(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
物体の輪郭線の情報を含む輪郭線映像信号を符号化する輪郭線映像信号符号化装置であって、
前記輪郭線を多角近似化して該輪郭線上に複数の頂点を特定し、前記各頂点の位置情報と、隣接する前記頂点を前記輪郭線に沿って結んだ輪郭線分と、隣接する前記頂点を直線的に結んだ線分とを得る多角近似化手段と、
前記各頂点の位置情報を符号化する第１符号化手段と、
前記各輪郭線分について、前記輪郭線分とそれに対応する前記線分との間の差を表わすエラーの組を作成するエラー検出手段と、
前記各輪郭線分について、前記輪郭線分とそれに対応する前記線分との間の近似化エラーを推定する近似化エラー推定手段と、
前記近似化エラーと予め定められた閾値を比較して、前記近似化エラーが前記閾値より大きい場合は第１選択信号を、それ以外の場合は第２選択信号を生成する比較手段と、
前記第１選択信号を受け取った場合は前記エラーの組を符号化し、前記第２選択信号を受け取った場合は前記エラーの組を符号化しない第２符号化手段と
を含むことを特徴とする輪郭線映像信号符号化装置。
【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る物体の輪郭線を符号化する輪郭線映像信号符号化装置に関し、特に、近似化エラーを適応的に符号化して、伝送すべきデータの量を減らし得る輪郭線映像信号符号化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
テレビ電話、電子会議及び高精細度テレビジョンシステムのようなディジタルテレビジョンシステムにおいて、映像フレーム信号のビデオライン信号が「画素値」と呼ばれる一連のディジタルデータよりなっているため、各映像フレーム信号を定義するには大量のディジタルデータが必要となる。しかしながら、従来の伝送チャネル上の利用可能な周波数帯域幅は制限されているため、特に、テレビ電話及び電子会議のシステムのような低ビットレートの映像信号符号化器の場合、このような伝送チャネルを通じて多量のディジタルデータを伝送するためには、多様なデータ圧縮技法を用いて伝送すべきデータの量を圧縮するか減らす必要がある。
【０００３】
低ビットレートの符号化システムにおいて、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ためには、輪郭線情報が重要である。この輪郭線情報を表す通常の符号化方法に、チェーン符号化方法（ｃｈａｉｎ  ｃｏｄｉｎｇ  ｍｅｔｈｏｄ）がある。しかし、このチェーン符号化方法は、たとえ輪郭線情報を損失なく符号化しても、輪郭線情報を表現する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、Ｂ−スプライン近似化技法及び多角近似化技法のような輪郭線情報符号化法が幾つか提案されてきた。多角近似化方法には、輪郭線が粗く表現されるという短所がある。一方、Ｂ−スプライン近似化技法は輪郭線をより詳細に表現し得るが、近似化エラーを減らすため高次多項式を必要とするので、映像信号符号化器の全体的な計算量が増加させるという不都合がある。
【０００６】
上記のような輪郭線の粗さ表現及び計算量の複雑さのような問題点を克服するための方法の１つに、離散的サイン変換（ＤＳＴ）を用いる輪郭線近似化方法がある。
【０００７】
本件出願の出願人による係属中の日本特許出願平成７年第１１５,０９６号に「輪郭近似装置」との名称に開示されているように、多角近似化及びＤＳＴに基づく輪郭線近似化技法を採用する符号化装置においては、最初、複数の頂点が決定され、物体の輪郭線が輪郭線を線分で結ぶ多角近似化方法によって近似化される。その後、各線分上でＮ個のサンプル点が選択され、各線分上に位置したＮ個のサンプル点における近似化エラーが順番に計算されて、各線分に対する近似化エラーの組が求められる。各近似化エラーはＮ個のサンプル点の各々における輪郭線と線分との間の距離を表す。しかる後、近似化エラーの各組に対して１次元ＤＳＴが行われてＤＳＴ係数の組が求められる。
【０００８】
しかし、上記のＤＳＴに基づく輪郭線近似化技法を用いて、たとえ、輪郭線の粗い表現及び計算量の複雑さを克服することができたとしても、例えば、６４ｋｂ／ｓの伝送チャネル帯域幅を有する低ビットレートのコーデックシステムを効果的に具現するには、伝送すべきデータの量をより一層減らすことが好ましい。
【０００９】
【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、映像信号で表現された物体の輪郭線信号を近似化エラーを適応的に符号化して、伝送すべきデータの量を減らし得る輪郭線映像信号符号化装置を提供することにある。
【００１０】
【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、物体の輪郭線映像信号を符号化する輪郭線映像信号符号化装置であって、
各々が両終点を結ぶ線分によって近似化される複数の輪郭線分に分けられる、輪郭線を多角近似化して、該輪郭線上に複数の頂点の位置を特定する多角近似化手段と、
前記輪郭線上の前記複数の頂点の位置を符号化する第１符号化手段と、
前記各輪郭線分に対して、前記各輪郭線分とそれに対応する前記線分との間の差を表す、エラーの組を計算するエラー計算手段と、
前記各輪郭線分とそれに対応する前記線分との間の近似化エラーを推定する近似化エラー推定手段と、
前記近似化エラーと閾値ＴＨとを比較して、前記近似化エラーが前記閾値ＴＨより大きい場合に選択信号を発生する比較手段と、
前記選択信号に応じて前記エラーの組を符号化して、符号化エラーの組を発生する第２符号化手段とを含むことを特徴とする輪郭線映像信号符号化装置が提供される。
【００１１】
【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。
【００１２】
図１を参照すると、本発明による輪郭線映像信号符号化装置２０のブロック図が示されている。
【００１３】
物体の輪郭線を構成する輪郭線画素の位置情報を表す、輪郭線映像データは多角近似化部１１に入力される。
【００１４】
この多角近似化部１１では、通常の多角近似化技法を用いて、複数の頂点が輪郭線上に特定される。この多角近似化技法によって、輪郭線は複数の輪郭線分に分けられる。各輪郭線分は該輪郭線に沿って２つの隣接する頂点からなる輪郭線部分、また両頂点間に位置する輪郭線画素を表し、両隣接する頂点を結ぶ線分によって近似化される。多角近似化部１１は、各輪郭線分に対する輪郭線分データをラインＬ１１及びラインＬ１０を通じてエラー検出部１２及び決定部１６に各々供給し、また、頂点データをラインＬ２０を通じて頂点符号化器１７に供給する。ここで、輪郭線分データは輪郭線画素の位置情報及び輪郭線分を構成する各頂点を表し、頂点データは輪郭線分内に含まれた各頂点の位置情報を表す。
【００１５】
図２から図５を参照すると、例示的な輪郭線１０に対する多角近似化プロセスを説明するための模式図が示されている。
【００１６】
輪郭線１０は開ループ形態から構成されているため、両終点（例えば、Ａ及びＢ）が開始頂点として選択される。もし、近似化されるべき輪郭線が閉ループ形態から構成されている場合には、輪郭線上における互いに一番遠く隔たった２つの頂点が開始頂点として選択される。その後、線分ＡＢから輪郭線１０上の一番遠く隔たっている点（例えば、Ｃ）が決定される。もし、点Ｃから線分ＡＢまでの距離Ｄmaxが予め定められた閾値ＴＨより大きい場合、点Ｃが１つの頂点として選択される。この頂点決定過程は、輪郭線１０に沿って、２つの隣接する頂点を結ぶ各線分に対する距離Ｄmaxが閾値ＴＨ以下になるまで繰り返される。
【００１７】
その結果として、図５に示したように、各頂点（例えば、Ａ〜Ｇ）、各輪郭線分（例えば、曲線ＡＤ〜ＥＢ）及び各線分（例えば、直線ＡＤ〜ＥＢ）が生成される。
【００１８】
頂点の数は閾値ＴＨによって左右される。図２乃至図５分かるように、線分を用いて輪郭線１０を近似化すると、予め定められた閾値ＴＨがより小さければ小さいほど符号化の効率は低下される反面、元の輪郭線１０と類似したものになる。従って、予め定められた閾値ＴＨは伝送されるべきデータの量を考慮して設定される。
【００１９】
図１を再び参照すると、頂点符号化器１７では、各輪郭線分についての頂点データが、例えば、従来のオクタント単位頂点符号化技法または算術的符号化技法を用いて符号化される。その後、この符号化された頂点データは、マルチプレクサ（ＭＵＸ）１９に供給される。なお、頂点符号化器１７は、特許請求の範囲における「第１符号化手段」に相当する。
【００２０】
輪郭線分に対する輪郭線分データに応じて、エラー検出部１２は線分上にＮ個のサンプル点（Ｎは正の整数）を決定すると共に、各サンプル点におけるエラーを計算して、各輪郭線分に対するエラーの組を変換部１３及び決定部１６に各々供給する。ここで、本発明の好適実施例によれば、線分上の各サンプル点はお互いに一定の間隔だけ隔たっており、各エラーの組は各輪郭線分とそれに対応する線分との間の差を表す。
【００２１】
本発明の好適実施例によれば、エラーは、サンプル点から、輪郭線分とサンプル点から線分までの垂線とによって形成された交点までの変位を表す。ここで、エラーはサンプル点と交点との間の距離を有し、符号は線分に対して交点の相対的位置（正方向、または負方向）を表す。
【００２２】
図６を参照すると、線分ＡＤ、ＣＦと、それに対応する輪郭線分との間のエラーを表す模式図が各々示されている。ここで、線分ＡＤ上のサンプル点Ｓ１または線分ＣＦ上のサンプル点Ｓ１′からそれに対応する輪郭線分上の交点までの変位（例えば、ｄ１またはｄ１′）は、サンプル点Ｓ１またはＳ１′におけるエラーを表し、サンプル点Ｓ１〜Ｓ８における変位ｄ１〜ｄ８は、線分ＡＤに対するエラーの組の要素であり、サンプル点Ｓ１′〜Ｓ８′における変位ｄ１′〜ｄ８′は線分ＣＦに対するエラーの組の要素である。
【００２３】
図１を再度参照すると、輪郭線分に対するエラーの組を受け取る変換部１３は、予め定められた変換方法（例えば、離散的サイン変換（ＤＳＴ）または離散的コサイン変換（ＤＣＴ））を用いて、エラー検出部１２からのエラーの組に対して一次元変換を施して、各エラーの組に対する変換係数の組を生成すると共に、これを量子化部１４に供給する。
【００２４】
続いて、量子化部１４は、変換部１３からの変換係数の組を量子化すると共に、量子化変換係数の組を切換え部１５に供給する。
【００２５】
決定部１６では、各輪郭線分とそれに対応する線分との間の近似化エラーが推定される。この近似化エラーの推定は、各輪郭線分に対するエラーの組が符号化されるべきであるか、または受信端に伝送されるべきであるかに対する推定差分の大きさに基づいて行われる。
【００２６】
図７乃至図１１を参照すると、図１中の決定部１６における輪郭線分ＣＳと線分ＬＳとの間の近似化エラーを決定する多様な方法を説明するための模式図が各々示されている。
【００２７】
図７によれば、その推定差分は、両頂点Ｖk、Ｖk+1を結ぶ線分ＬＳの長さＬk、k+1によって定義される。ここで、長さＬk、k+1は、下記式によって計算される。Ｌk、k+1＝（（ｘk+1−ｘk）2＋（ｙk+1−ｙk）2）0.5
または、
Ｌk、k+1＝｜ｘk+1−ｘk｜＋｜ｙk+1−ｙk｜
ここで、ｘk及びｘk+1は頂点Ｖkの座標を、ｙk及びｙk+1は頂点Ｖk+1の座標を各々表す。
【００２８】
図８によれば、近似化エラーは、線分ＬＳ及びそれに対応する輪郭線分ＣＳによって取り囲まれた領域Ａk、k+1の面積を線分ＬＳの長さＬk、k+1で割り算した値として定義される。
【００２９】
図９によれば、近似化エラーは、両頂点Ｖk、Ｖk+1を結ぶ線分ＬＳ及び輪郭線分ＣＳによって取り囲まれた画素の数Ｐを、長さＬk、k+1で割り算した値として定義される。
【００３０】
図１０によれば、近似化エラーは、線分ＬＳから輪郭線分ＣＳ上の一番遠く離れている点までの距離ｄを長さＬk、k+1で割ることによって計算される。
【００３１】
図１１によれば、近似化エラーは、輪郭線分と、線分ＬＳ上のＮ個のサンプル点（例えば、Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４）との間の各距離の和（例えば、Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３及びＥ４）を長さＬk、k+1で割り算した値として定義される。
【００３２】
図１を再び参照すると、決定部１６は、図７乃至図１１に示した方法の１つによって求められた近似化エラーと予め定められた閾値ＴＨ′とを比較し、近似化エラーが閾値ＴＨ′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、切換え部１５に各々出力する。この切換え部１５は決定部１６からの選択信号に応じて、量子化部１４からの量子化変換係数の組を切換える。もし、切換え部１５が第１選択信号を受け取った場合は、量子化変換係数の組を統計的符号化器１８に伝送し、第２選択信号を受け取った場合には、量子化変換係数の組の統計的符号化器への伝送を阻止する。なお、決定部１６は、特許請求の範囲における「近似化エラー推定手段」及び「比較手段」に相当する。また、切換え部１５及び統計的符号化器１８は、特許請求の範囲における「第２符号化手段」に相当する。
【００３３】
統計的符号化器１８が切換え部１５からの量子化ＤＳＴ係数の組を受け取った場合、統計的符号化器１８は通常の統計的符号化法、例えば、ＶＬＣ（可変長符号化）技法を用いて、量子化変換係数の組を符号化した後、該量子化変換係数の組の統計的符号化データをＭＵＸ１９に供給する。このＭＵＸ１９は、頂点符号化器１７からの符号化頂点データ及び統計的符号化器１８からの統計的符号化データを伝送するため伝送器（図示せず）に供給する。
【００３４】
上述したように、本発明によると、輪郭線分に対するエラーの組に対する統計的符号化データは、輪郭線分とそれに対応する線分との間の推定近似化エラーが閾値ＴＨ′より大きいか否かによって適応的に伝送される。もし、推定近似化エラーが閾値ＴＨ′以下である場合、推定近似化エラーが無視できることを意味しているので、線分の頂点のみが符号化されて受信端のデコーダに伝送される。この時、輪郭線分は線分によって近似化される。輪郭線の符号化の際、画質を良好に保持したまま、伝送すべきデータの量を減らすことができる。
【００３５】
本発明の他の好適実施例においては、図１中の輪郭線符号化器２０は、切換え部１５がエラー検出部１２と変換部１３との間に設けられるように構成されてもよい。そのような例によれば、決定部１６からの選択信号の制御下で、エラー検出部１２からのエラーの組は変換部１３に供給される。
【００３６】
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。
【００３７】
【発明の効果】
従って、本発明によれば、近似化エラーを選択的に変換して輪郭線映像データを符号化することによって、伝送すべきデータの量をより一層減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の輪郭線符号化装置の概略的なブロック図。
【図２】多角近似化の過程を説明するための模式図。
【図３】多角近似化の過程を説明するための模式図。
【図４】多角近似化の過程を説明するための模式図。
【図５】多角近似化の過程を説明するための模式図。
【図６】Ａ及びＢからなり、各々、２つの頂点を結ぶ線分とそれに対応する輪郭線分の間のエラーを示す模式図。
【図７】本発明に基づいて、輪郭線分と線分との間の差分の決定方法を説明するための模式図。
【図８】本発明に基づいて、輪郭線分と線分との間の差分の決定方法を説明するための模式図。
【図９】本発明に基づいて、輪郭線分と線分との間の差分の決定方法を説明するための模式図。
【図１０】本発明に基づいて、輪郭線分と線分との間の差分の決定方法を説明するための模式図。
【図１１】本発明に基づいて、輪郭線分と線分との間の差分の決定方法を説明するための模式図。
【符号の説明】
１０  輪郭線
１１  多角近似化部
１２  エラー検出部
１３  変換部
１４  量子化部
１５  切換え部
１６  決定部
１７  頂点符号化器
１８  統計的符号化器
１９  マルチプレクサ（ＭＵＸ）
２０  輪郭線符号化器
【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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