JP3081383B2 - ３次元ボリュームデータの量子化方式 - Google Patents
３次元ボリュームデータの量子化方式Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は３次元ボリュームデータ
の量子化方式に関し、特に奥行き階層を有する３次元立
体画像表示用ボリュームデータの各階層のデータに対し
て量子化を行う方式に関するものである。
の量子化方式に関し、特に奥行き階層を有する３次元立
体画像表示用ボリュームデータの各階層のデータに対し
て量子化を行う方式に関するものである。
【０００２】３次元ボリュームデータとは、３次元立体
画像表示用データの１種であり、３次元空間内の各点が
値を持つものである。この画像データの現れ方により、
次の３つに分けることができる。
画像表示用データの１種であり、３次元空間内の各点が
値を持つものである。この画像データの現れ方により、
次の３つに分けることができる。
【０００３】被写体の表面のみならず、中身の画像デ
ータをも持つ場合：ＣＴスキャン等で得られた３次元画
像データは、被写体の中身まで透視するため中身の情報
を持っており、医療向けの画像データとして扱われるこ
とが多い。 被写体の表面のみの画像データを持つ場合：被写体の
画像データを、違う角度から複数台のカメラを用いて取
り込み、奥行き推定した場合。このため、被写体の中身
の画像データは無い（これは後述するようにヌル・デー
タ又はＮＵＬＬと称される）。 被写体を或る方向から見たときの表面の画像データだ
けを持つ場合：被写体の画像データを、或る角度から１
台又は複数台のカメラを用いて取り込み、奥行き推定し
た場合。このため、被写体をその方向から見たときの表
面の画像データのみが存在し、当然、中身の画像データ
は無く、ヌル・データである。
ータをも持つ場合：ＣＴスキャン等で得られた３次元画
像データは、被写体の中身まで透視するため中身の情報
を持っており、医療向けの画像データとして扱われるこ
とが多い。 被写体の表面のみの画像データを持つ場合：被写体の
画像データを、違う角度から複数台のカメラを用いて取
り込み、奥行き推定した場合。このため、被写体の中身
の画像データは無い（これは後述するようにヌル・デー
タ又はＮＵＬＬと称される）。 被写体を或る方向から見たときの表面の画像データだ
けを持つ場合：被写体の画像データを、或る角度から１
台又は複数台のカメラを用いて取り込み、奥行き推定し
た場合。このため、被写体をその方向から見たときの表
面の画像データのみが存在し、当然、中身の画像データ
は無く、ヌル・データである。
【０００４】このように、３次元ボリュームデータは奥
行き階層を有するため従来の２次元画像データと比較し
て種々の利用が期待されており、従ってその量子化方式
も最適なものとする必要がある。
行き階層を有するため従来の２次元画像データと比較し
て種々の利用が期待されており、従ってその量子化方式
も最適なものとする必要がある。
【０００５】
【従来の技術】図１０は従来から良く知られている画像
データの符号化方式をブロック図で示したものであり、
まず、画面（空間）のデータをブロック（立方体）に区
切って入力する。この入力データを量子化を含まない符
号化部１０で直交変換、ＤＰＣＭ、或いはＶＱ＋ＳＱ等
の前処理を行った後、量子化器（Ｑ）１１で量子化を行
う。この量子化後の値は量子化番号となり、この量子化
番号が更に可変長符号化部（ＶＬＣ）１２で可変長符号
化され、伝送路（図示せず）の混み具合に依って或る時
間だけバッファ１３にバッファ残量として溜まり、伝送
される。
データの符号化方式をブロック図で示したものであり、
まず、画面（空間）のデータをブロック（立方体）に区
切って入力する。この入力データを量子化を含まない符
号化部１０で直交変換、ＤＰＣＭ、或いはＶＱ＋ＳＱ等
の前処理を行った後、量子化器（Ｑ）１１で量子化を行
う。この量子化後の値は量子化番号となり、この量子化
番号が更に可変長符号化部（ＶＬＣ）１２で可変長符号
化され、伝送路（図示せず）の混み具合に依って或る時
間だけバッファ１３にバッファ残量として溜まり、伝送
される。
【０００６】そして、量子化値計算部１４ではバッファ
１３の残量に従って量子化器１１の量子化値を計算し
て、複数の量子化器の内から対応する量子化器を選択す
ると共にこの量子化値を受信側に伝送する。
１３の残量に従って量子化器１１の量子化値を計算し
て、複数の量子化器の内から対応する量子化器を選択す
ると共にこの量子化値を受信側に伝送する。
【０００７】このバッファ１３の残量と量子化値との関
係を概略的に説明すると、伝送路のビットレートが一定
の場合、発生情報量が大きければ、バッファ１３の残量
は多くなる。従って、バッファ１３の残量の増大を防ぐ
ために、粗い量子化器（パラメータ）を選択するよう量
子化値を計算して制御をかける。逆に、発生情報量が少
なければ、バッファ１３の残量は少なくなるので、バッ
ファ１３の残量の底割れを防ぐために、細かい量子化器
（パラメータ）を選択するよう量子化値を計算して制御
をかける。
係を概略的に説明すると、伝送路のビットレートが一定
の場合、発生情報量が大きければ、バッファ１３の残量
は多くなる。従って、バッファ１３の残量の増大を防ぐ
ために、粗い量子化器（パラメータ）を選択するよう量
子化値を計算して制御をかける。逆に、発生情報量が少
なければ、バッファ１３の残量は少なくなるので、バッ
ファ１３の残量の底割れを防ぐために、細かい量子化器
（パラメータ）を選択するよう量子化値を計算して制御
をかける。
【０００８】更に具体的に説明すると、上記のような量
子化値を計算する方式として公知のものは、以下の３つ
が代表的である。
子化値を計算する方式として公知のものは、以下の３つ
が代表的である。
【０００９】(1) 伝送路が一定ビットレートの場合（Ｃ
ＣＩＴＴ標準Ｈ．２６１）：送信側からのデータ出力バ
ッファの残量をパラメータとして量子化値を決定する方
法であり、Ｈ．261 のリファレンスモデルＲＭ８では、
量子化値を以下の式で決定している。 量子化値Ｑ＝２×ＩＮＴ（ＢＵＦＦ／（２００×ｑ））
＋２ 式(1) 尚、ＢＵＦＦはバッファ１３の残量、即ちバッファ１３
の中に残っているビット数、ｑは伝送路ビットレート
（ｑ×６４kbps）である。この式は、情報量が多く発生
してバッファ１３の残量ＢＵＦＦが増えると量子化値も
大きくなって、以後の発生情報量が低く抑えられるフィ
ードバック制御を表している。
ＣＩＴＴ標準Ｈ．２６１）：送信側からのデータ出力バ
ッファの残量をパラメータとして量子化値を決定する方
法であり、Ｈ．261 のリファレンスモデルＲＭ８では、
量子化値を以下の式で決定している。 量子化値Ｑ＝２×ＩＮＴ（ＢＵＦＦ／（２００×ｑ））
＋２ 式(1) 尚、ＢＵＦＦはバッファ１３の残量、即ちバッファ１３
の中に残っているビット数、ｑは伝送路ビットレート
（ｑ×６４kbps）である。この式は、情報量が多く発生
してバッファ１３の残量ＢＵＦＦが増えると量子化値も
大きくなって、以後の発生情報量が低く抑えられるフィ
ードバック制御を表している。
【００１０】(2) 上記の方式(1) と画像の性質を考慮し
て量子化する場合（ＩＳＯ標準ＭＰＥＧ２）：方式(1)
（厳密には方式(1) を変形したもの）に視覚特性を考慮
して量子化値を計算する。即ち、ブロックの分散を計算
し、既に量子化済のブロックの分散をも用いてパラメー
タとし、細かい模様の部分（分散値が大きい）では量子
化値を大きくし、平坦な模様の部分（分散値が小さい）
では量子化値を小さくするように計算する。
て量子化する場合（ＩＳＯ標準ＭＰＥＧ２）：方式(1)
（厳密には方式(1) を変形したもの）に視覚特性を考慮
して量子化値を計算する。即ち、ブロックの分散を計算
し、既に量子化済のブロックの分散をも用いてパラメー
タとし、細かい模様の部分（分散値が大きい）では量子
化値を大きくし、平坦な模様の部分（分散値が小さい）
では量子化値を小さくするように計算する。
【００１１】(3) 伝送路が可変ビットレートの場合：Ａ
ＴＭ等の場合、量子化値を一定にし、情報がバースト的
に発生しても、パケット伝送を行うので上記の方式(1),
(2) のように一定伝送ビットレートで制御を行う必要は
ない。但し、この場合でも、画質を保持しつつ効率的な
符号化（量子化）方式が望まれる。
ＴＭ等の場合、量子化値を一定にし、情報がバースト的
に発生しても、パケット伝送を行うので上記の方式(1),
(2) のように一定伝送ビットレートで制御を行う必要は
ない。但し、この場合でも、画質を保持しつつ効率的な
符号化（量子化）方式が望まれる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来方式
では、入力データが奥行き階層を有する３次元ボリュー
ムデータであってもその奥行き階層方向に対しては量子
化器は一定であった。つまり、視覚特性上重要な意味を
持つ（空間の手前と奥に物体がある場合、手前の物体に
視線が集中する）手前の空間と奥の空間の量子化値を変
えなかったため、情報量が増大してしまうと共に符号化
効率も低いという問題があった。
では、入力データが奥行き階層を有する３次元ボリュー
ムデータであってもその奥行き階層方向に対しては量子
化器は一定であった。つまり、視覚特性上重要な意味を
持つ（空間の手前と奥に物体がある場合、手前の物体に
視線が集中する）手前の空間と奥の空間の量子化値を変
えなかったため、情報量が増大してしまうと共に符号化
効率も低いという問題があった。
【００１３】従って本発明は、奥行き階層を有する３次
元立体画像表示用ボリュームデータの各階層のデータに
対して量子化を行う方式において、情報量の削減と符号
化効率の向上を図ることを目的とする。
元立体画像表示用ボリュームデータの各階層のデータに
対して量子化を行う方式において、情報量の削減と符号
化効率の向上を図ることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段及び作用】上記の目的を達
成するため、本発明に係る３次元ボリュームデータの量
子化方式においては、図１に原理的に示すように、量子
化を含まない符号化を施した奥行き階層を有する３次元
ボリュームデータの各階層のデータに対して量子化を行
う量子化部１−１〜１−Ｋと、各量子化部１−１〜１−
Ｋの出力信号をまとめて可変長符号化する可変長符号化
部２と、該可変長符号化部２の出力信号を一旦蓄積し伝
送路の状態に応じて出力するバッファ３と、該バッファ
３の残量から代表量子化値Ｑを計算する代表量子化値計
算部４と、該代表量子化値Ｑから、見る者から見て手前
の画像の量子化値を小さくし奥の画像の量子化値を大き
くするように各量子化値Ｑ1 〜ＱK を計算して各量子化
部１−１〜１−Ｋに与えると共に受信側に伝送する量子
化値計算部５と、を備えている。
成するため、本発明に係る３次元ボリュームデータの量
子化方式においては、図１に原理的に示すように、量子
化を含まない符号化を施した奥行き階層を有する３次元
ボリュームデータの各階層のデータに対して量子化を行
う量子化部１−１〜１−Ｋと、各量子化部１−１〜１−
Ｋの出力信号をまとめて可変長符号化する可変長符号化
部２と、該可変長符号化部２の出力信号を一旦蓄積し伝
送路の状態に応じて出力するバッファ３と、該バッファ
３の残量から代表量子化値Ｑを計算する代表量子化値計
算部４と、該代表量子化値Ｑから、見る者から見て手前
の画像の量子化値を小さくし奥の画像の量子化値を大き
くするように各量子化値Ｑ1 〜ＱK を計算して各量子化
部１−１〜１−Ｋに与えると共に受信側に伝送する量子
化値計算部５と、を備えている。
【００１５】即ち、量子化を含まない符号化を施した奥
行き階層を有する３次元ボリュームデータの各階層のデ
ータに対して量子化部１−１〜１−Ｋで量子化を行い、
その各量子化出力信号を可変長符号化部２で可変長符号
化した後、バッファ３に送る。
行き階層を有する３次元ボリュームデータの各階層のデ
ータに対して量子化部１−１〜１−Ｋで量子化を行い、
その各量子化出力信号を可変長符号化部２で可変長符号
化した後、バッファ３に送る。
【００１６】このとき、手前から奥行きに対してバッフ
ァはただ１個だけであり、その残量により代表となる量
子化値Ｑを代表量子化値計算部４で計算する。代表量子
化値Ｑを計算の後、この代表量子化値Ｑを用いて量子化
値計算部５が手前から奥行きまでの各量子化値Ｑ1 〜Ｑ
K を計算して各量子化部１−１〜１−Ｋに与えると共に
受信側に伝送する。
ァはただ１個だけであり、その残量により代表となる量
子化値Ｑを代表量子化値計算部４で計算する。代表量子
化値Ｑを計算の後、この代表量子化値Ｑを用いて量子化
値計算部５が手前から奥行きまでの各量子化値Ｑ1 〜Ｑ
K を計算して各量子化部１−１〜１−Ｋに与えると共に
受信側に伝送する。
【００１７】更に本発明に係る３次元ボリュームデータ
の量子化方式においては、図２に原理的に示すように、
量子化を含まない符号化を施した奥行き階層を有する３
次元ボリュームデータの各階層のデータに対して量子化
を行う量子化部１−１〜１−Ｋと、各量子化部１−１〜
１−Ｋの出力信号をそれぞれ可変長符号化する可変長符
号化部２−１〜２−Ｋと、該可変長符号化部２−１〜２
−Ｋの各出力信号を一旦蓄積し伝送路の状態に応じて出
力するバッファ３−１〜３−Ｋと、該バッファ３−１〜
３−Ｋの内の見る者から見て最も手前の画像に対応する
バッファ３−１の残量から対応する量子化部１−１のた
めの量子化値を代表量子化値Ｑ1 として計算して与える
代表量子化値計算部４０と、該代表量子化値Ｑ1 によ
り、見る者から見て手前の画像の量子化値を小さくし奥
の画像の量子化値を大きくするように他の量子化部１−
２〜１−Ｋのための各量子化値Ｑ2 〜ＱK を計算して与
えると共に受信側に伝送する量子化値計算部５０と、を
備えている。
の量子化方式においては、図２に原理的に示すように、
量子化を含まない符号化を施した奥行き階層を有する３
次元ボリュームデータの各階層のデータに対して量子化
を行う量子化部１−１〜１−Ｋと、各量子化部１−１〜
１−Ｋの出力信号をそれぞれ可変長符号化する可変長符
号化部２−１〜２−Ｋと、該可変長符号化部２−１〜２
−Ｋの各出力信号を一旦蓄積し伝送路の状態に応じて出
力するバッファ３−１〜３−Ｋと、該バッファ３−１〜
３−Ｋの内の見る者から見て最も手前の画像に対応する
バッファ３−１の残量から対応する量子化部１−１のた
めの量子化値を代表量子化値Ｑ1 として計算して与える
代表量子化値計算部４０と、該代表量子化値Ｑ1 によ
り、見る者から見て手前の画像の量子化値を小さくし奥
の画像の量子化値を大きくするように他の量子化部１−
２〜１−Ｋのための各量子化値Ｑ2 〜ＱK を計算して与
えると共に受信側に伝送する量子化値計算部５０と、を
備えている。
【００１８】この場合には、奥行き階層を有する３次元
ボリュームデータの各階層のデータに対して量子化部１
−１〜１−Ｋで量子化を行い、その各量子化出力信号を
それぞれに対応した可変長符号化部２−１〜２−Ｋで可
変長符号化した後、やはり対応したバッファ３−１〜３
−Ｋに送る。
ボリュームデータの各階層のデータに対して量子化部１
−１〜１−Ｋで量子化を行い、その各量子化出力信号を
それぞれに対応した可変長符号化部２−１〜２−Ｋで可
変長符号化した後、やはり対応したバッファ３−１〜３
−Ｋに送る。
【００１９】そして、今度は見る者から見て最も手前の
画像に対応するバッファ３−１の残量により代表となる
量子化値Ｑ1 を代表量子化値計算部４０で計算して対応
する量子化部１−１に与える。
画像に対応するバッファ３−１の残量により代表となる
量子化値Ｑ1 を代表量子化値計算部４０で計算して対応
する量子化部１−１に与える。
【００２０】また、量子化値計算部５０は代表量子化値
Ｑ1 を受けて手前から奥行きまでの各量子化値Ｑ2 〜Ｑ
K を計算して各量子化部１−２〜１−Ｋに与えると共に
受信側に伝送する。
Ｑ1 を受けて手前から奥行きまでの各量子化値Ｑ2 〜Ｑ
K を計算して各量子化部１−２〜１−Ｋに与えると共に
受信側に伝送する。
【００２１】このように、本発明では、見る者から見て
手前の画像の量子化値を小さく、即ち細かく量子化し、
奥の方の画像の量子化値を大きく、即ち粗く量子化する
ことにより、目立ちやすい手前の画像をより細かく量子
化でき、見た目の視覚特性の向上を図っている。
手前の画像の量子化値を小さく、即ち細かく量子化し、
奥の方の画像の量子化値を大きく、即ち粗く量子化する
ことにより、目立ちやすい手前の画像をより細かく量子
化でき、見た目の視覚特性の向上を図っている。
【００２２】尚、上記の場合、量子化値計算部５は、該
代表量子化値、画像の分散、値が存在し得ないデータの
数、及び奥行き画像の深さ、をパラメータとして各階層
での量子化値を計算することができる。
代表量子化値、画像の分散、値が存在し得ないデータの
数、及び奥行き画像の深さ、をパラメータとして各階層
での量子化値を計算することができる。
【００２３】また、上記の代表量子化値Ｑ，Ｑ1 のみを
受信側に伝送し、量子化値計算部５，５０が該代表量子
化値Ｑ，Ｑ1 に基づいて奥行き方向の量子化値の変化量
を一定として各量子化値を計算して各量子化部１−１〜
１−Ｋ（量子化値計算部５０の場合には１−２〜１−
Ｋ）に与え、受信側に伝送しないようにすることもでき
る。
受信側に伝送し、量子化値計算部５，５０が該代表量子
化値Ｑ，Ｑ1 に基づいて奥行き方向の量子化値の変化量
を一定として各量子化値を計算して各量子化部１−１〜
１−Ｋ（量子化値計算部５０の場合には１−２〜１−
Ｋ）に与え、受信側に伝送しないようにすることもでき
る。
【００２４】更に、量子化値計算部５，５０は奥行き方
向の量子化値の変化量を伝送せずに受信側でも共有でき
るように、各階層における過去のバッファ残量及び過去
の量子化値をパラメータとして各階層での量子化値を決
定することができる。
向の量子化値の変化量を伝送せずに受信側でも共有でき
るように、各階層における過去のバッファ残量及び過去
の量子化値をパラメータとして各階層での量子化値を決
定することができる。
【００２５】更に、伝送路が可変ビットレートのとき、
バッファ３（３−１，３−ｋ）は不必要な非フィードバ
ック形となり、代表量子化値計算部４，４０は、該代表
量子化値Ｑを一定として伝送せず、該代表量子化値Ｑに
基づいて該量子化値計算部５，５０が各量子化値を計算
して伝送することも可能である。
バッファ３（３−１，３−ｋ）は不必要な非フィードバ
ック形となり、代表量子化値計算部４，４０は、該代表
量子化値Ｑを一定として伝送せず、該代表量子化値Ｑに
基づいて該量子化値計算部５，５０が各量子化値を計算
して伝送することも可能である。
【００２６】
【実施例】実施例（その１）：図３は図１に示した本発
明に係る３次元ボリュームデータの量子化方式における
代表量子化値計算部４及び量子化値計算部５の実施例に
おける計算アルゴリズムを示し、図４は図３のアルゴリ
ズムを実現するハードウェアを示しており、以下、図３
及び図４により代表量子化値計算と量子化値計算の実施
例を図１に関して説明する。尚、この実施例では代表量
子化値Ｑのみ伝送を行い、各奥行き方向の画像の量子化
値の変化量を一定としている。
明に係る３次元ボリュームデータの量子化方式における
代表量子化値計算部４及び量子化値計算部５の実施例に
おける計算アルゴリズムを示し、図４は図３のアルゴリ
ズムを実現するハードウェアを示しており、以下、図３
及び図４により代表量子化値計算と量子化値計算の実施
例を図１に関して説明する。尚、この実施例では代表量
子化値Ｑのみ伝送を行い、各奥行き方向の画像の量子化
値の変化量を一定としている。
【００２７】まず、バッファ３の残量をＢとして代表量
子化値Ｑの値を計算するものとし、各奥行き階層の代表
量子化値Ｑに対する変化比率をＸn ＝Ｘ1 ，…，ＸK と
する（図３のステップＳ１）。
子化値Ｑの値を計算するものとし、各奥行き階層の代表
量子化値Ｑに対する変化比率をＸn ＝Ｘ1 ，…，ＸK と
する（図３のステップＳ１）。
【００２８】代表量子化値Ｑの計算は、上述した式(1)
に基づきＣＣＩＴＴ標準Ｈ．２６１の量子化値計算方法
を採用して行われる（ステップＳ２）。
に基づきＣＣＩＴＴ標準Ｈ．２６１の量子化値計算方法
を採用して行われる（ステップＳ２）。
【００２９】そして、例えば、或る立体画像において奥
行き方向のブロック数が「８」である場合には、Ｘ1 ＝
０．７，Ｘ2 ＝０．８，Ｘ3 ＝０．９，Ｘ4 ＝１．０，
Ｘ5＝１．０，Ｘ6 ＝１．１，Ｘ7 ＝１．２，Ｘ8 ＝
１．３のように設定し、Ｘの平均値は１となるようにす
る（ステップＳ３）。
行き方向のブロック数が「８」である場合には、Ｘ1 ＝
０．７，Ｘ2 ＝０．８，Ｘ3 ＝０．９，Ｘ4 ＝１．０，
Ｘ5＝１．０，Ｘ6 ＝１．１，Ｘ7 ＝１．２，Ｘ8 ＝
１．３のように設定し、Ｘの平均値は１となるようにす
る（ステップＳ３）。
【００３０】また、各奥行き方向の画像の量子化値Ｑn
＝Ｑ×Ｘn (n=1〜K であり、以下同様) とし（ステップ
Ｓ４）、この回路ブロック図が図４に示されている。こ
れは、代表量子化値Ｑに、乗算器を用いて一定の変化率
Ｘn を乗算して各Ｑn を計算した簡単なものである。
＝Ｑ×Ｘn (n=1〜K であり、以下同様) とし（ステップ
Ｓ４）、この回路ブロック図が図４に示されている。こ
れは、代表量子化値Ｑに、乗算器を用いて一定の変化率
Ｘn を乗算して各Ｑn を計算した簡単なものである。
【００３１】尚、上記の図３及び図４の実施例は図２に
おける代表量子化値計算部４０及び量子化値計算部５０
においても、一番手前の量子化値Ｑ1 を用いるか、代表
量子化値Ｑを用いるかの違いが有るだけで、その他は共
通である。
おける代表量子化値計算部４０及び量子化値計算部５０
においても、一番手前の量子化値Ｑ1 を用いるか、代表
量子化値Ｑを用いるかの違いが有るだけで、その他は共
通である。
【００３２】実施例（その２）：図５は図１に示した本
発明に係る３次元ボリュームデータの量子化方式におけ
る代表量子化値計算部４及び量子化値計算部５の別の実
施例における計算アルゴリズムを示し、図６〜図７は図
５のアルゴリズムを実現するハードウェアを示してお
り、以下、図５〜図７により代表量子化値計算と量子化
値計算の実施例を図１に関して説明する。尚、この実施
例では代表量子化値は送信側において単なるパラメータ
としてのみ用い、各奥行きの量子化値Ｑ1 〜ＱK の伝送
を行う。従って画像の性質毎に各奥行きの量子化値の変
化量が変動することとなる。
発明に係る３次元ボリュームデータの量子化方式におけ
る代表量子化値計算部４及び量子化値計算部５の別の実
施例における計算アルゴリズムを示し、図６〜図７は図
５のアルゴリズムを実現するハードウェアを示してお
り、以下、図５〜図７により代表量子化値計算と量子化
値計算の実施例を図１に関して説明する。尚、この実施
例では代表量子化値は送信側において単なるパラメータ
としてのみ用い、各奥行きの量子化値Ｑ1 〜ＱK の伝送
を行う。従って画像の性質毎に各奥行きの量子化値の変
化量が変動することとなる。
【００３３】まず、バッファ残量をＢ、代表量子化値を
Ｑ、一番手前の画面の立方体（ブロック）の分散の平均
がＶ1 でヌル・データ（物体の中身や裏側など情報が存
在しない画素）の数がＮ1 、…、一番奥の画面の立方体
（ブロック）の分散の平均がＶn でヌル・データの数Ｎ
n とし、階層数をＫとする（ステップＳ１１）。
Ｑ、一番手前の画面の立方体（ブロック）の分散の平均
がＶ1 でヌル・データ（物体の中身や裏側など情報が存
在しない画素）の数がＮ1 、…、一番奥の画面の立方体
（ブロック）の分散の平均がＶn でヌル・データの数Ｎ
n とし、階層数をＫとする（ステップＳ１１）。
【００３４】この後、図３のステップ２と同様に代表量
子化値Ｑを計算する（ステップＳ１２）。
子化値Ｑを計算する（ステップＳ１２）。
【００３５】上記の分散Ｖ1 〜ＶK の個々の計算値Ｖn
は、公知の通り、また図６に示すように、スキャンコン
バータ２０から出力された各階層毎の平面の画素配列Ｃ
n(i)とその平均値Ｃn'との２乗誤差（Ｃn(i)−Ｃn'）2
の累積をヌル・データでない計算画素数で割った平均値
である（ステップＳ１３）。このヌル・データの部分は
情報が無いため分散の計算には入れない。
は、公知の通り、また図６に示すように、スキャンコン
バータ２０から出力された各階層毎の平面の画素配列Ｃ
n(i)とその平均値Ｃn'との２乗誤差（Ｃn(i)−Ｃn'）2
の累積をヌル・データでない計算画素数で割った平均値
である（ステップＳ１３）。このヌル・データの部分は
情報が無いため分散の計算には入れない。
【００３６】次に評価関数ＮＵn の値を計算するが、こ
のＮＵn の意味は、分散Ｖn が小さいほどブロックは平
坦な画像となってＮＵn は小さくなり、また、ヌル・デ
ータの数Ｎn が多いほど伝送する画素数は少なく（伝送
する場合でも比較的平坦部と見なされる）やはりＮＵn
は小さくなることを示すためである。
のＮＵn の意味は、分散Ｖn が小さいほどブロックは平
坦な画像となってＮＵn は小さくなり、また、ヌル・デ
ータの数Ｎn が多いほど伝送する画素数は少なく（伝送
する場合でも比較的平坦部と見なされる）やはりＮＵn
は小さくなることを示すためである。
【００３７】従って、評価関数ＮＵn は（Ｖn ＋１）
Ｎ’／（Ｎn ＋１）（Ｎ’はヌル・データＮn の平均
値）となり（ステップＳ１３）、この評価関数が大きい
ほど量子化器は粗く（量子化値は大きく）、小さいほど
量子化器は細かく（量子化値は小さく）設定されるべき
である。
Ｎ’／（Ｎn ＋１）（Ｎ’はヌル・データＮn の平均
値）となり（ステップＳ１３）、この評価関数が大きい
ほど量子化器は粗く（量子化値は大きく）、小さいほど
量子化器は細かく（量子化値は小さく）設定されるべき
である。
【００３８】更に、全ての評価関数Ｕn の平均値Ｕ’と
して、第２の評価関数Ｘn を定める（ステップＳ１３）
と、この式の原型は公知であるが、実は代表量子化値Ｑ
を１／ａ〜ａ倍に連続的に変える目的で使われる。
して、第２の評価関数Ｘn を定める（ステップＳ１３）
と、この式の原型は公知であるが、実は代表量子化値Ｑ
を１／ａ〜ａ倍に連続的に変える目的で使われる。
【００３９】このパラメータａの求め方については図７
に示されており、奥行きが大きいほど大きくする。すな
わち、奥行き方向のブロック数Ｋとし、現在の奥行きが
ｎブロック目とすると、ａn ＝１＋２×ｎ／Ｋとする。
に示されており、奥行きが大きいほど大きくする。すな
わち、奥行き方向のブロック数Ｋとし、現在の奥行きが
ｎブロック目とすると、ａn ＝１＋２×ｎ／Ｋとする。
【００４０】このａを用いて最終的な変化率に関する評
価関数Ｘn を求めるが、奥行きｎがＫ／２以下で半分よ
り手前側の階層についてＸn が１より大きい場合（ステ
ップＳ１４）には、Ｘ＝１とし（ステップＳ１５）て計
算上は量子化値を粗くすべきところであるが、手前の画
面に近いところであるので、強制的に変化率Ｘn を
“１”に細かくしてしまう。従って、手前半分の階層で
は量子化値は“１”以下となる。
価関数Ｘn を求めるが、奥行きｎがＫ／２以下で半分よ
り手前側の階層についてＸn が１より大きい場合（ステ
ップＳ１４）には、Ｘ＝１とし（ステップＳ１５）て計
算上は量子化値を粗くすべきところであるが、手前の画
面に近いところであるので、強制的に変化率Ｘn を
“１”に細かくしてしまう。従って、手前半分の階層で
は量子化値は“１”以下となる。
【００４１】また、奥行きｎがＫ／２以上でＸが１より
小さい場合（ステップＳ１６）には、Ｘ＝１としてリミ
ッタをかける（ステップＳ１７）。これは、計算上は量
子化値を細かくすべきであるが、手前の画面に遠いとこ
ろであるので、強制的に変化率Ｘn を“１”に粗くして
しまう。従って、後ろ半分の階層では量子化値は“１”
以上となる。
小さい場合（ステップＳ１６）には、Ｘ＝１としてリミ
ッタをかける（ステップＳ１７）。これは、計算上は量
子化値を細かくすべきであるが、手前の画面に遠いとこ
ろであるので、強制的に変化率Ｘn を“１”に粗くして
しまう。従って、後ろ半分の階層では量子化値は“１”
以上となる。
【００４２】尚、これらのステップＳ１４〜Ｓ１７は、
図６のリミッタ（ＬＩＭ）２１−１〜２１−Ｋで行われ
る。
図６のリミッタ（ＬＩＭ）２１−１〜２１−Ｋで行われ
る。
【００４３】そして、各量子化値Ｑ１〜ＱK を、代表値
Ｑ×Ｘ１〜Ｑ×ＸK として求める（ステップＳ１８）。
Ｑ×Ｘ１〜Ｑ×ＸK として求める（ステップＳ１８）。
【００４４】このようにして、量子化値計算部５では、
代表量子化値、画像の分散、値が存在し得ないデータの
数、及び奥行き画像の深さ、をパラメータとして各階層
での量子化値を適応的に計算している。
代表量子化値、画像の分散、値が存在し得ないデータの
数、及び奥行き画像の深さ、をパラメータとして各階層
での量子化値を適応的に計算している。
【００４５】尚、上記の図６及び図７の実施例も図２に
おける代表量子化値計算部４０及び量子化値計算部５０
において、一番手前の量子化値Ｑ1 を用いるか、代表量
子化値Ｑを用いるかの違いが有るだけで、その他は共通
である。
おける代表量子化値計算部４０及び量子化値計算部５０
において、一番手前の量子化値Ｑ1 を用いるか、代表量
子化値Ｑを用いるかの違いが有るだけで、その他は共通
である。
【００４６】実施例（その３）：図８は図１に示した本
発明に係る３次元ボリュームデータの量子化方式におけ
る代表量子化値計算部４及び量子化値計算部５の別の実
施例における計算アルゴリズムを示し、図９は図８のア
ルゴリズムを実現するハードウェアを示しており、以
下、図８〜図９により代表量子化値計算と量子化値計算
の実施例を図１に関して説明する。尚、この実施例では
代表量子化値Ｑのみの伝送を行い、各奥行きの量子化値
の変化量は変動するものとなっている。
発明に係る３次元ボリュームデータの量子化方式におけ
る代表量子化値計算部４及び量子化値計算部５の別の実
施例における計算アルゴリズムを示し、図９は図８のア
ルゴリズムを実現するハードウェアを示しており、以
下、図８〜図９により代表量子化値計算と量子化値計算
の実施例を図１に関して説明する。尚、この実施例では
代表量子化値Ｑのみの伝送を行い、各奥行きの量子化値
の変化量は変動するものとなっている。
【００４７】まず、代表量子化値をＱ、各奥行きの過去
の（１フレーム前の）情報量（バッファ残量と等価）を
Ｂn ＝Ｂ1 〜ＢK としカウンタ３０でカウントするもの
とする。また、過去の符号化済の量子化値をＱn ＝Ｑ１
〜ＱK とする。このような過去のバッファ残量及び量子
化値は、メモリ（図示せず）に記憶しておけばよく、受
信側でもカウント可能である。また、代表量子化値Ｑを
１／ａ〜ａ倍に連続的に変えるために、パラメータａを
上記と同様にａn ＝１＋２×ｎ／Ｋとする（ステップＳ
２１）。
の（１フレーム前の）情報量（バッファ残量と等価）を
Ｂn ＝Ｂ1 〜ＢK としカウンタ３０でカウントするもの
とする。また、過去の符号化済の量子化値をＱn ＝Ｑ１
〜ＱK とする。このような過去のバッファ残量及び量子
化値は、メモリ（図示せず）に記憶しておけばよく、受
信側でもカウント可能である。また、代表量子化値Ｑを
１／ａ〜ａ倍に連続的に変えるために、パラメータａを
上記と同様にａn ＝１＋２×ｎ／Ｋとする（ステップＳ
２１）。
【００４８】この後、図３のステップ２と同様に代表量
子化値Ｑを計算する（ステップＳ２２）。
子化値Ｑを計算する（ステップＳ２２）。
【００４９】次に、Ｂ1 〜ＢK の平均値をＢ’とし、Ｑ
1 〜ＱK の平均値をＱ’とする（ステップＳ２３）。
1 〜ＱK の平均値をＱ’とする（ステップＳ２３）。
【００５０】次に、評価関数Ｕn ＝（Ｂn ／Ｂ’）×
（Ｑn ／Ｑ’）を求めるが、この評価関数Ｕn は、発生
情報量の平均値より大きいほど、また、代表量子化値Ｑ
より過去の符号化済の量子化値の方が大きいほど、現在
の量子化値は代表量子化値より大きくすべきであるとい
う意味であり、符号化のし易さを示すパラメータであ
る。そして、この評価関数Ｕn の平均値Ｕ' を求めてお
く（ステップＳ２４）。
（Ｑn ／Ｑ’）を求めるが、この評価関数Ｕn は、発生
情報量の平均値より大きいほど、また、代表量子化値Ｑ
より過去の符号化済の量子化値の方が大きいほど、現在
の量子化値は代表量子化値より大きくすべきであるとい
う意味であり、符号化のし易さを示すパラメータであ
る。そして、この評価関数Ｕn の平均値Ｕ' を求めてお
く（ステップＳ２４）。
【００５１】上記の評価関数Ｕn と平均値Ｕ’とパラメ
ータａとを用いて最終的な評価関数Ｘn を上記の図５の
実施例と同様にして求める（ステップＳ２５）。
ータａとを用いて最終的な評価関数Ｘn を上記の図５の
実施例と同様にして求める（ステップＳ２５）。
【００５２】そして、奥行きｎがＫ／２以下でＸn が１
より大きい場合（ステップＳ２６）には、Ｘ＝１とし
（ステップＳ２７）て強制的に変化率Ｘn を“１”に
し、また、奥行きｎがＫ／２以上でＸが１より小さい場
合（ステップＳ２８）には、Ｘ＝１としてリミッタをか
ける（ステップＳ２７）。これは、図５の場合と同様に
図６のリミッタ（ＬＩＭ）４０−１〜４０−Ｋで行われ
る。
より大きい場合（ステップＳ２６）には、Ｘ＝１とし
（ステップＳ２７）て強制的に変化率Ｘn を“１”に
し、また、奥行きｎがＫ／２以上でＸが１より小さい場
合（ステップＳ２８）には、Ｘ＝１としてリミッタをか
ける（ステップＳ２７）。これは、図５の場合と同様に
図６のリミッタ（ＬＩＭ）４０−１〜４０−Ｋで行われ
る。
【００５３】そして、各量子化値Ｑ１〜ＱK を、代表値
Ｑ×Ｘ１〜Ｑ×ＸK として求める（ステップＳ２９）。
Ｑ×Ｘ１〜Ｑ×ＸK として求める（ステップＳ２９）。
【００５４】尚、この図８及び図９の実施例も図２にお
ける代表量子化値計算部４０及び量子化値計算部５０に
おいて、一番手前の量子化値Ｑ1 を用いるか、代表量子
化値Ｑを用いるかの違いが有るだけで、その他は共通で
ある。
ける代表量子化値計算部４０及び量子化値計算部５０に
おいて、一番手前の量子化値Ｑ1 を用いるか、代表量子
化値Ｑを用いるかの違いが有るだけで、その他は共通で
ある。
【００５５】尚、上記の各実施例において、伝送路が可
変ビットレートのときは、バッファ３（３−１〜３−
ｋ）は使用されず、代表量子化値計算部４が代表量子化
値Ｑ，Ｑ1 を一定として伝送せず、該代表量子化値Ｑ，
Ｑ1 に基づいて量子化値計算部５が各量子化値を計算し
て伝送することとなる。
変ビットレートのときは、バッファ３（３−１〜３−
ｋ）は使用されず、代表量子化値計算部４が代表量子化
値Ｑ，Ｑ1 を一定として伝送せず、該代表量子化値Ｑ，
Ｑ1 に基づいて量子化値計算部５が各量子化値を計算し
て伝送することとなる。
【００５６】
【発明の効果】上記のように本発明に係る３次元ボリュ
ームデータの量子化方式によれば、バッファ残量から代
表量子化値を求め、この代表量子化値から、見る者から
見て手前の画像の量子化値を小さくし奥の画像の量子化
値を大きくするように各量子化値を計算して各量子化部
に与えると共に該代表量子化値及び／又は量子化値を受
信側に伝送するように構成したので、視覚特性を利用し
て、量子化値を画像の手前と奥で変化させることによっ
て、目立ちやすい手前の画像をより細かく量子化でき、
見た目の特性の向上を図ることが出来る。
ームデータの量子化方式によれば、バッファ残量から代
表量子化値を求め、この代表量子化値から、見る者から
見て手前の画像の量子化値を小さくし奥の画像の量子化
値を大きくするように各量子化値を計算して各量子化部
に与えると共に該代表量子化値及び／又は量子化値を受
信側に伝送するように構成したので、視覚特性を利用し
て、量子化値を画像の手前と奥で変化させることによっ
て、目立ちやすい手前の画像をより細かく量子化でき、
見た目の特性の向上を図ることが出来る。
【図１】本発明に係る３次元ボリュームデータの量子化
方式の原理構成（その１）を示すブロック図である。
方式の原理構成（その１）を示すブロック図である。
【図２】本発明に係る３次元ボリュームデータの量子化
方式の原理構成（その２）を示すブロック図である。
方式の原理構成（その２）を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る３次元ボリュームデータの量子化
方式の実施例（その１）を示すフローチャート図であ
る。
方式の実施例（その１）を示すフローチャート図であ
る。
【図４】本発明の実施例（その１）の回路ブロック図で
ある。
ある。
【図５】本発明に係る３次元ボリュームデータの量子化
方式の実施例（その２）を示すフローチャート図であ
る。
方式の実施例（その２）を示すフローチャート図であ
る。
【図６】本発明の実施例（その２）の回路ブロック図
（その１）である。
（その１）である。
【図７】本発明の実施例（その２）の回路ブロック図
（その２）である。
（その２）である。
【図８】本発明に係る３次元ボリュームデータの量子化
方式の実施例（その３）のフローチャート図である。
方式の実施例（その３）のフローチャート図である。
【図９】本発明の実施例（その３）の回路ブロック図で
ある。
ある。
【図１０】従来方式を示したブロック図である。
１−１〜１−Ｋ 量子化部 ２，２−１〜２−Ｋ 可変長符号化部 ３，３−１〜３−Ｋ バッファ ４，４０ 代表量子化値計算部 ５，５０ 量子化値計算部 図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
フロントページの続き (72)発明者 松田 喜一 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04N 13/00 - 15/00
Claims (6)
- 【請求項１】 量子化を含まない符号化を施した奥行き
階層を有する３次元ボリュームデータの各階層のデータ
に対して量子化を行う量子化部(1-1〜1-K)と、 各量子化部(1-1〜1-K)の出力信号をまとめて可変長符号
化する可変長符号化部(3) と、 該可変長符号化部(3) の出力信号を一旦蓄積し伝送路の
状態に応じて出力するバッファ(3) と、 該バッファ(3) の残量から代表量子化値（Ｑ）を計算す
る代表量子化値計算部(4) と、 該代表量子化値（Ｑ）から、見る者から見て手前の画像
の量子化値を小さくし奥の画像の量子化値を大きくする
ように各量子化値 (Ｑ1 〜ＱK ）を計算して各量子化部
(1-1〜1-K)に与えると共に受信側に伝送する量子化値計
算部(5) と、 を備えたことを特徴とする３次元ボリュームデータの量
子化方式。 - 【請求項２】 量子化を含まない符号化を施した奥行き
階層を有する３次元ボリュームデータの各階層のデータ
に対して量子化を行う量子化部(1-1〜1-K)と、 各量子化部(1-1〜1-K)の出力信号をそれぞれ可変長符号
化する可変長符号化部(2-1〜2-K)と、 該可変長符号化部(2-1〜2-K)の各出力信号を一旦蓄積し
伝送路の状態に応じて出力するバッファ(3-1〜3-K)と、 該バッファ(3-1〜3-K)の内の見る者から見て最も手前の
画像に対応するバッファ(3-1) の残量から対応する量子
化部(1-1) のための量子化値を代表量子化値（Ｑ1)とし
て計算して与える代表量子化値計算部(40)と、 該代表量子化値（Ｑ1)により、見る者から見て手前の画
像の量子化値を小さくし奥の画像の量子化値を大きくす
るように他の量子化部(1-2〜1-K)のための各量子化値
(Ｑ2 〜ＱK ）を計算して与えると共に受信側に伝送す
る量子化値計算部(50)と、 を備えたことを特徴とする３次元ボリュームデータの量
子化方式。 - 【請求項３】 該量子化値計算部(5,50)が、該代表量子
化値、画像の分散、値が存在し得ないデータの数、及び
奥行き画像の深さ、をパラメータとして各階層での量子
化値を計算することを特徴とした請求項１又は２に記載
の３次元ボリュームデータの量子化方式。 - 【請求項４】 該代表量子化値（Ｑ，Ｑ1)のみが受信側
に伝送され、該量子化値計算部(5,50)が該代表量子化値
（Ｑ，Ｑ1)に基づいて奥行き方向の量子化値の変化量を
一定として各量子化値を計算して各量子化部(1-1〜1-K)
に与え、受信側に伝送しないことを特徴とした請求項１
又は２に記載の３次元ボリュームデータの量子化方式。 - 【請求項５】 該量子化値計算部(5,50)が奥行き方向の
量子化値の変化量を伝送せずに受信側でも共有できるよ
うに、各階層における過去のバッファ残量及び過去の量
子化値をパラメータとして各階層での量子化値を決定す
ることを特徴とした請求項１又は２に記載の３次元ボリ
ュームデータの量子化方式。 - 【請求項６】 伝送路が可変ビットレートのとき、該バ
ッファ(3) を使用せず該代表量子化値計算部(4) が該代
表量子化値（Ｑ，Ｑ1)を一定として伝送せず、該代表量
子化値（Ｑ，Ｑ1)に基づいて該量子化値計算部(5) が各
量子化値を計算して伝送することを特徴とした請求項１
又は２に記載の３次元ボリュームデータの量子化方式。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25996392A JP3081383B2 (ja) | 1992-09-29 | 1992-09-29 | ３次元ボリュームデータの量子化方式 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25996392A JP3081383B2 (ja) | 1992-09-29 | 1992-09-29 | ３次元ボリュームデータの量子化方式 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06113334A JPH06113334A (ja) | 1994-04-22 |
| JP3081383B2 true JP3081383B2 (ja) | 2000-08-28 |
Family
ID=17341363
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25996392A Expired - Fee Related JP3081383B2 (ja) | 1992-09-29 | 1992-09-29 | ３次元ボリュームデータの量子化方式 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3081383B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100400608B1 (ko) * | 2001-06-13 | 2003-10-08 | 이상욱 | 골격화를 이용한 3차원 체적소의 부호화 방법 |
| JP2009162748A (ja) * | 2007-12-10 | 2009-07-23 | Fujifilm Corp | 距離画像処理装置および方法、距離画像再生装置および方法並びにプログラム |
| JP2009163717A (ja) * | 2007-12-10 | 2009-07-23 | Fujifilm Corp | 距離画像処理装置および方法、距離画像再生装置および方法並びにプログラム |
| JP4998956B2 (ja) * | 2007-12-10 | 2012-08-15 | 富士フイルム株式会社 | 距離画像処理装置および方法、距離画像再生装置および方法並びにプログラム |
| JP5147650B2 (ja) * | 2007-12-10 | 2013-02-20 | 富士フイルム株式会社 | 距離画像処理装置および方法、距離画像再生装置および方法並びにプログラム |
| WO2012001992A1 (ja) | 2010-07-02 | 2012-01-05 | パナソニック株式会社 | 映像信号変換装置、映像信号変換方法 |
| JP5594477B2 (ja) | 2011-01-26 | 2014-09-24 | Ｎｌｔテクノロジー株式会社 | 画像表示装置、画像表示方法、及びプログラム |
| JP5909055B2 (ja) | 2011-06-13 | 2016-04-26 | 株式会社東芝 | 画像処理システム、装置、方法及びプログラム |
-
1992
- 1992-09-29 JP JP25996392A patent/JP3081383B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH06113334A (ja) | 1994-04-22 |
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