(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ビデオ信号のビデオフレームに属する対象の輪郭イメージを適応的に符号化するのに用いられ、前記ビデオフレームは各々Ｋ×Ｌ個の画素を備える（Ｋ及びＬは正の整数）複数のブロックに分割され、輪郭に位置した複数の輪郭画素から構成されている輪郭イメージを符号化する方法において、
第１および第２輪郭符号化方法を用いて輪郭イメージを符号化することによって、符号化された第１輪郭データ及び符号化された第２輪郭データを供給するが、前記符号化された第１輪郭データは第２輪郭データに比べて輪郭イメージをより正確に表し得るようにする第１過程と、
前記複数のブロックのうち、その内部に１つまたはそれ以上の輪郭画素を備えている輪郭ブロックの数を検出する第２過程と、
前記輪郭ブロックの数を第１閾値と比較する第３過程と、
選択された輪郭画素における輪郭の曲率を計算してその平均曲率を決定する過程であって、選択された輪郭画素における輪郭の曲率は該当輪郭画素を経る２つの直線の間の角度差を表し、前記各々の直線は選択された輪郭画素とそれから輪郭線に沿って１つの方向へ一定な輪郭画素だけ離れている他の輪郭画素との間に引かれる、第４過程と、
前記平均曲率と第２閾値とを比較する第５過程と、
前記輪郭ブロックの数が第１閾値より小さく、平均曲率が第２閾値より大きいか同じ場合、符号化された第１輪郭データを選択し、そうでない場合、符号化された第２輪郭データを選択することによって、選択された符号化された輪郭データを符号化された輪郭イメージデータとして供給する第６過程とを含むことを特徴とする適応輪郭符号化方法。
【請求項２】
前記第１輪郭符号化方法は、チェーン符号化方法を用いることを特徴とする請求項１に記載の適応輪郭符号化方法。
【請求項３】
前記第２輪郭符号化方法は、多角形近似法とディスクリートサイン変換法を含むことを特徴とする請求項２に記載の適応輪郭符号化方法。
【請求項４】
前記平均曲率は次のように定義され、
【数１】
0003819482.tif 000003
ここで、ＣM:平均曲率
Ｍ：選択された輪郭画素の数
θi：選択された輪郭画素における曲率
を各々表すことを特徴とする請求項３に記載の適応輪郭符号化方法。
【請求項５】
ビデオ信号のビデオフレームに属する対象の輪郭イメージを適応的に符号化するのに用いられ、前記ビデオフレームは各々Ｋ×Ｌ個の画素を備える（Ｋ及びＬは正の整数）複数のブロックに分割され、輪郭に位置した複数の輪郭画素から構成されている輪郭イメージを符号化する方法において、
前記複数のブロックのうち、その内部に１つまたはそれ以上の輪郭画素を備えている輪郭ブロックの数を検出する第１過程と、
選択された輪郭画素における輪郭の曲率を計算してその平均曲率を決定する過程であって、選択された輪郭画素における輪郭の曲率は、該当輪郭画素を経る２つの直線の間の角度差を表し、前記各々の直線は選択された輪郭画素とそれから輪郭線に沿って１つの方向へ一定な輪郭画素だけ離れている他の輪郭画素との間に引かれる、第２過程と、
前記輪郭ブロックの数と平均曲率を第１および第２閾値と各々比較する第３過程と、
前記輪郭ブロックの数が第１閾値より小さく、平均曲率が第２閾値より大きいか同じ場合、第１輪郭符号化方法を用いて輪郭イメージを輪郭符号化する第４過程と、
前記輪郭ブロックの数が第１閾値より大きいか同じであり、または平均曲率が第２閾値より小さい場合、第２輪郭符号化方法を用いて輪郭イメージを輪郭符号化する第５過程を含んでおり、
前記第１輪郭符号化方法は、第２輪郭符号化方法に比べより正確に輪郭イメージを表すように選択されることを特徴とする適応輪郭符号化方法。
【請求項６】
前記第１輪郭符号化方法は、チェーン符号化方法を用いることを特徴とする請求項５に記載の適応輪郭符号化方法。
【請求項７】
前記第２輪郭符号化方法は、多角形近似法とディスクリートサイン変換法を含むことを特徴とする請求項６に記載の適応輪郭符号化方法。
【請求項８】
前記平均曲率は次のように定義され、
【数２】
0003819482.tif 000004
ここで、ＣM:平均曲率
Ｍ：選択された輪郭画素の数
θi：選択された輪郭画素における曲率
を各々表すことを特徴とする請求項７に記載の適応輪郭符号化方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はビデオ信号符号化方法に関し、特に、輪郭イメージの大きさや複雑度に従ってビデオ信号のビデオフレーム内の輪郭イメージを適応的に符号化する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、ビデオ電話、遠隔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ビデオシステムにおいて、ビデオフレーム信号は画素値と呼ばれるディジタルデータのシーケンスを含むため、各ビデオフレーム信号を規定するのに相当量のディジタルデータが必要である。
しかし、通常の伝送チャネルの使用可能な周波数帯域幅は制限されているため、特に、ビデオ電話のような低伝送ビデオ信号符号化／復号化システムにおいては、多様なデータ圧縮技法を通じて相当量のデータを減らす必要がある。
低伝送符号化システムにおいて、ビデオ信号を符号化するに用いる方法のうち、対象指向分析ー合成符号化技法（ｏｂｊｅｃｔ−ｏｒｉｅｎｔｅｄ  ａｎａｌｙｓｉｓ−ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ）と呼ばれるものがある。このような技法は、例えば、Ｍｉｃｈａｅｌ  Ｈｏｔｔｅｒの論文「Ｏｂｊｅｃｔ−ＯｒｉｅｎｔｅｄＡｎａｌｙｓｉｓ−Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ  Ｃｏｄｉｎｇ  Ｂａｓｅｄ  ｏｎ  Ｍｏｖｉｎｇ  Ｔｗｏ−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ  Ｏｂｊｅｃｔｓ」，Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｉｍａｇｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，２，Ｎｏ．４，ｐｐ．４０９−４２８（１９９０年１２月）に開示されている。そのような対象指向分析ー合成符号化技法によれば、入力ビデオイメージは対象（オブシェクト：ｏｂｊｅｃｔ）に分けられ、各対象の動き、輪郭、画素データを定義するための３つのセットのパラメータは相異なる符号化チャネルを通じて処理される。
対象の輪郭イメージの処理において、輪郭情報は対象の形状を解釈し合成するに重要である。輪郭情報を表すための通常の符号化方法の中の１つは、チェーン符号化法である。このチェーン符号化法によれば、輪郭情報の損失がないとしても、実際に大量のビット割当を要する不都合がある。
そのような問題を回避するため、輪郭情報を近似化するために、多角形近似及びＢースプライン近似（Ｂ−ｓｐｌｉｎｅ  ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｉｏｎ）のような幾つかの改善された技法が提案されてきた。Ｂースプライン近似技法は多角形近似方法に比べて輪郭をより正確に表し得るが、近似エラーを減らすに高い次元の多項式が必要である。従って、Ｂースプレイン近似技法を用いる場合、ビデオ符号化器の全体的な計算が複雑になる。
増加された計算の複雑性のような問題を解決するために提案された技法の中の１つは、多角形近似とＤＳＴ（ｄｉｓｃｒｅｔｅ  ｓｉｎｅ  ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：ディスクリートサイン（離散サイン）変換）を用いた輪郭符号化技法である。前記技法は本特許出願人の出願に係る出願中の日本国特許出願第２３０，４３９／９５に「輪郭近似方法」という名称で開示されている（１９９５年９月７日出願）。
しかし、複雑な輪郭イメージを扱う場合においては、前記した装置は、依然として元の輪郭イメージと相当な差を有する再生イメージを生成する場合がある。
【０００３】
【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、フレーム内の再生された輪郭イメージの特性を向上させるために、輪郭イメージの大きさと複雑度に基づくビデオ信号のビデオフレーム内の輪郭イメージを適応的に符号化する方法を提供することである。
【０００４】
【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、ビデオ信号のビデオフレームに属する対象の輪郭イメージを適応的に符号化するのに用いられ、前記ビデオフレームは各々Ｋ×Ｌ個の画素を備える（Ｋ及びＬは正の整数）複数のブロックに分割され、輪郭に位置した複数の輪郭画素から構成されている輪郭イメージを符号化する方法において、前記方法は、前記複数のブロックのうち、その内部に１つまたはそれ以上の輪郭画素を備えている輪郭ブロックの数を検出する第１過程と、選択された輪郭画素における輪郭の曲率を計算してその平均曲率を決定する過程であって、選択された輪郭画素における輪郭の曲率は該当輪郭画素を経る２つの直線の間の角度差を表し、前記各々の直線は選択された輪郭画素とそれから輪郭線に沿って１つの方向へ一定な輪郭画素だけ離れている他の輪郭画素との間に引かれる、第２過程と、前記輪郭ブロックの数と平均曲率を第１および第２閾値と各々比較する３過程と、前記輪郭ブロックの数が第１閾値より小さく、平均曲率が第２閾値より大きいか同じ場合、第１輪郭符号化方法を用いて輪郭線イメージを輪郭符号化する第４過程と、前記輪郭ブロックの数が第１閾値より大きいか同じであり、または平均曲率が第２閾値より小さい場合、第２輪郭符号化方法を用いて輪郭イメージを輪郭符号化する第５過程とを含んでおり、前記第１輪郭符号化方法は、第２輪郭符号化方法に比べより正確に輪郭イメージを表すように選択されることを特徴とする適応輪郭符号化方法が提供される。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適実施について図面を参照しながらより詳しく説明する。
図１には、ビデオ信号のビデオフレーム内の対象（オブジェクト）の輪郭イメージを適応的に符号化するための本発明の輪郭符号化装置１０のブロック図が示されている。
ビデオフレーム内の対象の輪郭イメージデータは、大きさ検出ユニット１１０、複雑度検出ユニット１３０、第１輪郭符号化ユニット２００及び第２輪郭符号化ユニット３００に並列に入力される。また、前記輪郭イメージデータは輪郭を構成する輪郭画素の位置情報を表す。
大きさ検出ユニット１１０において、ビデオフレームはＫ×Ｌ画素を有する複数のブロックに各々分けられ（Ｋ及びＬは正の整数）、その内部に１つまたはそれ以上の輪郭画素を有する輪郭ブロックの数が決定される。即ち、図２に示されたように、斜線からなる領域２０に位置した各ブロックはビデオフレーム４０内の輪郭３０と重なり、これは輪郭ブロックと見なされる。
その後、輪郭ブロックの数は第１比較ユニット１２０へ印加されて第１閾値ＴＨ１と比較される。その結果、その数が第１閾値ＴＨ１より大きいか同じである場合、即ち、輪郭イメージの大きさが大きいと判断される場合、第１比較ユニット１２０の出力はハイレベルの論理信号になり、そうでない場合、ローレベルの論理信号になる。
【０００６】
前記過程中、複雑度検出ユニット１３０は選択された輪郭画素における曲率を計算し、輪郭の平均曲率を決定する。
図３には、複雑度検出ユニット１３０で行われる曲率計算過程が例示的に説明されている。まず、１つの輪郭画素、例えば、Ｔ２はターゲット画素と選択され、輪郭上で両側へ、前記ターゲット画素のＮ番目、例えば、６番目に、隣接する輪郭画素、例えば、Ｔ１及びＴ３の２つが決定される。その後、ターゲット画素Ｔ２とその２つのＮ番目の隣接する輪郭画素Ｔ１及びＴ３を通過する２つの直線が引かれる。ターゲット画素Ｔ２を通過する前記２つの直線の間の角度差はターゲット画素Ｔ２における輪郭の曲率と定義される。本発明の好ましい実施例によれば、全ての輪郭画素をターゲット画素として選択して曲率を求める。しかし、計算上の負担を減らすために、全てのＰ番目（Ｐは１より大きい整数）輪郭画素がターゲット画素として選択され得、残りの画素に対する輪郭の曲率も前記のような方法で計算される。
全てのターゲット画素における輪郭の曲率が決定されれば、輪郭の平均曲率は次のように計算される。
【０００７】
【数３】
0003819482.tif 000002
ここで、ＣM:平均曲率
Ｍ：ターゲット画素の数
θi：各ターゲット画素における曲率
図１を再度参照すれば、第２比較ユニット１４０においては、前記複雑度検出ユニット１３０で決定された平均曲率ＣMが第２閾値ＴＨ２と比較される。比較の結果、平均曲率ＣMが第２閾値ＴＨ２より大きいか同じ場合、即ち、輪郭イメージが複雑である場合、第２比較ユニット１４０は制御ユニット１５０にローレベルの論理信号を供給し、そうでない場合、ハイレベルの論理信号を供給する。制御ユニット１５０においては、前記第１比較ユニット１２０及び第２比較ユニット１４０から伝達された信号が論理的に組み合わされ、前記２つの比較ユニット１２０と１４０からの信号が全てローレベルの論理信号、即ち、輪郭が小さく複雑である場合、スイッチングユニット４００にローレベルの制御信号を伝達し、そうでない場合、即ち、輪郭イメージが大きいか単純な場合にはハイレベルの制御信号をスイッチングユニット４００へ伝達する。
前記過程中、輪郭イメージ信号は第１輪郭符号化ユニット２００と第２輪郭符号化ユニット３００で符号化される。
特に、第１輪郭符号化ユニット２００においては輪郭イメージデータは、例えば、既存のチェーン符号化方法により第１符号化データとして符号化された後、スイッチングユニット４００へ印加される。前記では連続的な輪郭画素の間の方向ベクトルが符号化される。例えば、度々用いられるチェーン符号化方法においては、８つの方向ベクトルが３ビットコードワードに符号化される。典型的に、チェーン符号化においては一連のコードワードが始め（スタート）の輪郭画素アドレス情報の後に続く。
【０００８】
一方、第２輪郭符号化ユニット３００においては、輪郭イメージデータは例えば、多角形近似とＤＳＴにより符号化され、符号化されたデータは第２符号化データとしてスイッチングユニット４００へ伝達される。前記輪郭イメージデータは、まず多角形近似法により近似化され、元の輪郭イメージと近似化された輪郭イメージとの間のエラーはＤＳＴにより計算され、前記多角形近似の結果は、例えば、固定長さ符号により符号化され、ＤＳＴの結果は例えば、ＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ  Ｐｉｃｔｕｒｅ  Ｅｘｐｅｒｔｓ  Ｇｒｏｕｐ）の二進算術符号により符号化される。多角形近似とＤＳＴ技法については、前述した日本国特許出願番号第２３０，４３９／９５（１９９５年９月７日出願）に“輪郭近似方法”という名称で開示されている。これは、ここに取り入れられて参照される。
スイッチングユニット４００は、制御ユニット１５０から伝達された制御信号に応じて、符号化された輪郭イメージデータとして第１または第２符号化データを選択する。即ち、ローレベルの制御信号が印加される場合、第１符号化データが伝送路へ印加され、ハイレベルの制御信号が印加される場合、第２符号化データが伝達される。
その結果、ビデオフレームでより小さく複雑な輪郭イメージは、第１輪郭符号化ユニット２００でチェーン符号化方法により符号化され、より大きいか単純な輪郭イメージは第２輪郭符号化ユニット３００で多角形近似及びＤＳＴ符号化される。
上記において、本発明の特定の実施例について説明したが、本明細書に記載した特許請求の範囲を逸脱することなく、当業者は種々の変更を加え得ることは勿論である。
【０００９】
【発明の効果】
従って、本発明によれば、輪郭の大きさと複雑度によって適合な符号化方法を選択して輪郭を符号化することによって、輪郭イメージの特性を向上させ得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による輪郭符号化装置を示したブロック図である。
【図２】輪郭ブロックを定義するために例示的に示した図である。
【図３】曲率計算過程を説明するための例示的に示した図である。
【符号の説明】
１０  輪郭符号化装置
１１０  大きさ検出ユニット
１２０  第１比較ユニット
１３０  複雑度検出ユニット
１４０  第２比較ユニット
１５０  制御ユニット
２００  第１輪郭符号化ユニット
３００  第２輪郭符号化ユニット
４００  スイッチングユニット
【図１】
0003819482.tif 000005
【図２】
0003819482.tif 000006
【図３】
0003819482.tif 000007