点を更に決定し、
最終的に、第１の画像及び第２の画像の全ての部分を圧縮符号化する
ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の多視点画像圧縮符号化方法。
【請求項６】
第１のステップについて、前記任意点の画像座標は、正規化画像座標であり、
第５のステップについて、前記視差ベクトルは、以下のものであり、
【数１】
0004605715.tif 000036
前記一次変換行列は、以下のものである
【数２】
0004605715.tif 000037
ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の多視点画像圧縮符号化方法。
【請求項７】
第１のカメラ及び／又は第２のカメラの光軸がＺ軸に平行でない場合に、第１のステップの前段にあって、
第１のカメラと第２のカメラの光軸がＺ軸に平行となるように、カメラ内部パラメータを用いて、第１のカメラのカメラ座標系座標及び第２のカメラのカメラ座標系座標を変換するステップを有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の多視点画像圧縮符号化方法。
【請求項８】
光軸をＺ軸に平行とする第１のカメラ及び第２のカメラが、ＸＹ平面上に相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）で配置されており、被写体を撮影した第１のカメラの第１の画像と第２のカメラの第２の画像とを用いた多視点画像圧縮符号化装置であって、
前記被写体上の任意点を決定する任意点選択手段と、
前記任意点を第１の画像に射影した第１の画像座標（ｘ，ｙ）と、該任意点を第２の画像に射影した第２の画像座標（ｘ'，ｙ'）とを導出する画像座標算出手段と、
第１の画像について前記任意点を含む第１のブロックを選択するブロック選択手段と、
前記任意点の奥行き距離Ｚと、前記被写体の表面の前記任意点における単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）とを任意に決定するパラメータ決定手段と、
第１のブロックを、前記相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）及び前記奥行き距離Ｚに基づく視差ベクトルで移動させ、第１の画像座標（ｘ，ｙ）を原点として、前記相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）、前記奥行き距離Ｚ、前記単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）及び第２の画像座標（ｘ'，ｙ'）に基づく一次変換行列で変形させて、第２の画像のブロックにマッチングさせるブロックマッチング手段と、
前記奥行き距離Ｚ及び前記単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を任意に変更しながら、前記パラメータ決定手段及び前記ブロックマッチング手段を繰り返し制御し、移動させ且つ変形させた第１の画像の第１のブロックに最も類似する第２の画像の第２のブロックを探索し、前記奥行き距離Ｚ及び前記単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を導出するマッチング制御手段と、
前記移動させ且つ変形させた第１の画像の第１のブロックと前記最も類似する第２の画像の第２のブロックとの予測誤差を導出し且つ符号化する予測誤差符号化手段と、
導出された前記奥行き距離Ｚ及び前記単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を符号化データに付加するパラメータ付加手段と
を有することを特徴とする多視点画像圧縮符号化装置。
【請求項９】
前記予測誤差符号化手段は、ＭＰＥＧの予測誤差符号化方式を用いており、
第１の画像はＰピクチャであり、第２の画像はＩピクチャである
ことを特徴とする請求項８に記載の多視点画像圧縮符号化装置。
【請求項１０】
光軸をＺ軸に平行とする第１のカメラ及び第２のカメラが、ＸＹ平面上に相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）で配置されており、被写体を撮影した第１のカメラの第１の画像と第２のカメラの第２の画像とを用いた多視点画像圧縮符号化装置であって、
前記被写体上の任意点を決定する任意点選択手段と、
前記任意点を第１の画像に射影した第１の画像座標（ｘ，ｙ）と、該任意点を第２の画像に射影した第２の画像座標（ｘ'，ｙ'）とを導出する画像座標算出手段と、
第２の画像について前記任意点を含む第２のブロックを選択するブロック選択手段と、
前記任意点の奥行き距離Ｚと、前記被写体の表面の前記任意点における単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）とを任意に決定するパラメータ決定手段と、
第１の画像を、前記相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）及び前記奥行き距離Ｚに基づく視差ベクトルで移動させ、第１の画像座標（ｘ，ｙ）を原点として、前記相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）、前記奥行き距離Ｚ、前記単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）及び第２の画像座標（ｘ'，ｙ'）に基づく一次変換行列で変形させて、第２の画像の第２のブロックにマッチングさせるブロックマッチング手段と、
前記奥行き距離Ｚ及び前記単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を任意に変更しながら、前記パラメータ決定手段及び前記ブロックマッチング手段を繰り返し制御し、第２の画像の第２のブロックに最も類似する第１の画像の第１のブロックを探索し、前記奥行き距離Ｚ及び前記単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を導出するマッチング制御手段と、
第２の画像の第２のブロックと前記最も類似する第１の画像の第１のブロックとの予測誤差を導出し且つ符号化する予測誤差符号化手段と、
導出された前記奥行き距離Ｚ及び前記単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を符号化データに付加するパラメータ付加手段と
を有することを特徴とする多視点画像圧縮符号化装置。
【請求項１１】
前記予測誤差符号化手段は、ＭＰＥＧの予測誤差符号化方式を用いており、
第１の画像はＩピクチャであり、第２の画像はＰピクチャである
ことを特徴とする請求項１０に記載の多視点画像圧縮符号化装置。
【請求項１２】
前記任意点選択手段と、前記画像座標算出手段と、前記ブロック選択手段と、パラメータ決定手段と、ブロックマッチング手段と、マッチング制御手段と、予測誤差符号化手段と、パラメータ付加手段との処理を繰り返すブロック制御手段を更に有し、
その繰り返しの中で、前記任意点選択手段は、以前に前記ブロック選択手段によって選択されたブロック以外の部分について前記被写体上の任意点を更に決定し、
最終的に、第１の画像及び第２の画像の全ての部分を圧縮符号化する
ことを特徴とする請求項８から１１のいずれか１項に記載の多視点画像圧縮符号化装置。
【請求項１３】
前記画像座標算出手段は、前記任意点の画像座標として正規化画像座標を導出し、
前記ブロックマッチング手段は、前記視差ベクトルを以下のものとし、
【数３】
0004605715.tif 000038
前記一次変換行列を以下のものとする
【数４】
0004605715.tif 000039
ことを特徴とする請求項８から１２のいずれか１項に記載の多視点画像圧縮符号化装置。
【請求項１４】
第１のカメラ及び／又は第２のカメラの光軸がＺ軸に平行でない場合に、
第１のカメラと第２のカメラの光軸がＺ軸に平行となるように、カメラ内部パラメータを用いて、第１のカメラのカメラ座標系座標及び第２のカメラのカメラ座標系座標を変換することを特徴とする請求項８から１２のいずれか１項に記載の多視点画像圧縮符号化装置。
【請求項１５】
光軸をＺ軸に平行とする第１のカメラ及び第２のカメラが、ＸＹ平面上に相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）で配置されており、被写体を撮影した第１のカメラの第１の画像と第２のカメラの第２の画像とを用いて、多視点画像を圧縮符号化するようにコンピュータを機能させる多視点画像圧縮符号化プログラムであって、
前記被写体上の任意点を決定する任意点選択手段と、
前記任意点を第１の画像に射影した第１の画像座標（ｘ，ｙ）と、該任意点を第２の画像に射影した第２の画像座標（ｘ'，ｙ'）とを導出する画像座標算出手段と、
第１の画像について前記任意点を含む第１のブロックを選択するブロック選択手段と、
前記任意点の奥行き距離Ｚと、前記被写体の表面の前記任意点における単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）とを任意に決定するパラメータ決定手段と、
第１のブロックを、前記相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）及び前記奥行き距離Ｚに基づく視差ベクトルで移動させ、第１の画像座標（ｘ，ｙ）を原点として、前記相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）、前記奥行き距離Ｚ、前記単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）及び第２の画像座標（ｘ'，ｙ'）に基づく一次変換行列で変形させて、第２の画像のブロックにマッチングさせるブロックマッチング手段と、
前記奥行き距離Ｚ及び前記単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を任意に変更しながら、前記パラメータ決定手段及び前記ブロックマッチング手段を繰り返し制御し、移動させ且つ変形させた第１の画像の第１のブロックに最も類似する第２の画像の第２のブロックを探索し、前記奥行き距離Ｚ及び前記単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を導出するマッチング制御手段と、
前記移動させ且つ変形させた第１の画像の第１のブロックと前記最も類似する第２の画像の第２のブロックとの予測誤差を導出し且つ符号化する予測誤差符号化手段と、
導出された前記奥行き距離Ｚ及び前記単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を符号化データに付加するパラメータ付加手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする多視点画像圧縮符号化プログラム。
【請求項１６】
光軸をＺ軸に平行とする第１のカメラ及び第２のカメラが、ＸＹ平面上に相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）で配置されており、被写体を撮影した第１のカメラの第１の画像と第２のカメラの第２の画像とを用いて、多視点画像を圧縮符号化するようにコンピュータを機能させる多視点画像圧縮符号化プログラムであって、
前記被写体上の任意点を決定する任意点選択手段と、
前記任意点を第１の画像に射影した第１の画像座標（ｘ，ｙ）と、該任意点を第２の画像に射影した第２の画像座標（ｘ'，ｙ'）とを導出する画像座標算出手段と、
第２の画像について前記任意点を含む第２のブロックを選択するブロック選択手段と、
前記任意点の奥行き距離Ｚと、前記被写体の表面の前記任意点における単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）とを任意に決定するパラメータ決定手段と、
第１の画像を、前記相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）及び前記奥行き距離Ｚに基づく視差ベクトルで移動させ、第１の画像座標（ｘ，ｙ）を原点として、前記相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）、前記奥行き距離Ｚ、前記単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）及び第２の画像座標（ｘ'，ｙ'）に基づく一次変換行列で変形させて、第２の画像の第２のブロックにマッチングさせるブロックマッチング手段と、
前記奥行き距離Ｚ及び前記単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を任意に変更しながら、前記パラメータ決定手段及び前記ブロックマッチング手段を繰り返し制御し、第２の画像の第２のブロックに最も類似する第１の画像の第１のブロックを探索し、前記奥行き距離Ｚ及び前記単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を導出するマッチング制御手段と、
第２の画像の第２のブロックと前記最も類似する第１の画像の第１のブロックとの予測誤差を導出し且つ符号化する予測誤差符号化手段と、
導出された前記奥行き距離Ｚ及び前記単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を符号化データに付加するパラメータ付加手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする多視点画像圧縮符号化プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多視点画像圧縮符号化方法、装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
異なる位置にあるカメラによって同時に撮影された画像（以下「多視点画像」という）の間には、視差による違いを除けば、強い相関がある。従って、これら画像を一連の映像シーケンスとみなして、動き補償（視差補償）を用いて符号化することにより、情報圧縮をすることができる（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
多視点画像間の視差補償を行う代表的な方法として、「ブロックマッチング」がある。「ブロックマッチング」を用いた視差ベクトルの検出は、以下のようにしてなされる。
【０００４】
第１のカメラ（第１の視点）によって撮影された第１の画像を、小さなブロックに分割する。第１の画像の第１のブロックの各々を、第２のカメラ（他の視点）の第２の画像の中で平行移動させて、最も類似度が高い領域を探索する。具体的には、第１の画像の第１のブロックに対して、絶対値誤差又は２乗誤差が最小となる第２の画像の第２のブロックを探索する。そして、探索された第２のブロックと、第１のブロックとの距離量を視差ベクトルとして算出する。第１のブロックと第２のブロックとの予測誤差を符号化し、視差ベクトルを符号化データに付加することによって、その多視点画像を圧縮符号化することができる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２６０４６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のブロックマッチングは、第１の画像の中の被写体が、第２の画像の中で平行移動した場合に、ブロックをマッチングさせるものである。複数のカメラから見て、被写体の表面が、そのカメラの光軸に垂直となる場合にしか、完全なブロックマッチングをさせることができない。
【０００７】
しかしながら、複数のカメラの光軸に対して、被写体の表面が傾いている場合には、その被写体の面も異なって見える。即ち、第１の画像の第１のブロックを、第２の画像の中で平行移動させても、第１のブロックと完全にマッチングした第２のブロックを探索することはできない。第１の画像の中の被写体の形状は、第２の画像の中の被写体の形状と異なって射影されたものとなるからである。
【０００８】
そこで、本発明は、複数のカメラの光軸に対して、被写体の表面が傾いている場合であっても、ブロックマッチングによって視差ベクトルを検出し、その視差ベクトルを用いた多視点画像圧縮符号化方法、装置及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば、光軸をＺ軸に平行とする第１のカメラ及び第２のカメラが、ＸＹ平面上に相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）で配置されており、被写体を撮影した第１のカメラの第１の画像と第２のカメラの第２の画像とを用いた多視点画像圧縮符号化方法であって、
被写体上の任意点を決定する第１のステップと、
任意点を第１の画像に射影した第１の画像座標（ｘ，ｙ）と、該任意点を第２の画像に射影した第２の画像座標（ｘ'，ｙ'）とを導出する第２のステップと、
第１の画像について任意点を含む第１のブロックを選択する第３のステップと、
任意点の奥行き距離Ｚと、被写体の表面の任意点における単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）とを任意に決定する第４のステップと、
第１のブロックを、相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）及び奥行き距離Ｚに基づく視差ベクトルで移動させ、第１の画像座標（ｘ，ｙ）を原点として、相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）、奥行き距離Ｚ、単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）及び第２の画像座標（ｘ'，ｙ'）に基づく一次変換行列で変形させて、第２の画像のブロックにマッチングさせる第５のステップと、
奥行き距離Ｚ及び単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を任意に変更しながら、第４及び第５のステップを繰り返し、移動させ且つ変形させた第１の画像の第１のブロックに最も類似する第２の画像の第２のブロックを探索し、奥行き距離Ｚ及び単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を導出する第６のステップと、
移動させ且つ変形させた第１の画像の第１のブロックと最も類似する第２の画像の第２のブロックとの予測誤差を導出し且つ符号化する第７のステップと、
導出された奥行き距離Ｚ及び単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を符号化データに付加する第８のステップと
を有することを特徴とする。
【００１０】
本発明の多視点画像圧縮符号化方法における他の実施形態によれば、
第７のステップは、ＭＰＥＧ(Moving Picture Experts Group)の予測誤差符号化方式を用いており、
第１の画像はＰピクチャであり、第２の画像はＩピクチャであることも好ましい。
【００１１】
本発明によれば、光軸をＺ軸に平行とする第１のカメラ及び第２のカメラが、ＸＹ平面上に相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）で配置されており、被写体を撮影した第１のカメラの第１の画像と第２のカメラの第２の画像とを用いた多視点画像圧縮符号化方法であって、
被写体上の任意点を決定する第１のステップと、
任意点を第１の画像に射影した第１の画像座標（ｘ，ｙ）と、該任意点を第２の画像に射影した第２の画像座標（ｘ'，ｙ'）とを導出する第２のステップと、
第２の画像について任意点を含む第２のブロックを選択する第３のステップと、
任意点の奥行き距離Ｚと、被写体の表面の任意点における単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）とを任意に決定する第４のステップと、
第１の画像を、相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）及び奥行き距離Ｚに基づく視差ベクトルで移動させ、第１の画像座標（ｘ，ｙ）を原点として、相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）、奥行き距離Ｚ、単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）及び第２の画像座標（ｘ'，ｙ'）に基づく一次変換行列で変形させて、第２の画像の第２のブロックにマッチングさせる第５のステップと、
奥行き距離Ｚ及び単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を任意に変更しながら、第４及び第５のステップを繰り返し、第２の画像の第２のブロックに最も類似する第１の画像の第１のブロックを探索し、奥行き距離Ｚ及び単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を導出する第６のステップと、
第２の画像の第２のブロックと最も類似する第１の画像の第１のブロックとの予測誤差を導出し且つ符号化する第７のステップと、
導出された奥行き距離Ｚ及び単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を符号化データに付加する第８のステップと
を有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の多視点画像圧縮符号化方法における他の実施形態によれば、
第７のステップは、ＭＰＥＧの予測誤差符号化方式を用いており、
第１の画像はＩピクチャであり、第２の画像はＰピクチャであることも好ましい。
【００１３】
本発明の多視点画像圧縮符号化方法における他の実施形態によれば、
第１から第８のステップを繰り返すと共に、
その繰り返しの中で、第１のステップは、以前に第３のステップによって選択されたブロック以外の部分について被写体上の任意点を更に決定し、
最終的に、第１の画像及び第２の画像の全ての部分を圧縮符号化することも好ましい。
【００１４】
本発明の多視点画像圧縮符号化方法における他の実施形態によれば、
第１のステップについて、任意点の画像座標は、正規化画像座標であり、
第５のステップについて、視差ベクトルは、以下のものであり、
【数１】
0004605715.tif 000002
一次変換行列は、以下のものである
【数２】
0004605715.tif 000003
ことも好ましい。
【００１５】
本発明の多視点画像圧縮符号化方法における他の実施形態によれば、
第１のカメラ及び／又は第２のカメラの光軸がＺ軸に平行でない場合に、第１のステップの前段にあって、
第１のカメラと第２のカメラの光軸がＺ軸に平行となるように、カメラ内部パラメータを用いて、第１のカメラのカメラ座標系座標及び第２のカメラのカメラ座標系座標を変換するステップを有することも好ましい。
【００１６】
本発明によれば、光軸をＺ軸に平行とする第１のカメラ及び第２のカメラが、ＸＹ平面上に相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）で配置されており、被写体を撮影した第１のカメラの第１の画像と第２のカメラの第２の画像とを用いた多視点画像圧縮符号化装置であって、
被写体上の任意点を決定する任意点選択手段と、
任意点を第１の画像に射影した第１の画像座標（ｘ，ｙ）と、該任意点を第２の画像に射影した第２の画像座標（ｘ'，ｙ'）とを導出する画像座標算出手段と、
第１の画像について任意点を含む第１のブロックを選択するブロック選択手段と、
任意点の奥行き距離Ｚと、被写体の表面の任意点における単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）とを任意に決定するパラメータ決定手段と、
第１のブロックを、相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）及び奥行き距離Ｚに基づく視差ベクトルで移動させ、第１の画像座標（ｘ，ｙ）を原点として、相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）、奥行き距離Ｚ、単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）及び第２の画像座標（ｘ'，ｙ'）に基づく一次変換行列で変形させて、第２の画像のブロックにマッチングさせるブロックマッチング手段と、
奥行き距離Ｚ及び単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を任意に変更しながら、パラメータ決定手段及びブロックマッチング手段を繰り返し制御し、移動させ且つ変形させた第１の画像の第１のブロックに最も類似する第２の画像の第２のブロックを探索し、奥行き距離Ｚ及び単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を導出するマッチング制御手段と、
移動させ且つ変形させた第１の画像の第１のブロックと最も類似する第２の画像の第２のブロックとの予測誤差を導出し且つ符号化する予測誤差符号化手段と、
導出された奥行き距離Ｚ及び単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を符号化データに付加するパラメータ付加手段と
を有することを特徴とする。
【００１７】
本発明の多視点画像符号化圧縮装置における他の実施形態によれば、
予測誤差符号化手段は、ＭＰＥＧの予測誤差符号化方式を用いており、
第１の画像はＰピクチャであり、第２の画像はＩピクチャであることも好ましい。
【００１８】
本発明によれば、光軸をＺ軸に平行とする第１のカメラ及び第２のカメラが、ＸＹ平面上に相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）で配置されており、被写体を撮影した第１のカメラの第１の画像と第２のカメラの第２の画像とを用いた多視点画像圧縮符号化装置であって、
被写体上の任意点を決定する任意点選択手段と、
任意点を第１の画像に射影した第１の画像座標（ｘ，ｙ）と、該任意点を第２の画像に射影した第２の画像座標（ｘ'，ｙ'）とを導出する画像座標算出手段と、
第２の画像について任意点を含む第２のブロックを選択するブロック選択手段と、
任意点の奥行き距離Ｚと、被写体の表面の任意点における単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）とを任意に決定するパラメータ決定手段と、
第１の画像を、相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）及び奥行き距離Ｚに基づく視差ベクトルで移動させ、第１の画像座標（ｘ，ｙ）を原点として、相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）、奥行き距離Ｚ、単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）及び第２の画像座標（ｘ'，ｙ'）に基づく一次変換行列で変形させて、第２の画像の第２のブロックにマッチングさせるブロックマッチング手段と、
奥行き距離Ｚ及び単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を任意に変更しながら、パラメータ決定手段及びブロックマッチング手段を繰り返し制御し、第２の画像の第２のブロックに最も類似する第１の画像の第１のブロックを探索し、奥行き距離Ｚ及び単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を導出するマッチング制御手段と、
第２の画像の第２のブロックと最も類似する第１の画像の第１のブロックとの予測誤差を導出し且つ符号化する予測誤差符号化手段と、
導出された奥行き距離Ｚ及び単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を符号化データに付加するパラメータ付加手段と
を有することを特徴とする。
【００１９】
本発明の多視点画像圧縮符号化装置における他の実施形態によれば、
予測誤差符号化手段は、ＭＰＥＧの予測誤差符号化方式を用いており、
第１の画像はＩピクチャであり、第２の画像はＰピクチャであることも好ましい。
【００２０】
本発明の多視点画像圧縮符号化装置における他の実施形態によれば、
任意点選択手段と、画像座標算出手段と、ブロック選択手段と、パラメータ決定手段と、ブロックマッチング手段と、マッチング制御手段と、予測誤差符号化手段と、パラメータ付加手段との処理を繰り返すブロック制御手段を更に有し、
その繰り返しの中で、任意点選択手段は、以前にブロック選択手段によって選択されたブロック以外の部分について被写体上の任意点を更に決定し、
最終的に、第１の画像及び第２の画像の全ての部分を圧縮符号化することも好ましい。
【００２１】
本発明の多視点画像圧縮符号化装置における他の実施形態によれば、
画像座標算出手段は、任意点の画像座標として正規化画像座標を導出し、
ブロックマッチング手段は、視差ベクトルを以下のものとし、
【数３】
0004605715.tif 000004
一次変換行列を以下のものとする
【数４】
0004605715.tif 000005
ことも好ましい。
【００２２】
本発明の多視点画像圧縮符号化装置における他の実施形態によれば、
第１のカメラ及び／又は第２のカメラの光軸がＺ軸に平行でない場合に、
第１のカメラと第２のカメラの光軸がＺ軸に平行となるように、カメラ内部パラメータを用いて、第１のカメラのカメラ座標系座標及び第２のカメラのカメラ座標系座標を変換することも好ましい。
【００２３】
本発明によれば、光軸をＺ軸に平行とする第１のカメラ及び第２のカメラが、ＸＹ平面上に相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）で配置されており、被写体を撮影した第１のカメラの第１の画像と第２のカメラの第２の画像とを用いて、多視点画像を圧縮符号化するようにコンピュータを機能させる多視点画像圧縮符号化プログラムであって、
被写体上の任意点を決定する任意点選択手段と、
任意点を第１の画像に射影した第１の画像座標（ｘ，ｙ）と、該任意点を第２の画像に射影した第２の画像座標（ｘ'，ｙ'）とを導出する画像座標算出手段と、
第１の画像について任意点を含む第１のブロックを選択するブロック選択手段と、
任意点の奥行き距離Ｚと、被写体の表面の任意点における単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）とを任意に決定するパラメータ決定手段と、
第１のブロックを、相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）及び奥行き距離Ｚに基づく視差ベクトルで移動させ、第１の画像座標（ｘ，ｙ）を原点として、相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）、奥行き距離Ｚ、単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）及び第２の画像座標（ｘ'，ｙ'）に基づく一次変換行列で変形させて、第２の画像のブロックにマッチングさせるブロックマッチング手段と、
奥行き距離Ｚ及び単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を任意に変更しながら、パラメータ決定手段及びブロックマッチング手段を繰り返し制御し、移動させ且つ変形させた第１の画像の第１のブロックに最も類似する第２の画像の第２のブロックを探索し、奥行き距離Ｚ及び単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を導出するマッチング制御手段と、
移動させ且つ変形させた第１の画像の第１のブロックと最も類似する第２の画像の第２のブロックとの予測誤差を導出し且つ符号化する予測誤差符号化手段と、
導出された奥行き距離Ｚ及び単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を符号化データに付加するパラメータ付加手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする。
【００２４】
本発明によれば、光軸をＺ軸に平行とする第１のカメラ及び第２のカメラが、ＸＹ平面上に相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）で配置されており、被写体を撮影した第１のカメラの第１の画像と第２のカメラの第２の画像とを用いて、多視点画像を圧縮符号化するようにコンピュータを機能させる多視点画像圧縮符号化プログラムであって、
被写体上の任意点を決定する任意点選択手段と、
任意点を第１の画像に射影した第１の画像座標（ｘ，ｙ）と、該任意点を第２の画像に射影した第２の画像座標（ｘ'，ｙ'）とを導出する画像座標算出手段と、
第２の画像について任意点を含む第２のブロックを選択するブロック選択手段と、
任意点の奥行き距離Ｚと、被写体の表面の任意点における単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）とを任意に決定するパラメータ決定手段と、
第１の画像を、相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）及び奥行き距離Ｚに基づく視差ベクトルで移動させ、第１の画像座標（ｘ，ｙ）を原点として、相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）、奥行き距離Ｚ、単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）及び第２の画像座標（ｘ'，ｙ'）に基づく一次変換行列で変形させて、第２の画像の第２のブロックにマッチングさせるブロックマッチング手段と、
奥行き距離Ｚ及び単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を任意に変更しながら、パラメータ決定手段及びブロックマッチング手段を繰り返し制御し、第２の画像の第２のブロックに最も類似する第１の画像の第１のブロックを探索し、奥行き距離Ｚ及び単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を導出するマッチング制御手段と、
第２の画像の第２のブロックと最も類似する第１の画像の第１のブロックとの予測誤差を導出し且つ符号化する予測誤差符号化手段と、
導出された奥行き距離Ｚ及び単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を符号化データに付加するパラメータ付加手段と
してコンピュータを機能させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の多視点画像圧縮符号化方法、装置及びプログラムによれば、複数のカメラの光軸に対して、被写体の表面が傾いている場合であっても、ブロックマッチングによって視差ベクトルを検出し、その視差ベクトルを用いて多視点画像を圧縮符号化することができる。ＭＰＥＧによれば、Ｐピクチャの第１のブロック又はＩピクチャ自体を、任意の奥行き距離Ｚと、被写体の表面の法線の任意の向きｎに基づいて移動及び変形をさせながらブロックマッチングをすることにより、視差ベクトルと共に、一次変換行列も検出する。第１の画像座標を原点として一次変換行列に基づいて変形させたブロック又は画像と、他方のブロックとの予測誤差を導出することにより、予測誤差のデータ量を低減し、高い効率で多視点画像を圧縮符号化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下では、図面を用いて、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。
【００２７】
図１は、本発明におけるシステム構成図である。図２は、図１のシステム構成について、複数のカメラを正面から見た配置図である。
【００２８】
異なる位置に配置された複数のカメラ１が、被写体３を撮影する。複数のカメラ１は、光軸をＺ軸に平行とし、ＸＹ平面上に配置される。光軸を平行に、且つ、その光軸に垂直な同一平面上（ｘ軸、ｙ軸）に配置される。図１によれば、９台の縦３列横３列（視点（０，０）〜（２，２））で等間隔に配置されている。また、複数のカメラ１は、多視点画像圧縮符号化装置２に接続される。本発明によれば、少なくとも２つのカメラによって撮影された多視点画像を必要とする。
【００２９】
カメラ１は、被写体３を撮影した画像を多視点画像圧縮符号化装置２へ送信する。ここで、カメラ１が移動可能なものである場合、カメラ位置情報も、多視点画像圧縮符号化装置２へ送信される。勿論、多視点画像圧縮符号化装置２が、全てのカメラ位置情報を予め記憶しているものであってもよい。
【００３０】
図３は、各カメラから見た被写体の見え方を表す画面図である。
【００３１】
図３によれば、被写体は、台形状立体である。被写体の上方に、カメラ（１，１）が位置する。このとき、カメラ（１，１）の左側のカメラ（１，０）から見ると、被写体の左側が広がり、右側が縮小して見える。また、カメラ（１，１）の右側のカメラ（１，２）から見ると、被写体の左側が縮小し、右側が広がって見える。
【００３２】
同様に、カメラ（１，１）の上側のカメラ（０，１）から見ると、被写体の上側が広がり、下側が縮小して見える。カメラ（１，１）の下側のカメラ（２，１）から見ると、被写体の上側が縮小し、下側が広がって見える。
【００３３】
図４〜図６には、被写体の表面の傾きによって、各カメラによって撮影される画像を表している。
【００３４】
図４は、被写体の表面を横方向斜めに傾けた場合に、各カメラから撮影した画像である。
【００３５】
被写体は、左側が奥に、右側が手前にある。このとき、カメラ（１，１）の画像よりも、左側のカメラ（１，０）の画像の方が、平面が広がって見える。また、カメラ（１，１）の画像よりも、右側のカメラ（１，２）の画像の方が、平面が狭く見える。
【００３６】
図５は、被写体の表面を上下方向斜めに傾けた場合に、各カメラから撮影した画像である。
【００３７】
被写体は、上側が奥に、下側が手前にある。このとき、カメラ（１，１）の画像よりも、上側のカメラ（０，１）の画像の方が、平面が広がって見える。また、カメラ（１，１）の画像よりも、下側のカメラ（２，１）の画像の方が、平面が狭く見える。
【００３８】
図６は、被写体の表面を横方向斜めに傾けて、且つ、上下方向斜めに傾けた場合に、各カメラから撮影した画像である。即ち、図４の傾きと図５の傾きとを合わせたものである。
【００３９】
図３、図４〜図６に表されたように、このような見え方の差異は、複数のカメラの光軸に対して、被写体の台形状立体の側面が傾いているために生じる。本発明によれば、カメラの光軸に対して被写体の表面が傾いている場合であっても、第１のブロックと完全にマッチングした第２のブロックを探索することができる。
【００４０】
図７は、２つのカメラの位置関係における座標系の説明図である。
【００４１】
一般に、被写体は平面ではないため、ブロックの変形も非線形になる。しかしながら、充分に小さなブロックに着目すると、ブロック内の被写体の面は平面に近似できる。また、２つのカメラは、光軸を平行に、且つ、光軸に垂直な同一平面上に、相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）で配置される。本発明は、その近似平面から被写体の任意点までの奥行き距離Ｚと、その近似平面の向き（単位法線ベクトル）ｎとを、ブロックマッチングのパラメータとして用いる。
【００４２】
図８は、第１のブロックマッチングの説明図である。
【００４３】
予測符号化方式に、ＭＰＥＧを適用する。図８によれば、Ｐピクチャ（第１の画像）について任意点を含む第１のブロックを選択する。次に、任意点の奥行き距離Ｚと、被写体の表面の任意点における単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）とを任意に決定する。そして、第１のブロックを、相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）及び奥行き距離Ｚに基づく視差ベクトルで移動させ、第１の画像座標（ｘ，ｙ）を原点として、相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）、奥行き距離Ｚ、単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）及び第２の画像座標（ｘ'，ｙ'）に基づく一次変換行列で変形させて、Ｉピクチャのブロックにマッチングさせる。
【００４４】
図９は、第２のブロックマッチングの説明図である。
【００４５】
図９によれば、Ｐピクチャ（第２の画像）について任意点を含む第２のブロックを選択する。次に、任意点の奥行き距離Ｚと、被写体の表面の任意点における単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）とを任意に決定する。そして、Ｉピクチャ（第１の画像）を、相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）及び奥行き距離Ｚに基づく視差ベクトルで移動させ、第１の画像座標（ｘ，ｙ）を原点として、相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）、奥行き距離Ｚ、単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）及び第２の画像座標（ｘ'，ｙ'）に基づく一次変換行列で変形させて、Ｐピクチャの第２のブロックにマッチングさせる。
【００４６】
以下では、ブロック又は画像の移動及び変形となる一次変換行列の導出過程を詳細に説明する。
【００４７】
最初に、カメラの内部パラメータ（内部カメラ行列）Ａは、以下の式で表される。この値は、既知であるとする。
【数５】
0004605715.tif 000006
ｆku、ｆkv：焦点距離（カメラの距離のピクセル数）
θ＝π／２：座標軸の角度
ｕ０、ｖ０：画像中心
【００４８】
カメラＣのカメラ座標系を平行移動（相対的位置ｔ）させて、カメラＣ'のカメラ座標系が得られる。ｔは、カメラの外部パラメータの１つであり、カメラＣのカメラ座標系に対するカメラＣ’の変位ベクトルを表す。カメラＣ及びＣ'は、光軸を平行に且つその光軸に垂直な同一平面上に配置されるので、カメラＣのカメラ座標系に対するカメラＣ’の相対的位置ベクトルｔは、ｚ軸成分を必ず０とする（ｔＺ＝０）。
【数６】
0004605715.tif 000007
【００４９】
カメラＣのカメラ座標系座標と、カメラＣ'のカメラ座標系座標との間には、以下の関係が成り立つ。即ち、カメラＣのカメラ座標系座標が、カメラの外部パラメータを通じて、カメラＣ'のカメラ座標系座標に変換される。
Ｍ＝Ｍ'＋ｔ                                                    式（１）
Ｍ：カメラＣにおける被写体の任意点Ｐのカメラ座標系座標
Ｍ'：カメラＣ'における被写体の任意点Ｐのカメラ座標系座標
【００５０】
ここで、被写体の近似平面に対して、カメラＣ’のカメラ座標系では以下の式が成り立つ。
ｎＴ・Ｍ'＝ｄ
ｎ（|ｎ|＝１）：カメラＣ'のカメラ座標系における平面の法線ベクトル
ｄ：カメラＣ'のカメラ座標系の原点から平面までの距離
【００５１】
【数７】
0004605715.tif 000008
【００５２】
以上より、以下の式が成り立つ。
ｎＴ・Ｍ'＝ｄ
ｎＴ・Ｍ'／ｄ＝１                                            式（２）
【００５３】
式（２）を、式（１）に代入すると、以下の式が得られる。
【数８】
0004605715.tif 000009
【００５４】
【数９】
0004605715.tif 000010
【００５５】
次に、任意点Ｐのデジタル画像座標を、以下のようにする。
ｍ：カメラＣにおける任意点Ｐのデジタル画像座標
ｍ'：カメラＣ’における任意点Ｐのデジタル画像座標
【数１０】
0004605715.tif 000011
【００５６】
また、任意点Ｐの正規化画像座標を、以下のようにする。「正規化画像」とは、画像平面が焦点から単位長のところにあるカメラ（正規化カメラ）で撮影したと仮定した場合の画像をいう。正規化画像における任意点の座標を、「正規化画像座標」という。
ｘ：任意点ＰのカメラＣにおける正規化画像座標
ｘ'：任意点ＰのカメラＣ'における正規化画像座標
【数１１】
0004605715.tif 000012
【００５７】
ここで、カメラ座標系座標Ｍ及びＭ'に代えて、正規化画像座標ｘ及びｘ'を用いると、以下の変換式が得られる。ｓは、スカラーである。
【数１２】
0004605715.tif 000013
【００５８】
更に、デジタル画像座標ｍ及びｍ'を用いると、以下の変換式が得られる。
【数１３】
0004605715.tif 000014
【００５９】
ｔを、前述の式（３）に代入すると、以下のような２次元アフィン変換で表される。
【数１４】
0004605715.tif 000015
【００６０】
正規化画像座標系における視差ベクトルをＤとすると、以下の式が成り立つ。
【数１５】
0004605715.tif 000016
【００６１】
一方、図７より、任意点Ｐの奥行き距離Ｚとすると、以下の式が成り立つ。
【数１６】
0004605715.tif 000017
【００６２】
以上より、以下の式が成り立つ。
【数１７】
0004605715.tif 000018
【００６３】
これを、式（４）に代入すると、以下の式（５）が成り立つ。
【数１８】
0004605715.tif 000019
【００６４】
【数１９】
0004605715.tif 000020
【００６５】
式（５）と、右辺及び左辺の差を求めると、以下の式が成り立つ。
【数２０】
0004605715.tif 000021
【００６６】
第２の画像の第２のブロックについて、第１の画像の中を、以下のＤの平行移動をさせて、第１の画像座標（ｘ，ｙ）を原点として以下のＬの一次変換行列で変形をさせることにより、第２のブロックに最も類似するような、第１の画像のブロックを探索する。一次変換行列によれば、視差ベクトルと、被写体の（平面に近似された）面の傾きとに基づいてブロックを変形し、ブロックマッチングをすることができる。
【数２１】
0004605715.tif 000022
【００６７】
ここで、図９に基づいて、ＩピクチャとＰピクチャとを圧縮符号化する方法を説明する。
【００６８】
最初に、Ｐピクチャを、画面内予測符号化する。次に、Ｉピクチャを複数のブロックに分割し、各ブロックに対して前述の平行移動Ｄ及び一次変換行列Ｌに基づいて、第１の画像座標（ｘ，ｙ）を原点として変形させる。そして、予測誤差が最小となるＩピクチャのブロック（参照ブロック）を求め、その際の平行移動ベクトルＤと一次変換行列Ｌ（即ち、奥行き距離Ｚ及び単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ））を導出する。ここで、当該ブロックと、変形した参照ブロックとを比較して予測誤差を算出するために、変形した参照ブロックを線形補間等によって補間し、当該ブロックの各画素と比較するための対応する画素値を算出する。例えば、線形補間を用いる場合は、図Ｘの点Ｘの画素値は、周辺４点（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）の画素値を用いて、以下の式から求める。
Ｘ＝（１−ｄｘ）（１−ｄｙ）Ａ＋ｄｘ（１−ｄｙ）Ｂ＋（１−ｄｙ）ｄｙＣ＋ｄｘｄｙＤ
【００６９】
最後に、予測誤差を圧縮符号化し、奥行き距離Ｚ（又は平行移動ベクトルＤ）と単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を符号化する。その際には、既に符号化した隣接ブロックの奥行き距離Ｚと単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を参照して符号化することにより、符号化効率を高める。これは、隣接するブロック同士で平行移動ベクトルＤ又は一次変換行列Ｌが同じ値又は類似した値をとる場合があるからである。
【００７０】
但し、第１の画像の参照ブロックとの予測誤差を符号化するよりも、第２の画像の中で画面内予測符号化する方が、圧縮効率が高くなる場合は、第２の画像の中で画面内予測符号化をする。
【００７１】
以下では、前述した式に、具体的に数値を入れて説明する。
ｆ＝810.8  （カメラの焦点距離のピクセル数）
ｋｕ＝ｋｖ=1.0  （近年のカメラのＣＣＤセルは正方形）
θ＝π／２  （近年のカメラのＣＣＤセルは正方形）
ｕ０＝319.5  （画像の横幅が640pixelである場合）
ｖ０＝239.5  （画像の高さが480pixelである場合）
【数２２】
0004605715.tif 000023
【００７２】
相対的位置ベクトルｔは、以下の値とする。
【数２３】
0004605715.tif 000024
【００７３】
カメラＣの画像の中の点Ｍ０のデジタル画像座標を、以下のようにする。
【数２４】
0004605715.tif 000025
【００７４】
点Ｍ０を左上端とする（例えば４×４の大きさ）ブロックで探索を行うとする。ここで、正規化画像座標に変換する。点Ｍ０の正規化画像座標ｘ０は、以下のようになる。
【数２５】
0004605715.tif 000026
【００７５】
本発明によれば、奥行き距離Ｚ、法線ベクトルｎｘ及びｎｙを、任意に変化させて、ブロックマッチングをする。
【数２６】
0004605715.tif 000027
【００７６】
【数２７】
0004605715.tif 000028
【００７７】
【数２８】
0004605715.tif 000029
【００７８】
ｘ０からＤだけ平行移動した位置で、一次変換Ｌを施してブロックマッチングをする。点Ｍ０は、平行移動Δｍ及び一次変換Ｌによって、点Ｍ０'に対応付けられる。
【００７９】
例えば、点Ｍ０’（正規化画像座標ｘ０’、デジタル画像座標ｍ０’）を中心とするデジタル画像座標で４×４の大きさのブロックの右下端の点Ｍ’（正規化画像座標ｘ’、デジタル画像座標ｍ’）は、以下の点Ｍ（正規化画像座標ｘ、デジタル画像座標ｍ）に対応付けられる。
【数２９】
0004605715.tif 000030
【００８０】
上式は、デジタル画像座標系では、以下に相当する。
【数３０】
0004605715.tif 000031
【００８１】
この場合のマッチングが最も類似度が高ければ、視差ベクトルと一次変換行列は、式（６）及び式（７）であることを把握できる。
【数３１】
0004605715.tif 000032
【００８２】
次に、両ブロックの予測誤差を求める。
【００８３】
以下のように算出された画素値の差を、予測誤差として符号化する。
【数３２】
0004605715.tif 000033
【００８４】
図１０は、本発明におけるフローチャートである。尚、図１０は、図８のマッチングに基づいて説明する。
【００８５】
（Ｓ９０１）全てのカメラの位置情報を取得する。全てのカメラは、光軸を平行に且つ該光軸に垂直な同一平面上に配置されている。従って、第１のカメラに対する第２のカメラの世界座標系の相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）を取得する。カメラは、移動可能なものであってもよい。カメラ自体が、例えばＧＰＳ等の測位機能を備えている場合、その位置情報を受信する。尚、カメラが固定なものであれば、その位置情報は予め登録されているものであってもよい。
【００８６】
（Ｓ９０２）全てのカメラの画像を取得する。ここで、第１のカメラ及び／又は第２のカメラの光軸がＺ軸に平行でない場合に、第１のカメラと第２のカメラの光軸がＺ軸に平行となるように、カメラ内部パラメータを用いて、第１のカメラのカメラ座標系座標及び第２のカメラのカメラ座標系座標を変換する。
【００８７】
（Ｓ９０３）被写体上の任意点を決定する。
（Ｓ９０４）任意点をＰピクチャに射影した第１の画像座標（ｘ，ｙ）と、該任意点をＩピクチャに射影した第２の画像座標（ｘ'，ｙ'）とを導出する。ここで、任意点の画像座標は、正規化画像座標である。
（Ｓ９０５）Ｐピクチャについて任意点を含む第１のブロックを選択する。
【００８８】
（Ｓ９０６）以下、Ｓ９０７〜Ｓ９１０を繰り返す。
（Ｓ９０７）任意点の奥行き距離Ｚを任意に決定する。
（Ｓ９０８）被写体の表面の任意点における単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を任意に決定する。
【００８９】
（Ｓ９０９）第１のブロックを、相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）及び奥行き距離Ｚに基づく視差ベクトルで移動させ、第１の画像座標（ｘ，ｙ）を原点として、相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）、奥行き距離Ｚ、単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）及び第２の画像座標（ｘ'，ｙ'）に基づく一次変換行列で変形させて、Ｉピクチャのブロックにマッチングさせる。ここで、視差ベクトルは、以下のものである。
【数３３】
0004605715.tif 000034
一次変換行列は、以下のものである。
【数３４】
0004605715.tif 000035
【００９０】
（Ｓ９１０）奥行き距離Ｚ及び単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を任意に変更しながら、Ｓ９０６〜Ｓ９０９を繰り返す。そして、移動させ且つ変形させた第１の画像の第１のブロックに最も類似する第２の画像の第２のブロックを探索する。結果的に、奥行き距離Ｚ及び単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を導出する。
【００９１】
（Ｓ９１１）移動させ且つ変形させたＰピクチャの第１のブロックと最も類似するＩピクチャの第２のブロックとの予測誤差を導出し且つ符号化する。予測誤差の符号化方式は、ＭＰＥＧに規定された一般的なものである。
（Ｓ９１２）奥行き距離Ｚ及び単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を、符号化データに付加する。
【００９２】
（Ｓ９１３）Ｐピクチャの第１のブロック以外の部分について被写体上の任意点を更に決定し、Ｓ９０３〜Ｓ９１２を繰り返す。
【００９３】
図１１は、本発明における多視点画像圧縮符号化装置の機能構成図である。
【００９４】
図１１によれば、多視点画像圧縮符号化装置２は、位置情報取得部２１と、画像取得部２２と、任意点選択部２０３と、正規化画像座標導出部２０４と、ブロック選択部２０５と、ブロックマッチング部２０６と、パラメータ決定部２０７と、マッチング制御部２０８と、ブロック制御部２０９と、予測誤差符号化部２１０と、パラメータ付加部２１１とを有する。これら機能部は、コンピュータによって実行されるプログラムによっても実現できる。
【００９５】
位置情報取得部２１は、全てのカメラの位置情報を取得する。前述した図９のＳ９０１と同様の機能を有する。
【００９６】
画像取得部２２は、全てのカメラから同期した画像を取得する。前述した図９のＳ９０２と同様の機能を有する。
【００９７】
任意点選択部２０３は、被写体上の任意点を決定する。任意点選択部２０３は、ブロック制御部２０９からの指示に応じて、第１の画像の第１のブロック以外の部分について被写体上の任意点を更に決定する。前述した図９のＳ９０３と同様の機能を有する。
【００９８】
正規化画像座標導出部２０４は、任意点を第１の画像に射影した第１の正規化画像座標（ｘ，ｙ）と、該任意点を第２の画像に射影した第２の正規化画像座標（ｘ'，ｙ'）とを導出する。前述した図９のＳ９０４と同様の機能を有する。
【００９９】
ブロック選択部２０５は、第１の画像について任意点を含む第１のブロックを選択する。前述した図９のＳ９０５と同様の機能を有する。
【０１００】
ブロックマッチング部２０６は、第１のブロックを、相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）及び奥行き距離Ｚに基づく視差ベクトルで移動させ、第１の画像座標（ｘ，ｙ）を原点として、相対的位置（ｔｘ，ｔｙ，０）、奥行き距離Ｚ、単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）及び第２の画像座標（ｘ'，ｙ'）に基づく一次変換行列で変形させて、第２の画像のブロックにマッチングさせる。前述した図９のＳ９０９と同様である。
【０１０１】
尚、ブロック選択部２０５が、第２の画像について任意点を含む第２のブロックを選択する場合、ブロックマッチング部２０６は、第１の画像を、視差ベクトルで移動させ、第１の画像座標（ｘ，ｙ）を原点として一次変換行列で変形させて、第２の画像の第２のブロックにマッチングさせる。
【０１０２】
パラメータ決定部２０７は、任意点の奥行き距離Ｚと、被写体の表面の任意点における単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）とを任意に決定する。前述した図９のＳ９０７及びＳ９０８と同様である。
【０１０３】
マッチング制御部２０８は、奥行き距離Ｚ及び単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を任意に変更しながら、パラメータ決定手段及びブロックマッチング手段を繰り返し制御し、移動させ且つ変形させた第１の画像の第１のブロックに最も類似する第２の画像の第２のブロックを探索し、奥行き距離Ｚ及び単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を導出する。前述した図９のＳ９０６及びＳ９１０と同様である。
【０１０４】
ブロック制御部２０９は、任意点について、正規化画像座標算出部２０４と、パラメータ決定部２０７と、ブロックマッチング部２０６と、マッチング制御部２０８と、予測誤差符号化部２１０と、パラメータ付加部２１１とを繰り返す。最終的に、第１の画像及び第２の画像の全ての部分を圧縮符号化する。前述した図９のＳ９０３及びＳ９１１と同様である。
【０１０５】
予測誤差符号化部２１０は、移動させ且つ変形させた第１の画像の第１のブロックと最も類似する第２の画像の第２のブロックとの予測誤差を導出し且つ符号化する。前述した図９のＳ９１１と同様である。
【０１０６】
パラメータ付加部２１１は、導出された奥行き距離Ｚ及び単位法線ベクトル（ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ）を、符号化データに付加する。前述した図９のＳ９１２と同様である。
【０１０７】
以上、詳細に説明したように、本発明の多視点画像圧縮符号化方法、装置及びプログラムによれば、複数のカメラの光軸に対して、被写体の表面が傾いている場合であっても、ブロックマッチングによって視差ベクトルを検出し、その視差ベクトルを用いて多視点画像を圧縮符号化することができる。ＭＰＥＧによれば、Ｐピクチャの第１のブロック又はＩピクチャ自体を、任意の奥行き距離Ｚと、被写体の表面の法線の任意の向きｎに基づいて移動及び変形をさせながらブロックマッチングをすることにより、視差ベクトルと共に、一次変換行列も検出する。第１の画像座標を原点として一次変換行列に基づいて変形させたブロック又は画像と、他方のブロックとの予測誤差を導出することにより、予測誤差のデータ量を低減し、高い効率で多視点画像を圧縮符号化することができる。
【０１０８】
前述した本発明における種々の実施形態によれば、当業者は、本発明の技術思想及び見地の範囲における種々の変更、修正及び省略を容易に行うことができる。前述の説明はあくまで例であって、何ら制約しようとするものではない。本発明は、特許請求の範囲及びその均等物として限定するものにのみ制約される。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明におけるシステム構成図である。
【図２】図１のシステム構成について、複数のカメラを正面から見た配置図である。
【図３】各カメラから見た被写体の見え方を表す画面図である。
【図４】被写体の表面を横方向斜めに傾けた場合に、各カメラから撮影した画像である。
【図５】被写体の表面を上下方向斜めに傾けた場合に、各カメラから撮影した画像である。
【図６】被写体の表面を横方向斜めに傾けて、且つ、上下方向斜めに傾けた場合に、各カメラから撮影した画像である。
【図７】２つのカメラの位置関係における座標系の説明図である。
【図８】第１のブロックマッチングの説明図である。
【図９】第２のブロックマッチングの説明図である。
【図１０】本発明におけるフローチャートである。
【図１１】本発明における多視点画像圧縮符号化装置の機能構成図である。
【符号の説明】
【０１１０】
１  カメラ
２  多視点画像圧縮符号化装置
２０１  位置情報取得部
２０２  画像取得部
２０３  任意点選択部
２０４  正規化画像座標導出部
２０５  ブロック選択部
２０６  ブロックマッチング部
２０７  パラメータ決定部
２０８  マッチング制御部
２０９  ブロック制御部
２１０  予測誤差符号化部
２１１  パラメータ付加部
３  被写体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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