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1. WO2020196680 - THREE-DIMENSIONAL DATA ENCODING METHOD, THREE-DIMENSIONAL DATA DECODING METHOD, THREE-DIMENSIONAL DATA ENCODING DEVICE, AND THREE-DIMENSIONAL DATA DECODING DEVICE

Document

明 細 書

発明の名称 三次元データ符号化方法、三次元データ復号方法、三次元データ符号化装置、及び三次元データ復号装置

技術分野

0001  

背景技術

0002   0003   0004   0005  

先行技術文献

特許文献

0006  

発明の概要

発明が解決しようとする課題

0007   0008  

課題を解決するための手段

0009   0010  

発明の効果

0011  

図面の簡単な説明

0012  

発明を実施するための形態

0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086   0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100   0101   0102   0103   0104   0105   0106   0107   0108   0109   0110   0111   0112   0113   0114   0115   0116   0117   0118   0119   0120   0121   0122   0123   0124   0125   0126   0127   0128   0129   0130   0131   0132   0133   0134   0135   0136   0137   0138   0139   0140   0141   0142   0143   0144   0145   0146   0147   0148   0149   0150   0151   0152   0153   0154   0155   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0442   0443   0444   0445   0446   0447   0448   0449   0450   0451   0452   0453   0454   0455   0456   0457   0458   0459   0460   0461   0462   0463   0464   0465   0466   0467   0468   0469   0470   0471   0472   0473   0474   0475   0476   0477   0478   0479   0480   0481   0482   0483   0484   0485   0486   0487   0488   0489   0490   0491   0492   0493   0494   0495   0496   0497   0498   0499   0500   0501   0502   0503   0504   0505   0506   0507   0508   0509   0510   0511   0512   0513   0514   0515   0516   0517   0518   0519   0520   0521   0522   0523   0524   0525   0526   0527   0528   0529   0530   0531   0532   0533   0534   0535   0536   0537   0538   0539   0540   0541   0542   0543   0544   0545   0546   0547   0548   0549   0550   0551   0552   0553   0554   0555   0556   0557   0558   0559   0560   0561   0562   0563   0564   0565   0566   0567   0568   0569   0570   0571   0572   0573   0574   0575   0576   0577   0578   0579   0580   0581   0582   0583   0584   0585   0586   0587   0588   0589   0590   0591   0592   0593   0594   0595   0596   0597   0598   0599   0600   0601   0602   0603   0604   0605   0606   0607   0608   0609   0610   0611   0612   0613   0614   0615   0616   0617   0618   0619   0620   0621   0622   0623   0624   0625   0626   0627   0628   0629   0630   0631   0632   0633   0634   0635   0636   0637   0638   0639   0640   0641   0642   0643   0644   0645   0646   0647   0648   0649   0650   0651   0652   0653   0654   0655   0656   0657   0658   0659   0660   0661   0662   0663   0664   0665   0666   0667   0668   0669   0670   0671   0672   0673   0674   0675   0676   0677   0678   0679   0680   0681   0682   0683   0684   0685   0686   0687   0688   0689   0690   0691   0692   0693   0694   0695   0696   0697   0698   0699   0700   0701   0702   0703   0704   0705   0706   0707   0708   0709   0710   0711   0712   0713   0714   0715   0716   0717   0718   0719   0720   0721   0722   0723   0724   0725   0726   0727   0728   0729   0730   0731   0732   0733   0734   0735   0736   0737   0738   0739   0740   0741   0742   0743   0744   0745   0746   0747   0748   0749   0750   0751   0752   0753   0754   0755   0756   0757   0758   0759   0760   0761   0762   0763   0764   0765   0766   0767   0768   0769   0770   0771   0772   0773   0774   0775   0776   0777   0778   0779   0780   0781   0782   0783   0784   0785   0786   0787   0788   0789   0790   0791   0792   0793   0794   0795   0796   0797   0798   0799   0800   0801   0802   0803   0804   0805   0806   0807   0808   0809   0810   0811   0812   0813   0814   0815   0816   0817   0818   0819   0820   0821   0822   0823   0824   0825   0826   0827   0828   0829   0830   0831   0832   0833   0834   0835   0836   0837   0838   0839   0840   0841   0842   0843   0844   0845   0846   0847   0848   0849   0850   0851   0852   0853   0854   0855   0856   0857   0858   0859   0860   0861   0862   0863   0864  

産業上の利用可能性

0865  

符号の説明

0866  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13   14   15   16   17   18   19   20   21   22   23   24   25   26   27   28   29   30   31   32   33   34   35   36   37   38   39   40   41   42   43   44   45   46   47   48   49   50   51   52   53   54   55   56   57   58   59   60   61   62   63   64   65   66   67   68   69   70   71   72   73   74   75   76   77   78   79   80   81   82   83   84   85   86   87   88   89   90   91   92   93   94   95   96   97   98   99   100   101   102   103   104   105   106   107   108   109   110   111  

明 細 書

発明の名称 : 三次元データ符号化方法、三次元データ復号方法、三次元データ符号化装置、及び三次元データ復号装置

技術分野

[0001]
 本開示は、三次元データ符号化方法、三次元データ復号方法、三次元データ符号化装置、及び三次元データ復号装置に関する。

背景技術

[0002]
 自動車或いはロボットが自律的に動作するためのコンピュータビジョン、マップ情報、監視、インフラ点検、又は、映像配信など、幅広い分野において、今後、三次元データを活用した装置又はサービスの普及が見込まれる。三次元データは、レンジファインダなどの距離センサ、ステレオカメラ、又は複数の単眼カメラの組み合わせなど様々な方法で取得される。
[0003]
 三次元データの表現方法の1つとして、三次元空間内の点群によって三次元構造の形状を表すポイントクラウドと呼ばれる表現方法がある。ポイントクラウドでは、点群の位置と色とが格納される。ポイントクラウドは三次元データの表現方法として主流になると予想されるが、点群はデータ量が非常に大きい。よって、三次元データの蓄積又は伝送においては二次元の動画像(一例として、MPEGで規格化されたMPEG-4 AVC又はHEVCなどがある)と同様に、符号化によるデータ量の圧縮が必須となる。
[0004]
 また、ポイントクラウドの圧縮については、ポイントクラウド関連の処理を行う公開のライブラリ(Point Cloud Library)などによって一部サポートされている。
[0005]
 また、三次元の地図データを用いて、車両周辺に位置する施設を検索し、表示する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。

先行技術文献

特許文献

[0006]
特許文献1 : 国際公開第2014/020663号

発明の概要

発明が解決しようとする課題

[0007]
 三次元データの符号化処理では、符号化した三次元点のデータを含むビットストリームに含まれるデータ量を削減できることが望まれている。
[0008]
 本開示は、ビットストリームに含まれるデータ量を削減できる三次元データ符号化方法、三次元データ復号方法、三次元データ符号化装置、又は三次元データ復号装置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]
 本開示の一態様に係る三次元データ符号化方法は、複数の三次元点のそれぞれの位置情報を、8分木分割を用いて符号化する第1位置情報符号化方法、及び、8分木分割を用いずに符号化する第2位置情報符号化方法のうちの一方の符号化方法に基づいて符号化し、符号化された前記複数の三次元点のそれぞれの位置情報と、前記第1位置情報符号化方法及び前記第2位置情報符号化方法のいずれの符号化方法に基づいて符号化したかを示す位置情報フラグとを含むビットストリームを生成し、前記ビットストリームの生成では、前記第1位置情報符号化方法に基づいて符号化した場合、8分木分割するために用いるパラメータセットを含むビットストリームを生成し、前記第2位置情報符号化方法に基づいて符号化した場合、8分木分割するために用いるパラメータセットを含まないビットストリームを生成する。
[0010]
 本開示の一態様に係る三次元データ復号方法は、ビットストリームから、符号化された複数の三次元点のそれぞれの位置情報と、前記符号化された複数の三次元点のそれぞれの位置情報が、8分木分割を用いて符号化する第1位置情報符号化方法、及び、8分木分割を用いずに符号化する第2位置情報符号化方法のうちのいずれの符号化方法に基づいて符号化されたかを示す位置情報フラグとを取得し、前記位置情報フラグに基づいて、前記符号化された複数の三次元点のそれぞれの位置情報を前記第1位置情報符号化方法及び前記第2位置情報符号化方法のうちの一方の符号化方法に応じた復号方法に基づいて復号し、前記符号化された位置情報の復号では、前記第1位置情報符号化方法に応じた復号方法に基づいて復号する場合、8分木分割するために用いるパラメータセットを前記ビットストリームから取得し、前記パラメータセットを用いて前記符号化された複数の三次元点のそれぞれの位置情報を復号し、前記第2位置情報符号化方法に応じた復号方法に基づいて復号する場合、前記パラメータセットを前記ビットストリームから取得しない。

発明の効果

[0011]
 本開示は、ビットストリームに含まれるデータ量を削減できる三次元データ符号化方法、三次元データ復号方法、三次元データ符号化装置、又は三次元データ復号装置を提供できる。

図面の簡単な説明

[0012]
[図1] 図1は、実施の形態1に係る符号化三次元データの構成を示す図である。
[図2] 図2は、実施の形態1に係るGOSの最下層レイヤに属するSPC間の予測構造の一例を示す図である。
[図3] 図3は、実施の形態1に係るレイヤ間の予測構造の一例を示す図である。
[図4] 図4は、実施の形態1に係るGOSの符号化順の一例を示す図である。
[図5] 図5は、実施の形態1に係るGOSの符号化順の一例を示す図である。
[図6] 図6は、実施の形態1に係る三次元データ符号化装置のブロック図である。
[図7] 図7は、実施の形態1に係る符号化処理のフローチャートである。
[図8] 図8は、実施の形態1に係る三次元データ復号装置のブロック図である。
[図9] 図9は、実施の形態1に係る復号処理のフローチャートである。
[図10] 図10は、実施の形態1に係るメタ情報の一例を示す図である。
[図11] 図11は、実施の形態2に係るSWLDの構成例を示す図である。
[図12] 図12は、実施の形態2に係るサーバ及びクライアントの動作例を示す図である。
[図13] 図13は、実施の形態2に係るサーバ及びクライアントの動作例を示す図である。
[図14] 図14は、実施の形態2に係るサーバ及びクライアントの動作例を示す図である。
[図15] 図15は、実施の形態2に係るサーバ及びクライアントの動作例を示す図である。
[図16] 図16は、実施の形態2に係る三次元データ符号化装置のブロック図である。
[図17] 図17は、実施の形態2に係る符号化処理のフローチャートである。
[図18] 図18は、実施の形態2に係る三次元データ復号装置のブロック図である。
[図19] 図19は、実施の形態2に係る復号処理のフローチャートである。
[図20] 図20は、実施の形態2に係るWLDの構成例を示す図である。
[図21] 図21は、実施の形態2に係るWLDの8分木構造の例を示す図である。
[図22] 図22は、実施の形態2に係るSWLDの構成例を示す図である。
[図23] 図23は、実施の形態2に係るSWLDの8分木構造の例を示す図である。
[図24] 図24は、実施の形態3に係る三次元データ作成装置のブロック図である。
[図25] 図25は、実施の形態3に係る三次元データ送信装置のブロック図である。
[図26] 図26は、実施の形態4に係る三次元情報処理装置のブロック図である。
[図27] 図27は、実施の形態5に係る三次元データ作成装置のブロック図である。
[図28] 図28は、実施の形態6に係るシステムの構成を示す図である。
[図29] 図29は、実施の形態6に係るクライアント装置のブロック図である。
[図30] 図30は、実施の形態6に係るサーバのブロック図である。
[図31] 図31は、実施の形態6に係るクライアント装置による三次元データ作成処理のフローチャートである。
[図32] 図32は、実施の形態6に係るクライアント装置によるセンサ情報送信処理のフローチャートである。
[図33] 図33は、実施の形態6に係るサーバによる三次元データ作成処理のフローチャートである。
[図34] 図34は、実施の形態6に係るサーバによる三次元マップ送信処理のフローチャートである。
[図35] 図35は、実施の形態6に係るシステムの変形例の構成を示す図である。
[図36] 図36は、実施の形態6に係るサーバ及びクライアント装置の構成を示す図である。
[図37] 図37は、実施の形態7に係る三次元データ符号化装置のブロック図である。
[図38] 図38は、実施の形態7に係る予測残差の例を示す図である。
[図39] 図39は、実施の形態7に係るボリュームの例を示す図である。
[図40] 図40は、実施の形態7に係るボリュームの8分木表現の例を示す図である。
[図41] 図41は、実施の形態7に係るボリュームのビット列の例を示す図である。
[図42] 図42は、実施の形態7に係るボリュームの8分木表現の例を示す図である。
[図43] 図43は、実施の形態7に係るボリュームの例を示す図である。
[図44] 図44は、実施の形態7に係るイントラ予測処理を説明するための図である。
[図45] 図45は、実施の形態7に係る回転及び並進処理を説明するための図である。
[図46] 図46は、実施の形態7に係るRT適用フラグ及びRT情報のシンタックス例を示す図である。
[図47] 図47は、実施の形態7に係るインター予測処理を説明するための図である。
[図48] 図48は、実施の形態7に係る三次元データ復号装置のブロック図である。
[図49] 図49は、実施の形態7に係る三次元データ符号化装置による三次元データ符号化処理のフローチャートである。
[図50] 図50は、実施の形態7に係る三次元データ復号装置による三次元データ復号処理のフローチャートである。
[図51] 図51は、実施の形態8に係る8分木構造における参照関係を示す図である。
[図52] 図52は、実施の形態8に係る空間領域における参照関係を示す図である。
[図53] 図53は、実施の形態8に係る隣接参照ノードの例を示す図である。
[図54] 図54は、実施の形態8に係る親ノードとノードとの関係を示す図である。
[図55] 図55は、実施の形態8に係る親ノードのオキュパンシー符号の例を示す図である。
[図56] 図56は、実施の形態8に係る三次元データ符号化装置のブロック図である。
[図57] 図57は、実施の形態8に係る三次元データ復号装置のブロック図である。
[図58] 図58は、実施の形態8に係る三次元データ符号化処理のフローチャートである。
[図59] 図59は、実施の形態8に係る三次元データ復号処理のフローチャートである。
[図60] 図60は、実施の形態8に係る符号化テーブルの切替え例を示す図である。
[図61] 図61は、実施の形態8の変形例1に係る空間領域における参照関係を示す図である。
[図62] 図62は、実施の形態8の変形例1に係るヘッダ情報のシンタックス例を示す図である。
[図63] 図63は、実施の形態8の変形例1に係るヘッダ情報のシンタックス例を示す図である。
[図64] 図64は、実施の形態8の変形例2に係る隣接参照ノードの例を示す図である。
[図65] 図65は、実施の形態8の変形例2に係る対象ノード及び隣接ノードの例を示す図である。
[図66] 図66は、実施の形態8の変形例3に係る8分木構造における参照関係を示す図である。
[図67] 図67は、実施の形態8の変形例3に係る空間領域における参照関係を示す図である。
[図68] 図68は、実施の形態9に係る三次元点の例を示す図である。
[図69] 図69は、実施の形態9に係るLoDの設定例を示す図である。
[図70] 図70は、実施の形態9に係るLoDの設定に用いる閾値の例を示す図である。
[図71] 図71は、実施の形態9に係る予測値に用いる属性情報の例を示す図である。
[図72] 図72は、実施の形態9に係る指数ゴロム符号の一例を示す図である。
[図73] 図73は、実施の形態9に係る指数ゴロム符号に対する処理を示す図である。
[図74] 図74は、実施の形態9に係る属性ヘッダのシンタックス例を示す図である。
[図75] 図75は、実施の形態9に係る属性データのシンタックス例を示す図である。
[図76] 図76は、実施の形態9に係る三次元データ符号化処理のフローチャートである。
[図77] 図77は、実施の形態9に係る属性情報符号化処理のフローチャートである。
[図78] 図78は、実施の形態9に係る指数ゴロム符号に対する処理を示す図である。
[図79] 図79は、実施の形態9に係る残り符号とその値との関係を示す逆引きテーブルの例を示す図である。
[図80] 図80は、実施の形態9に係る三次元データ復号処理のフローチャートである。
[図81] 図81は、実施の形態9に係る属性情報復号処理のフローチャートである。
[図82] 図82は、実施の形態9に係る三次元データ符号化装置のブロック図である。
[図83] 図83は、実施の形態9に係る三次元データ復号化装置のブロック図である。
[図84] 図84は、実施の形態9に係る三次元データ符号化処理のフローチャートである。
[図85] 図85は、実施の形態9に係る三次元データ復号処理のフローチャートである。
[図86] 図86は、実施の形態10に係るヘッダ情報のシンタックス例を示す図である。
[図87] 図87は、実施の形態10に係るモード情報が1の場合の8分木の構成例を示す図である。
[図88] 図88は、実施の形態10に係るモード情報が0の場合の8分木の構成例を示す図である。
[図89] 図89は、実施の形態10に係るノードの情報のシンタックス例を示す図である。
[図90] 図90は、実施の形態11に係る量子化パラメータの伝送方法の第1の例について説明するための図である。
[図91] 図91は、実施の形態11に係る量子化パラメータの伝送方法の第2の例について説明するための図である。
[図92] 図92は、実施の形態11に係る量子化パラメータの伝送方法の第3の例について説明するための図である。
[図93] 図93は、実施の形態12に係る三次元データ符号化装置のブロック図である。
[図94] 図94は、実施の形態12に係る位置情報符号化部のブロック図である。
[図95] 図95は、実施の形態12に係る属性情報符号化部のブロック図である。
[図96] 図96は、実施の形態12に係る付加情報符号化部のブロック図である。
[図97] 図97は、実施の形態12に係るビットストリームの第1例を示す図である。
[図98] 図98は、実施の形態12に係るビットストリームの第2例を示す図である。
[図99] 図99は、実施の形態12に係るビットストリームのヘッダのシンタックスの第1例を示す図である。
[図100] 図100は、実施の形態12に係るビットストリームのヘッダのシンタックスの第2例を示す図である。
[図101] 図101は、実施の形態12に係るビットストリームのヘッダのシンタックスの第3例を示す図である。
[図102] 図102は、実施の形態12に係る三次元データ復号装置のブロック図である。
[図103] 図103は、実施の形態12に係る位置情報復号部のブロック図である。
[図104] 図104は、実施の形態12に係る属性情報復号部のブロック図である。
[図105] 図105は、実施の形態12に係る三次元データ符号化装置の符号化方法のシグナリング処理のフローチャートである。
[図106] 図106は、実施の形態12に係る三次元データ復号装置の復号処理のフローチャートである。
[図107] 図107は、実施の形態12に係るビットストリームの第4例を示す図である。
[図108] 図108は、実施の形態12に係る位置情報のスライスヘッダのシンタックス例を示す図である。
[図109] 図109は、実施の形態12に係る属性情報のスライスヘッダのシンタックス例を示す図である。
[図110] 図110は、実施の形態12に係る符号化処理のフローチャートである。
[図111] 図111は、実施の形態12に係る復号処理のフローチャートである。

発明を実施するための形態

[0013]
 本開示の一態様に係る三次元データ符号化方法は、複数の三次元点のそれぞれの位置情報を、8分木分割を用いて符号化する第1位置情報符号化方法、及び、8分木分割を用いずに符号化する第2位置情報符号化方法のうちの一方の符号化方法に基づいて符号化し、符号化された前記複数の三次元点のそれぞれの位置情報と、前記第1位置情報符号化方法及び前記第2位置情報符号化方法のいずれの符号化方法に基づいて符号化したかを示す位置情報フラグとを含むビットストリームを生成し、前記ビットストリームの生成では、前記第1位置情報符号化方法に基づいて符号化した場合、8分木分割するために用いるパラメータセットを含むビットストリームを生成し、前記第2位置情報符号化方法に基づいて符号化した場合、8分木分割するために用いるパラメータセットを含まないビットストリームを生成する。
[0014]
 これによれば、位置情報の符号化方法に応じて、ビットストリームに含めるパラメータセットを削減できる。そのため、これによれば、ビットストリームに含まれるデータ量を削減できる。
[0015]
 また、例えば、三次元データ符号化方法は、さらに、前記複数の三次元点の数を算出し、前記位置情報の符号化では、前記複数の三次元点の数が所定の数以上の場合、前記第1位置情報符号化方法に基づいて符号化し、前記複数の三次元点の数が前記所定の数未満の場合、前記第2位置情報符号化方法に基づいて符号化する。
[0016]
 三次元点の数によっては、8分木分割による符号化方法を用いた方が符号化効率がよい場合と、8分木分割をしない符号化方法を用いた方が符号化効率がよい場合とがある。そのため、これによれば、三次元点の数に応じて、符号化効率のよい符号化方法を選択できる。
[0017]
 また、例えば、三次元データ符号化方法は、さらに、前記複数の三次元点のそれぞれの属性情報を、所定の方法で前記属性情報の値を変換する変換処理を行った後にエントロピー符号化する第1属性情報符号化方法、及び、前記変換処理を行わずにエントロピー符号化する第2属性情報符号化方法のうちの一方の符号化方法に基づいて符号化し、前記属性情報の符号化では、前記複数の三次元点の数が前記所定の数以上の場合、前記第1属性情報符号化方法に基づいて符号化し、前記複数の三次元点の数が前記所定の数未満の場合、前記第2属性情報符号化方法に基づいて符号化し、前記ビットストリームの生成では、前記第1属性情報符号化方法及び前記第2属性情報符号化方法のいずれの符号化方法に基づいて符号化したかを示す属性情報フラグを含むビットストリームを生成する。
[0018]
 三次元点の数によっては、変換処理を行った後にエントロピー符号化した方が符号化効率がよい場合と、変換処理をせずにエントロピー符号化した方が符号化効率がよい場合とがある。そのため、これによれば、三次元点の数に応じて、符号化効率のよい符号化方法を選択できる。
[0019]
 また、例えば、前記ビットストリームの生成では、前記複数の三次元点の位置情報を含む複数のスライスを生成し、前記複数のスライス全てに共通の情報である共通パラメータセットが格納されるヘッダと、前記複数のスライスごとの情報である個別パラメータセットが格納されるスライスヘッダとを含むビットストリームを生成し、前記ヘッダと前記スライスヘッダとの両方に前記位置情報フラグを格納する。
[0020]
 また、例えば、前記スライスは、前記複数の三次元点の位置情報と属性情報との組である。
[0021]
 本開示の一態様に係る三次元データ復号方法は、ビットストリームから、符号化された複数の三次元点のそれぞれの位置情報と、前記符号化された複数の三次元点のそれぞれの位置情報が、8分木分割を用いて符号化する第1位置情報符号化方法、及び、8分木分割を用いずに符号化する第2位置情報符号化方法のうちのいずれの符号化方法に基づいて符号化されたかを示す位置情報フラグとを取得し、前記位置情報フラグに基づいて、前記符号化された複数の三次元点のそれぞれの位置情報を前記第1位置情報符号化方法及び前記第2位置情報符号化方法のうちの一方の符号化方法に応じた復号方法に基づいて復号し、前記符号化された位置情報の復号では、前記第1位置情報符号化方法に応じた復号方法に基づいて復号する場合、8分木分割するために用いるパラメータセットを前記ビットストリームから取得し、前記パラメータセットを用いて前記符号化された複数の三次元点のそれぞれの位置情報を復号し、前記第2位置情報符号化方法に応じた復号方法に基づいて復号する場合、前記パラメータセットを前記ビットストリームから取得しない。
[0022]
 これによれば、位置情報の符号化方法に応じて、ビットストリームに含まれるパラメータセットが異なっていたとしても、符号化された三次元点の位置情報を適切に復号できる。
[0023]
 また、例えば、前記位置情報フラグは、前記複数の三次元点の数が所定の数以上の場合、前記符号化された複数の三次元点の位置情報が前記第1位置情報符号化方法に基づいて符号化されたことを示し、前記複数の三次元点の数が前記所定の数未満の場合、前記符号化された複数の三次元点の位置情報が前記第2位置情報符号化方法に基づいて符号化されたことを示す。
[0024]
 三次元点の数によっては、8分木分割による符号化方法を用いた方が符号化効率がよい場合と、8分木分割をしない符号化方法を用いた方が符号化効率がよい場合とがある。そのため、これによれば、三次元点の数に応じて、符号化効率のよい符号化方法で符号化された三次元点の位置情報を適切に復号できる。
[0025]
 また、例えば、三次元データ復号方法は、さらに、前記符号化された複数の三次元点のそれぞれの属性情報と、前記符号化された複数の三次元点のそれぞれの属性情報が、所定の方法で前記属性情報の値を変換する変換処理を行った後にエントロピー符号化する第1属性情報符号化方法、及び、前記変換処理を行わずにエントロピー符号化する第2属性情報符号化方法のいずれの符号化方法に基づいて符号化されたかを示す属性情報フラグとを前記ビットストリームから取得し、前記属性情報フラグに基づいて、前記符号化された複数の三次元点のそれぞれの属性情報を前記第1属性情報符号化方法及び前記第2属性情報符号化方法のうちの一方の符号化方法に応じた復号方法に基づいて復号し、前記属性情報フラグは、前記複数の三次元点の数が前記所定の数以上の場合、前記符号化された複数の三次元点の属性情報が前記第1属性情報符号化方法に基づいて符号化されたことを示し、前記複数の三次元点の数が前記所定の数未満の場合、前記符号化された複数の三次元点の属性情報が前記第2属性情報符号化方法に基づいて符号化されたことを示す。
[0026]
 三次元点の数によっては、8分木分割による符号化方法を用いた方が符号化効率がよい場合と、8分木分割をしない符号化方法を用いた方が符号化効率がよい場合とがある。そのため、これによれば、三次元点の数に応じて、符号化効率のよい符号化方法で符号化された三次元点の位置情報を適切に復号できる。
[0027]
 また、例えば、前記ビットストリームには、前記符号化された複数の三次元点の位置情報を含む複数のスライス全てに共通の情報である共通パラメータセットが格納されるヘッダと、前記複数のスライスごとの情報である個別パラメータセットが格納されるスライスヘッダとが含まれており、前記ヘッダと前記スライスヘッダの両方に前記位置情報フラグが格納されている。
[0028]
 また、例えば、前記スライスは、前記複数の三次元点の位置情報と属性情報との組である。
[0029]
 また、本開示の一態様に係る三次元データ符号化装置は、プロセッサと、メモリとを備え、前記プロセッサは、前記メモリを用いて、複数の三次元点のそれぞれの位置情報を、8分木分割を用いて符号化する第1位置情報符号化方法、及び、8分木分割を用いずに符号化する第2位置情報符号化方法のうちの一方の符号化方法に基づいて符号化し、符号化された前記複数の三次元点のそれぞれの位置情報と、前記第1位置情報符号化方法及び前記第2位置情報符号化方法のいずれの符号化方法に基づいて符号化したかを示す位置情報フラグとを含むビットストリームを生成し、前記ビットストリームの生成では、前記第1位置情報符号化方法に基づいて符号化した場合、8分木分割するために用いるパラメータセットを含むビットストリームを生成し、前記第2位置情報符号化方法に基づいて符号化した場合、8分木分割するために用いるパラメータセットを含まないビットストリームを生成する。
[0030]
 これによれば、三次元データ符号化装置は、位置情報の符号化方法に応じて、ビットストリームに含めるパラメータセットを削減できる。そのため、これによれば、ビットストリームに含まれるデータ量を削減できる。
[0031]
 また、本開示の一態様に係る三次元データ復号装置は、プロセッサと、メモリとを備え、前記プロセッサは、前記メモリを用いて、ビットストリームから、符号化された複数の三次元点のそれぞれの位置情報と、前記符号化された複数の三次元点のそれぞれの位置情報が、8分木分割を用いて符号化する第1位置情報符号化方法、及び、8分木分割を用いずに符号化する第2位置情報符号化方法のうちのいずれの符号化方法に基づいて符号化されたかを示す位置情報フラグとを取得し、前記位置情報フラグに基づいて、前記符号化された複数の三次元点のそれぞれの位置情報を前記第1位置情報符号化方法及び前記第2位置情報符号化方法のうちの一方の符号化方法に応じた復号方法に基づいて復号し、前記符号化された位置情報の復号では、前記第1位置情報符号化方法に応じた復号方法に基づいて復号する場合、8分木分割するために用いるパラメータセットを前記ビットストリームから取得し、前記パラメータセットを用いて前記符号化された複数の三次元点のそれぞれの位置情報を復号し、前記第2位置情報符号化方法に応じた復号方法に基づいて復号する場合、前記パラメータセットを前記ビットストリームから取得しない。
[0032]
 これによれば、三次元データ復号装置は、位置情報の符号化方法に応じて、ビットストリームに含まれるパラメータセットが異なっていたとしても、符号化された三次元点の位置情報を適切に復号できる。
[0033]
 なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なCD-ROMなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
[0034]
 以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本開示の一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
[0035]
 (実施の形態1)
 まず、本実施の形態に係る符号化三次元データ(以下、符号化データとも記す)のデータ構造について説明する。図1は、本実施の形態に係る符号化三次元データの構成を示す図である。
[0036]
 本実施の形態では、三次元空間は、動画像の符号化におけるピクチャに相当するスペース(SPC)に分割され、スペースを単位として三次元データが符号化される。スペースは、さらに、動画像符号化におけるマクロブロックなどに相当するボリューム(VLM)に分割され、VLMを単位として予測及び変換が行われる。ボリュームは、位置座標が対応付けられる最小単位である複数のボクセル(VXL)を含む。なお、予測とは、二次元画像で行われる予測と同様に、他の処理単位を参照し、処理対象の処理単位と類似する予測三次元データを生成し、当該予測三次元データと処理対象の処理単位との差分を符号化することである。また、この予測は、同一時刻の他の予測単位を参照する空間予測のみならず、異なる時刻の予測単位を参照する時間予測を含む。
[0037]
 例えば、三次元データ符号化装置(以下、符号化装置とも記す)は、ポイントクラウドなどの点群データにより表現される三次元空間を符号化する際には、ボクセルのサイズに応じて、点群の各点、又は、ボクセル内に含まれる複数点をまとめて符号化する。ボクセルを細分化すれば点群の三次元形状を高精度に表現でき、ボクセルのサイズを大きくすれば点群の三次元形状をおおまかに表現できる。
[0038]
 なお、以下では、三次元データがポイントクラウドである場合を例に説明を行うが、三次元データはポイントクラウドに限定されず、任意の形式の三次元データでよい。
[0039]
 また、階層構造のボクセルを用いてもよい。この場合、n次の階層では、n-1次以下の階層(n次の階層の下層)にサンプル点が存在するかどうかを順に示してもよい。例えば、n次の階層のみを復号する際において、n-1次以下の階層にサンプル点が存在する場合は、n次階層のボクセルの中心にサンプル点が存在するとみなして復号できる。
[0040]
 また、符号化装置は、点群データを、距離センサ、ステレオカメラ、単眼カメラ、ジャイロ、又は慣性センサなどを用いて取得する。
[0041]
 スペースは、動画像の符号化と同様に、単独で復号可能なイントラ・スペース(I-SPC)、単方向の参照のみ可能なプレディクティブ・スペース(P-SPC)、及び、双方向の参照が可能なバイディレクショナル・スペース(B-SPC)を含む少なくとも3つの予測構造のいずれかに分類される。また、スペースは復号時刻と表示時刻との2種類の時刻情報を有する。
[0042]
 また、図1に示すように、複数のスペースを含む処理単位として、ランダムアクセス単位であるGOS(Group Of Space)が存在する。さらに、複数のGOSを含む処理単位としてワールド(WLD)が存在する。
[0043]
 ワールドが占める空間領域は、GPS又は緯度及び経度情報などにより、地球上の絶対位置と対応付けられる。この位置情報はメタ情報として格納される。なお、メタ情報は、符号化データに含まれてもよいし、符号化データとは別に伝送されてもよい。
[0044]
 また、GOS内では、全てのSPCが三次元的に隣接してもよいし、他のSPCと三次元的に隣接しないSPCが存在してもよい。
[0045]
 なお、以下では、GOS、SPC又はVLM等の処理単位に含まれる三次元データに対する、符号化、復号又は参照等の処理を、単に、処理単位を符号化、復号又は参照する等とも記す。また、処理単位に含まれる三次元データは、例えば、三次元座標等の空間位置と、色情報等の特性値との少なくとも一つの組を含む。
[0046]
 次に、GOSにおけるSPCの予測構造について説明する。同一GOS内の複数のSPC、又は、同一SPC内の複数のVLMは、互いに異なる空間を占めるが、同じ時刻情報(復号時刻及び表示時刻)を持つ。
[0047]
 また、GOS内で復号順で先頭となるSPCはI-SPCである。また、GOSにはクローズドGOSとオープンGOSとの2種類が存在する。クローズドGOSは、先頭I-SPCから復号開始する際に、GOS内の全てのSPCを復号できるGOSである。オープンGOSでは、GOS内で先頭I-SPCよりも表示時刻が前となる一部のSPCは異なるGOSを参照しており、当該GOSのみで復号を行うことができない。
[0048]
 なお、地図情報などの符号化データでは、WLDを符号化順とは逆方向から復号することがあり、GOS間に依存性があると逆方向再生が困難である。よって、このような場合には、基本的にはクローズドGOSが用いられる。
[0049]
 また、GOSは、高さ方向にレイヤ構造を有し、下のレイヤのSPCから順に符号化又は復号が行われる。
[0050]
 図2はGOSの最下層レイヤに属するSPC間の予測構造の一例を示す図である。図3はレイヤ間の予測構造の一例を示す図である。
[0051]
 GOS内には1つ以上のI-SPCが存在する。三次元空間内には、ヒト、動物、車、自転車、信号、又はランドマークとなる建物などのオブジェクトが存在するが、特にサイズが小さいオブジェクトはI-SPCとして符号化すると有効である。例えば、三次元データ復号装置(以下、復号装置とも記す)は、GOSを低処理量又は高速に復号する際には、GOS内のI-SPCのみを復号する。
[0052]
 また、符号化装置は、WLD内のオブジェクトの粗密さに応じてI-SPCの符号化間隔又は出現頻度を切替えてもよい。
[0053]
 また、図3に示す構成において、符号化装置又は復号装置は、複数のレイヤを下層(レイヤ1)から順に符号化又は復号する。これにより、例えば自動走行車などにとってより情報量の多い地面付近のデータの優先度を上げることができる。
[0054]
 なお、ドローンなどで用いられる符号化データでは、GOS内において高さ方向で上のレイヤのSPCから順に符号化又は復号してもよい。
[0055]
 また、符号化装置又は復号装置は、復号装置が荒くGOSを把握でき、徐々に解像度を上げるようにできるように、複数のレイヤを符号化又は復号してもよい。例えば、符号化装置又は復号装置は、レイヤ3、8、1、9…の順に符号化又は復号してもよい。
[0056]
 次に、静的オブジェクト及び動的オブジェクトの扱い方について説明する。
[0057]
 三次元空間には、建物又は道路など静的なオブジェクト又はシーン(以降、まとめて静的オブジェクトと呼ぶ)と、車又はヒトなどの動的なオブジェクト(以降、動的オブジェクトと呼ぶ)とが存在する。オブジェクトの検出は、ポイントクラウドのデータ、又は、ステレオカメラなどのカメラ映像などから特徴点を抽出するなどして、別途行われる。ここでは、動的オブジェクトの符号化方法の例について説明する。
[0058]
 第1方法は、静的オブジェクトと動的オブジェクトとを区別せずに符号化する方法である。第2方法は、静的オブジェクトと動的オブジェクトとを識別情報により区別する方法である。
[0059]
 例えば、GOSが識別単位として用いられる。この場合、静的オブジェクトを構成するSPCを含むGOSと、動的オブジェクトを構成するSPCを含むGOSとが、符号化データ内、又は符号化データとは別途格納される識別情報により区別される。
[0060]
 または、SPCが識別単位として用いられてもよい。この場合、静的オブジェクトを構成するVLMを含むSPCと、動的オブジェクトを構成するVLMを含むSPCとが、上記識別情報により区別される。
[0061]
 または、VLM或いはVXLが識別単位として用いられてもよい。この場合、静的オブジェクトを含むVLM又はVXLと、動的オブジェクトを含むVLM又はVXLとが上記識別情報により区別される。
[0062]
 また、符号化装置は、動的オブジェクトを1以上のVLM又はSPCとして符号化し、静的オブジェクトを含むVLM又はSPCと、動的オブジェクトを含むSPCとを、互いに異なるGOSとして符号化してもよい。また、符号化装置は、動的オブジェクトのサイズに応じてGOSのサイズが可変となる場合には、GOSのサイズをメタ情報として別途格納する。
[0063]
 また、符号化装置は、静的オブジェクトと動的オブジェクトとを互いに独立に符号化し、静的オブジェクトから構成されるワールドに対して、動的オブジェクトを重畳してもよい。このとき、動的オブジェクトは1以上のSPCから構成され、各SPCは、当該SPCが重畳される静的オブジェクトを構成する1以上のSPCに対応付けられる。なお、動的オブジェクトをSPCではなく、1以上のVLM又はVXLにより表現してもよい。
[0064]
 また、符号化装置は、静的オブジェクトと動的オブジェクトとを互いに異なるストリームとして符号化してもよい。
[0065]
 また、符号化装置は、動的オブジェクトを構成する1以上のSPCを含むGOSを生成してもよい。さらに、符号化装置は、動的オブジェクトを含むGOS(GOS_M)と、GOS_Mの空間領域に対応する静的オブジェクトのGOSとを同一サイズ(同一の空間領域を占める)に設定してもよい。これにより、GOS単位で重畳処理を行うことができる。
[0066]
 動的オブジェクトを構成するP-SPC又はB-SPCは、符号化済みの異なるGOSに含まれるSPCを参照してもよい。動的オブジェクトの位置が時間的に変化し、同一の動的オブジェクトが異なる時刻のGOSとして符号化されるケースでは、GOSを跨いだ参照が圧縮率の観点から有効となる。
[0067]
 また、符号化データの用途に応じて、上記の第1方法と第2方法とを切替えてもよい。例えば、符号化三次元データを地図として用いる場合は、動的オブジェクトを分離できることが望ましいため、符号化装置は、第2方法を用いる。一方、符号化装置は、コンサート又はスポーツなどのイベントの三次元データを符号化する場合に、動的オブジェクトを分離する必要がなければ、第1方法を用いる。
[0068]
 また、GOS又はSPCの復号時刻と表示時刻とは符号化データ内、又はメタ情報として格納できる。また、静的オブジェクトの時刻情報は全て同一としてもよい。このとき、実際の復号時刻と表示時刻は、復号装置が決定するものとしてもよい。あるいは、復号時刻として、GOS、あるいは、SPC毎に異なる値が付与され、表示時刻として全て同一の値が付与されてもよい。さらに、HEVCのHRD(Hypothetical Reference Decoder)など動画像符号化におけるデコーダモデルのように、デコーダが所定のサイズのバッファを有し、復号時刻に従って所定のビットレートでビットストリームを読み込めば破綻なく復号できることを保証するモデルを導入してもよい。
[0069]
 次に、ワールド内におけるGOSの配置について説明する。ワールドにおける三次元空間の座標は、互いに直交する3本の座標軸(x軸、y軸、z軸)により表現される。GOSの符号化順に所定のルールを設けることで、空間的に隣接するGOSが符号化データ内で連続するように符号化を行える。例えば、図4に示す例では、xz平面内のGOSを連続的に符号化する。あるxz平面内の全てのGOSの符号化終了後にy軸の値を更新する。すなわち、符号化が進むにつれて、ワールドはy軸方向に伸びていく。また、GOSのインデックス番号は符号化順に設定される。
[0070]
 ここで、ワールドの三次元空間は、GPS、或いは緯度及び経度などの地理的な絶対座標と1対1に対応付けておく。或いは、予め設定した基準位置からの相対位置により三次元空間が表現されてもよい。三次元空間のx軸、y軸、z軸の方向は、緯度及び経度などに基づいて決定される方向ベクトルとして表現され、当該方向ベクトルはメタ情報として符号化データと共に格納される。
[0071]
 また、GOSのサイズは固定とし、符号化装置は、当該サイズをメタ情報として格納する。また、GOSのサイズは、例えば、都市部か否か、又は、室内か外かなどに応じて切替えられてもよい。つまり、GOSのサイズは、情報としての価値があるオブジェクトの量又は性質に応じて切替えられてもよい。あるいは、符号化装置は、同一ワールド内において、オブジェクトの密度などに応じて、GOSのサイズ、又は、GOS内のI-SPCの間隔を適応的に切替えてもよい。例えば、符号化装置は、オブジェクトの密度が高いほど、GOSのサイズを小さくし、GOS内のI-SPCの間隔を短くする。
[0072]
 図5の例では、3番目から10番目のGOSの領域では、オブジェクトの密度が高いため、細かい粒度でのランダムアクセスを実現するために、GOSが細分化されている。なお、7番目から10番目のGOSは、それぞれ、3番目から6番目のGOSの裏側に存在する。
[0073]
 次に、本実施の形態に係る三次元データ符号化装置の構成及び動作の流れを説明する。図6は、本実施の形態に係る三次元データ符号化装置100のブロック図である。図7は、三次元データ符号化装置100の動作例を示すフローチャートである。
[0074]
 図6に示す三次元データ符号化装置100は、三次元データ111を符号化することで符号化三次元データ112を生成する。この三次元データ符号化装置100は、取得部101と、符号化領域決定部102と、分割部103と、符号化部104とを備える。
[0075]
 図7に示すように、まず、取得部101は、点群データである三次元データ111を取得する(S101)。
[0076]
 次に、符号化領域決定部102は、取得した点群データに対応する空間領域のうち、符号化対象の領域を決定する(S102)。例えば、符号化領域決定部102は、ユーザ又は車両の位置に応じて、当該位置の周辺の空間領域を符号化対象の領域に決定する。
[0077]
 次に、分割部103は、符号化対象の領域に含まれる点群データを、各処理単位に分割する。ここで処理単位とは、上述したGOS及びSPC等である。また、この符号化対象の領域は、例えば、上述したワールドに対応する。具体的には、分割部103は、予め設定したGOSのサイズ、又は、動的オブジェクトの有無或いはサイズに基づいて、点群データを処理単位に分割する(S103)。また、分割部103は、各GOSにおいて符号化順で先頭となるSPCの開始位置を決定する。
[0078]
 次に、符号化部104は、各GOS内の複数のSPCを順次符号化することで符号化三次元データ112を生成する(S104)。
[0079]
 なお、ここでは、符号化対象の領域をGOS及びSPCに分割した後に、各GOSを符号化する例を示したが、処理の手順は上記に限らない。例えば、一つのGOSの構成を決定した後にそのGOSを符号化し、その後、次のGOSの構成を決定する等の手順を用いてもよい。
[0080]
 このように、三次元データ符号化装置100は、三次元データ111を符号化することで符号化三次元データ112を生成する。具体的には、三次元データ符号化装置100は、三次元データを、ランダムアクセス単位であって、各々が三次元座標に対応付けられている第1処理単位(GOS)に分割し、第1処理単位(GOS)を複数の第2処理単位(SPC)に分割し、第2処理単位(SPC)を複数の第3処理単位(VLM)に分割する。また、第3処理単位(VLM)は、位置情報が対応付けられる最小単位である1以上のボクセル(VXL)を含む。
[0081]
 次に、三次元データ符号化装置100は、複数の第1処理単位(GOS)の各々を符号化することで符号化三次元データ112を生成する。具体的には、三次元データ符号化装置100は、各第1処理単位(GOS)において、複数の第2処理単位(SPC)の各々を符号化する。また、三次元データ符号化装置100は、各第2処理単位(SPC)において、複数の第3処理単位(VLM)の各々を符号化する。
[0082]
 例えば、三次元データ符号化装置100は、処理対象の第1処理単位(GOS)がクローズドGOSである場合には、処理対象の第1処理単位(GOS)に含まれる処理対象の第2処理単位(SPC)を、処理対象の第1処理単位(GOS)に含まれる他の第2処理単位(SPC)を参照して符号化する。つまり、三次元データ符号化装置100は、処理対象の第1処理単位(GOS)とは異なる第1処理単位(GOS)に含まれる第2処理単位(SPC)を参照しない。
[0083]
 一方、処理対象の第1処理単位(GOS)がオープンGOSである場合には、処理対象の第1処理単位(GOS)に含まれる処理対象の第2処理単位(SPC)を、処理対象の第1処理単位(GOS)に含まれる他の第2処理単位(SPC)、又は、処理対象の第1処理単位(GOS)とは異なる第1処理単位(GOS)に含まれる第2処理単位(SPC)を参照して符号化する。
[0084]
 また、三次元データ符号化装置100は、処理対象の第2処理単位(SPC)のタイプとして、他の第2処理単位(SPC)を参照しない第1タイプ(I-SPC)、他の一つの第2処理単位(SPC)を参照する第2タイプ(P-SPC)、及び他の二つの第2処理単位(SPC)を参照する第3タイプのうちいずれかを選択し、選択したタイプに従い処理対象の第2処理単位(SPC)を符号化する。
[0085]
 次に、本実施の形態に係る三次元データ復号装置の構成及び動作の流れを説明する。図8は、本実施の形態に係る三次元データ復号装置200のブロックのブロック図である。図9は、三次元データ復号装置200の動作例を示すフローチャートである。
[0086]
 図8に示す三次元データ復号装置200は、符号化三次元データ211を復号することで復号三次元データ212を生成する。ここで、符号化三次元データ211は、例えば、三次元データ符号化装置100で生成された符号化三次元データ112である。この三次元データ復号装置200は、取得部201と、復号開始GOS決定部202と、復号SPC決定部203と、復号部204とを備える。
[0087]
 まず、取得部201は、符号化三次元データ211を取得する(S201)。次に、復号開始GOS決定部202は、復号対象のGOSに決定する(S202)。具体的には、復号開始GOS決定部202は、符号化三次元データ211内、又は符号化三次元データとは別に格納されたメタ情報を参照して、復号を開始する空間位置、オブジェクト、又は、時刻に対応するSPCを含むGOSを復号対象のGOSに決定する。
[0088]
 次に、復号SPC決定部203は、GOS内で復号するSPCのタイプ(I、P、B)を決定する(S203)。例えば、復号SPC決定部203は、(1)I-SPCのみを復号するか、(2)I-SPC及びP-SPCを復号するか、(3)全てのタイプを復号するかを決定する。なお、全てのSPCを復号するなど、予め復号するSPCのタイプが決定している場合は、本ステップは行われなくてもよい。
[0089]
 次に、復号部204は、GOS内で復号順(符号化順と同一)で先頭となるSPCが符号化三次元データ211内で開始するアドレス位置を取得し、当該アドレス位置から先頭SPCの符号化データを取得し、当該先頭SPCから順に各SPCを順次復号する(S204)。なお、上記アドレス位置は、メタ情報等に格納されている。
[0090]
 このように、三次元データ復号装置200は、復号三次元データ212を復号する。具体的には、三次元データ復号装置200は、ランダムアクセス単位であって、各々が三次元座標に対応付けられている第1処理単位(GOS)の符号化三次元データ211の各々を復号することで第1処理単位(GOS)の復号三次元データ212を生成する。より具体的には、三次元データ復号装置200は、各第1処理単位(GOS)において、複数の第2処理単位(SPC)の各々を復号する。また、三次元データ復号装置200は、各第2処理単位(SPC)において、複数の第3処理単位(VLM)の各々を復号する。
[0091]
 以下、ランダムアクセス用のメタ情報について説明する。このメタ情報は、三次元データ符号化装置100で生成され、符号化三次元データ112(211)に含まれる。
[0092]
 従来の二次元の動画像におけるランダムアクセスでは、指定した時刻の近傍となるランダムアクセス単位の先頭フレームから復号を開始していた。一方、ワールドにおいては、時刻に加えて、空間(座標又はオブジェクトなど)に対するランダムアクセスが想定される。
[0093]
 そこで、少なくとも座標、オブジェクト、及び時刻の3つの要素へのランダムアクセスを実現するために、各要素とGOSのインデックス番号とを対応付けるテーブルを用意する。さらに、GOSのインデックス番号とGOSの先頭となるI-SPCのアドレスを対応付ける。図10は、メタ情報に含まれるテーブルの一例を示す図である。なお、図10に示す全てのテーブルが用いられる必要はなく、少なくとも一つのテーブルが用いられればよい。
[0094]
 以下、一例として、座標を起点とするランダムアクセスについて説明する。座標(x2、y2、z2)にアクセスする際には、まず、座標-GOSテーブルを参照して、座標が(x2、y2、z2)である地点は2番目のGOSに含まれることが分かる。次に、GOSアドレステーブルを参照し、2番目のGOSにおける先頭のI-SPCのアドレスがaddr(2)であることが分かるため、復号部204は、このアドレスからデータを取得して復号を開始する。
[0095]
 なお、アドレスは、論理フォーマットにおけるアドレスであっても、HDD又はメモリの物理アドレスであってもよい。また、アドレスの代わりにファイルセグメントを特定する情報が用いられてもよい。例えば、ファイルセグメントは、1つ以上のGOSなどをセグメント化した単位である。
[0096]
 また、オブジェクトが複数のGOSに跨る場合には、オブジェクト-GOSテーブルにおいて、オブジェクトが属するGOSを複数示してもよい。当該複数のGOSがクローズドGOSであれば、符号化装置及び復号装置は、並列に符号化又は復号を行うことができる。一方、当該複数のGOSがオープンGOSであれば、複数のGOSが互いに参照しあうことでより圧縮効率を高めることができる。
[0097]
 オブジェクトの例としては、ヒト、動物、車、自転車、信号、又はランドマークとなる建物などがある。例えば、三次元データ符号化装置100は、ワールドの符号化時に三次元のポイントクラウドなどからオブジェクトに特有の特徴点を抽出し、当該特徴点に基づきオブジェクトを検出し、検出したオブジェクトをランダムアクセスポイントとして設定できる。
[0098]
 このように、三次元データ符号化装置100は、複数の第1処理単位(GOS)と、複数の第1処理単位(GOS)の各々に対応付けられている三次元座標とを示す第1情報を生成する。また、符号化三次元データ112(211)は、この第1情報を含む。また、第1情報は、さらに、複数の第1処理単位(GOS)の各々に対応付けられている、オブジェクト、時刻及びデータ格納先のうち少なくとも一つを示す。
[0099]
 三次元データ復号装置200は、符号化三次元データ211から第1情報を取得し、第1情報を用いて、指定された三次元座標、オブジェクト又は時刻に対応する第1処理単位の符号化三次元データ211を特定し、当該符号化三次元データ211を復号する。
[0100]
 以下、その他のメタ情報の例について説明する。ランダムアクセス用のメタ情報の他に、三次元データ符号化装置100は、以下のようなメタ情報を生成及び格納してもよい。また、三次元データ復号装置200は、このメタ情報を復号時に利用してもよい。
[0101]
 三次元データを地図情報として用いる場合などには、用途に応じてプロファイルが規定され、当該プロファイルを示す情報がメタ情報に含まれてもよい。例えば、市街地或いは郊外向け、又は、飛行物体向けのプロファイルが規定され、それぞれにおいてワールド、SPC又はVLMの最大又は最小サイズなどが定義される。例えば、市街地向けでは、郊外向けよりも詳細な情報が必要なため、VLMの最小サイズが小さく設定される。
[0102]
 メタ情報は、オブジェクトの種類を示すタグ値を含んでもよい。このタグ値はオブジェクトを構成するVLM、SPC、又はGOSと対応付けられる。例えば、タグ値「0」は「人」を示し、タグ値「1」は「車」を示し、タグ値「2」は「信号機」を示す、などオブジェクトの種類ごとにタグ値が設定されてもよい。または、オブジェクトの種類が判定しにくい又は判定する必要がない場合はサイズ、又は、動的オブジェクトか静的オブジェクトかなどの性質を示すタグ値が用いられてもよい。
[0103]
 また、メタ情報は、ワールドが占める空間領域の範囲を示す情報を含んでもよい。
[0104]
 また、メタ情報は、符号化データのストリーム全体、又は、GOS内のSPCなど、複数のSPCに共通のヘッダ情報として、SPC又はVXLのサイズを格納してもよい。
[0105]
 また、メタ情報は、ポイントクラウドの生成に用いた距離センサ或いはカメラなどの識別情報、又は、ポイントクラウド内の点群の位置精度を示す情報を含んでもよい。
[0106]
 また、メタ情報は、ワールドが静的オブジェクトのみから構成されるか、動的オブジェクトを含むかを示す情報を含んでもよい。
[0107]
 以下、本実施の形態の変形例について説明する。
[0108]
 符号化装置又は復号装置は、互いに異なる2以上のSPC又はGOSを並列で符号化又は復号してもよい。並列で符号化又は復号するGOSは、GOSの空間位置を示すメタ情報などに基づいて決定できる。
[0109]
 三次元データを車又は飛行物体などが移動する際の空間地図として用いる、又はこのような空間地図を生成するケースなどでは、符号化装置又は復号装置は、GPS、経路情報、又はズーム倍率などに基づいて特定される空間に含まれるGOS又はSPCを符号化又は復号してもよい。
[0110]
 また、復号装置は、自己位置又は走行経路に近い空間から順に復号を行ってもよい。符号化装置又は復号装置は、自己位置又は走行経路から遠い空間を、近い空間に比べて優先度を落として符号化又は復号してもよい。ここで、優先度を落とすとは、処理順を下げる、解像度を下げる(間引いて処理する)、又は、画質を下げる(符号化効率を上げる。例えば、量子化ステップを大きくする。)等である。
[0111]
 また、復号装置は、空間内で階層的に符号化されている符号化データを復号する際は、低階層のみを復号してもよい。
[0112]
 また、復号装置は、地図のズーム倍率又は用途に応じて、低階層から優先的に復号してもよい。
[0113]
 また、車又はロボットの自律走行時に行う自己位置推定又は物体認識などの用途では、符号化装置又は復号装置は、路面から特定高さ以内の領域(認識を行う領域)以外は解像度を落として符号化又は復号を行ってもよい。
[0114]
 また、符号化装置は、室内と室外との空間形状を表現するポイントクラウドをそれぞれ個別に符号化してもよい。例えば、室内を表現するGOS(室内GOS)と室外を表現するGOS(室外GOS)とを分けることで、復号装置は、符号化データを利用する際に、視点位置に応じて復号するGOSを選択できる。
[0115]
 また、符号化装置は、座標が近い室内GOSと室外GOSとを、符号化ストリーム内で隣接するように符号化してもよい。例えば、符号化装置は、両者の識別子を対応付け、符号化ストリーム内、又は別途格納されるメタ情報内に対応付けた識別子を示す情報を格納する。これにより、復号装置は、メタ情報内の情報を参照して、座標が近い室内GOSと室外GOSとを識別できる。
[0116]
 また、符号化装置は、室内GOSと室外GOSとで、GOS又はSPCのサイズを切替えてもよい。例えば、符号化装置は、室内では室外に比べてGOSのサイズを小さく設定する。また、符号化装置は、室内GOSと室外GOSとで、ポイントクラウドから特徴点を抽出する際の精度、又はオブジェクト検出の精度などを変更してもよい。
[0117]
 また、符号化装置は、復号装置が動的オブジェクトを静的オブジェクトと区別して表示するための情報を符号化データに付加してもよい。これにより、復号装置は、動的オブジェクトと赤枠又は説明用の文字などとを合わせて表示できる。なお、復号装置は、動的オブジェクトの代わりに赤枠又は説明用の文字のみを表示してもよい。また、復号装置は、より細かいオブジェクト種別を表示してもよい。例えば、車には赤枠が用いられ、ヒトには黄色枠が用いられてもよい。
[0118]
 また、符号化装置又は復号装置は、動的オブジェクトの出現頻度、又は、静的オブジェクトと動的オブジェクトとの割合などに応じて、動的オブジェクトと静的オブジェクトとを異なるSPC又はGOSとして符号化又は復号するかどうかを決定してもよい。例えば、動的オブジェクトの出現頻度又は割合が閾値を超える場合には、動的オブジェクトと静的オブジェクトとが混在するSPC又はGOSが許容され、動的オブジェクトの出現頻度又は割合が閾値を超えない場合には、動的オブジェクトと静的オブジェクトとが混在するSPC又はGOSが許容されない。
[0119]
 動的オブジェクトをポイントクラウドではなく、カメラの二次元画像情報から検出する際には、符号化装置は、検出結果を識別するための情報(枠又は文字など)とオブジェクト位置とを別途取得し、これらの情報を三次元の符号化データの一部として符号化してもよい。この場合、復号装置は、静的オブジェクトの復号結果に対して、動的オブジェクトを示す補助情報(枠又は文字)を重畳して表示する。
[0120]
 また、符号化装置は、静的オブジェクトの形状の複雑さなどに応じて、SPCにおけるVXL又はVLMの粗密さを変更してもよい。例えば、符号化装置は、静的オブジェクトの形状が複雑なほど、VXL又はVLMを密に設定する。さらに、符号化装置は、空間位置又は色情報を量子化する際の量子化ステップなどをVXL又はVLMの粗密さに応じて決定してもよい。例えば、符号化装置は、VXL又はVLMが密なほど量子化ステップを小さく設定する。
[0121]
 以上のように、本実施の形態に係る符号化装置又は復号装置は、座標情報を有するスペース単位で空間の符号化又は復号を行う。
[0122]
 また、符号化装置及び復号装置は、スペース内において、ボリューム単位で符号化又は復号を行う。ボリュームは、位置情報が対応付けられる最小単位であるボクセルを含む。
[0123]
 また、符号化装置及び復号装置は、座標、オブジェクト、及び時間等を含む空間情報の各要素とGOPとを対応付けたテーブル、又は各要素間を対応付けたテーブルにより任意の要素間を対応付けて符号化又は復号を行う。また、復号装置は、選択された要素の値を用いて座標を判定し、座標からボリューム、ボクセル又はスペースを特定し、当該ボリューム又はボクセルを含むスペース、又は特定されたスペースを復号する。
[0124]
 また、符号化装置は、特徴点抽出又はオブジェクト認識により、要素により選択可能なボリューム、ボクセル又はスペースを判定し、ランダムアクセス可能なボリューム、ボクセル又はスペースとして符号化する。
[0125]
 スペースは、当該スペース単体で符号化又は復号可能なI-SPCと、任意の1つの処理済みスペースを参照して符号化又は復号されるP-SPCと、任意の二つの処理済みスペースを参照して符号化又は復号されるB-SPCとの3種類のタイプに分類される。
[0126]
 1以上のボリュームが、静的オブジェクト又は動的なオブジェクトに対応する。静的オブジェクトを含むスペースと動的オブジェクトを含むスペースとは互いに異なるGOSとして符号化又は復号される。つまり、静的オブジェクトを含むSPCと、動的オブジェクトを含むSPCとが異なるGOSに割り当てられる。
[0127]
 動的オブジェクトはオブジェクトごとに符号化又は復号され、静的オブジェクトを含む1以上のスペースに対応付けられる。つまり、複数の動的オブジェクトは個別に符号化され、得られた複数の動的オブジェクトの符号化データは、静的オブジェクトを含むSPCに対応付けられる。
[0128]
 符号化装置及び復号装置は、GOS内のI-SPCの優先度を上げて、符号化又は復号を行う。例えば、符号化装置は、I-SPCの劣化が少なくなるように(復号後に元の三次元データがより忠実に再現されるように)符号化を行う。また、復号装置は、例えば、I-SPCのみを復号する。
[0129]
 符号化装置は、ワールド内のオブジェクトの疎密さ又は数(量)に応じてI-SPCを用いる頻度を変えて符号化を行ってもよい。つまり、符号化装置は、三次元データに含まれるオブジェクトの数又は粗密さに応じて、I-SPCを選択する頻度を変更する。例えば、符号化装置は、ワールド内のオブジェクトが密であるほどIスペースを用いる頻度を上げる。
[0130]
 また、符号化装置は、ランダムアクセスポイントをGOS単位で設定し、GOSに対応する空間領域を示す情報をヘッダ情報に格納する。
[0131]
 符号化装置は、GOSの空間サイズとして、例えば、デフォルト値を使用する。なお、符号化装置は、オブジェクト又は動的オブジェクトの数(量)又は粗密さに応じてGOSのサイズを変更してもよい。例えば、符号化装置は、オブジェクト或いは動的オブジェクトが密なほど、又は数が多いほど、GOSの空間サイズを小さくする。
[0132]
 また、スペース又はボリュームは、デプスセンサ、ジャイロ、又はカメラ等のセンサで得られた情報を用いて導出された特徴点群を含む。特徴点の座標はボクセルの中心位置に設定される。また、ボクセルの細分化により位置情報の高精度化を実現できる。
[0133]
 特徴点群は、複数のピクチャを用いて導出される。複数のピクチャは、実際の時刻情報と、スペースに対応付けられた複数のピクチャで同一の時刻情報(例えば、レート制御等に用いられる符号化時刻)との少なくとも2種類の時刻情報を有する。
[0134]
 また、1以上のスペースを含むGOS単位で符号化又は復号が行われる。
[0135]
 符号化装置及び復号装置は、処理済みのGOS内のスペースを参照して、処理対象のGOS内のPスペース又はBスペースの予測を行う。
[0136]
 または、符号化装置及び復号装置は、異なるGOSを参照せず、処理対象のGOS内の処理済スペースを用いて処理対象のGOS内のPスペース又はBスペースの予測を行う。
[0137]
 また、符号化装置及び復号装置は、1以上のGOSを含むワールド単位で符号化ストリームを送信又は受信する。
[0138]
 また、GOSは少なくともワールド内で1方向にレイヤ構造を持ち、符号化装置及び復号装置は、下位レイヤから符号化又は復号を行う。例えば、ランダムアクセス可能なGOSは最下位レイヤに属する。上位レイヤに属するGOSは同一レイヤ以下に属するGOSを参照する。つまり、GOSは、予め定められた方向に空間分割され、各々が1以上のSPCを含む複数のレイヤを含む。符号化装置及び復号装置は、各SPCを、当該SPCと同一レイヤ又は当該SPCより下層のレイヤに含まれるSPCを参照して符号化又は復号する。
[0139]
 また、符号化装置及び復号装置は、複数のGOSを含むワールド単位内で、連続してGOSを符号化又は復号する。符号化装置及び復号装置は、符号化又は復号の順序(方向)を示す情報をメタデータとして書き込む又は読み出す。つまり、符号化データは、複数のGOSの符号化順を示す情報を含む。
[0140]
 また、符号化装置及び復号装置は、互いに異なる2以上のスペース又はGOSを並列で符号化又は復号する。
[0141]
 また、符号化装置及び復号装置は、スペース又はGOSの空間情報(座標、サイズ等)を符号化又は復号する。
[0142]
 また、符号化装置及び復号装置は、GPS、経路情報、又は倍率など、自己の位置又は/及び領域サイズに関する外部情報に基づいて特定される特定空間に含まれるスペース又はGOSを符号化又は復号する。
[0143]
 符号化装置又は復号装置は、自己の位置から遠い空間は、近い空間に比べて優先度を落として符号化又は復号する。
[0144]
 符号化装置は、倍率又は用途に応じて、ワールドのある1方向を設定し、当該方向にレイヤ構造を持つGOSを符号化する。また、復号装置は、倍率又は用途に応じて設定されたワールドのある1方向にレイヤ構造を持つGOSを、下位レイヤから優先的に復号する。
[0145]
 符号化装置は、室内と室外とでスペースに含まれる特徴点抽出、オブジェクト認識の精度、又は空間領域サイズなどを変化させる。ただし、符号化装置及び復号装置は、座標が近い室内GOSと室外GOSとをワールド内で隣接して符号化又は復号し、これらの識別子も対応付けて符号化又は復号する。
[0146]
 (実施の形態2)
 ポイントクラウドの符号化データを実際の装置又はサービスにおいて使用する際には、ネットワーク帯域を抑制するために用途に応じて必要な情報を送受信することが望ましい。しかしながら、これまで、三次元データの符号化構造にはそのような機能が存在せず、そのための符号化方法も存在しなかった。
[0147]
 本実施の形態では、三次元のポイントクラウドの符号化データにおいて用途に応じて必要な情報のみを送受信する機能を提供するための三次元データ符号化方法及び三次元データ符号化装置、並びに、当該符号化データを復号する三次元データ復号方法及び三次元データ復号装置について説明する。
[0148]
 特徴量を一定以上持つボクセル(VXL)を特徴ボクセル(FVXL)と定義し、FVXLで構成されるワールド(WLD)をスパースワールド(SWLD)と定義する。図11は、スパースワールド及びワールドの構成例を示す図である。SWLDには、FVXLで構成されるGOSであるFGOSと、FVXLで構成されるSPCであるFSPCと、FVXLで構成されるVLMであるFVLMと含まれる。FGOS、FSPC及びFVLMのデータ構造及び予測構造はGOS、SPC及びVLMと同様であっても構わない。
[0149]
 特徴量とは、VXLの三次元位置情報、又はVXL位置の可視光情報を表現する特徴量であり、特に立体物のコーナー及びエッジ等で多く検出される特徴量である。具体的には、この特徴量は、下記のような三次元特徴量又は可視光の特徴量であるが、その他、VXLの位置、輝度、又は色情報などを表す特徴量であれば、どのようなものでも構わない。
[0150]
 三次元特徴量として、SHOT特徴量(Signature of Histograms of OrienTations)、PFH特徴量(Point Feature Histograms)、又はPPF特徴量(Point Pair Feature)が用いられる。
[0151]
 SHOT特徴量は、VXL周辺を分割し、基準点と分割された領域の法線ベクトルとの内積を計算してヒストグラム化することで得られる。このSHOT特徴量は、次元数が高く、特徴表現力が高いという特徴を有する。
[0152]
 PFH特徴量は、VXL近傍の多数の2点組を選択し、その2点から法線ベクトル等を算出してヒストグラム化することで得られる。このPFH特徴量は、ヒストグラム特徴なので、多少の外乱に対してロバスト性を有し、特徴表現力も高いという特徴を有する。
[0153]
 PPF特徴量は、2点のVXL毎に法線ベクトル等を用いて算出される特徴量である。このPPF特徴量には、全VXLが使われるため、オクルージョンに対してロバスト性を有する。
[0154]
 また、可視光の特徴量として、画像の輝度勾配情報等の情報を用いたSIFT(Scale-Invariant Feature Transform)、SURF(Speeded Up Robust Features)、又はHOG(Histogram of Oriented Gradients)等を用いることができる。
[0155]
 SWLDは、WLDの各VXLから上記特徴量を算出し、FVXLを抽出することで生成される。ここで、SWLDはWLDが更新される度に更新しても構わないし、WLDの更新タイミングに関わらず、一定時間経過後に定期的に更新するようにしても構わない。
[0156]
 SWLDは特徴量毎に生成しても構わない。例えば、SHOT特徴量に基づくSWLD1とSIFT特徴量に基づくSWLD2とのように、特徴量毎に別々のSWLDが生成され、用途に応じてSWLDを使い分けるようにしても構わない。また、算出した各FVXLの特徴量を特徴量情報として各FVXLに保持するようにしても構わない。
[0157]
 次に、スパースワールド(SWLD)の利用方法について説明する。SWLDは特徴ボクセル(FVXL)のみを含むため、全てのVXLを含むWLDと比べて一般的にデータサイズが小さい。
[0158]
 特徴量を利用して何らかの目的を果たすアプリケーションにおいては、WLDの代わりにSWLDの情報を利用することで、ハードディスクからの読み出し時間、並びにネットワーク転送時の帯域及び転送時間を抑制することができる。例えば、地図情報として、WLDとSWLDとをサーバに保持しておき、クライアントからの要望に応じて、送信する地図情報をWLD又はSWLDに切り替えることにより、ネットワーク帯域及び転送時間を抑制することができる。以下、具体的な例を示す。
[0159]
 図12及び図13は、SWLD及びWLDの利用例を示す図である。図12に示すように、車載装置であるクライアント1が自己位置判定用途として地図情報を必要な場合は、クライアント1はサーバに自己位置推定用の地図データの取得要望を送る(S301)。サーバは、当該取得要望に応じてSWLDをクライアント1に送信する(S302)。クライアント1は、受信したSWLDを用いて自己位置判定を行う(S303)。この際、クライアント1はレンジファインダなどの距離センサ、ステレオカメラ、又は複数の単眼カメラの組合せ等の様々な方法でクライアント1の周辺のVXL情報を取得し、得られたVXL情報とSWLDとから自己位置情報を推定する。ここで自己位置情報は、クライアント1の三次元位置情報及び向き等を含む。
[0160]
 図13に示すように、車載装置であるクライアント2が三次元地図等の地図描画の用途として地図情報が必要な場合は、クライアント2はサーバに地図描画用の地図データの取得要望を送る(S311)。サーバは、当該取得要望に応じてWLDをクライアント2に送信する(S312)。クライアント2は、受信したWLDを用いて地図描画を行う(S313)。この際、クライアント2は、例えば、自己が可視光カメラ等で撮影した画像と、サーバから取得したWLDとを用いてレンダリング画像を作成し、作成した画像をカーナビ等の画面に描画する。
[0161]
 上記のように、サーバは、自己位置推定のような各VXLの特徴量を主に必要とする用途ではSWLDをクライアントに送信し、地図描画のように詳細なVXL情報が必要な場合はWLDをクライアントに送信する。これにより、地図データを効率よく送受信することが可能となる。
[0162]
 なお、クライアントは、自分でSWLDとWLDのどちらが必要かを判断し、サーバへSWLD又はWLDの送信を要求しても構わない。また、サーバは、クライアント又はネットワークの状況に合わせて、SWLDかWLDのどちらを送信すべきかを判断しても構わない。
[0163]
 次に、スパースワールド(SWLD)とワールド(WLD)との送受信を切り替える方法を説明する。
[0164]
 ネットワーク帯域に応じてWLD又はSWLDを受信するかを切替えるようにしてもよい。図14は、この場合の動作例を示す図である。例えば、LTE(Long Term Evolution)環境下等の使用できるネットワーク帯域が限られている低速ネットワークが用いられている場合には、クライアントは、低速ネットワーク経由でサーバにアクセスし(S321)、サーバから地図情報としてSWLDを取得する(S322)。一方、Wi‐Fi(登録商標)環境下等のネットワーク帯域に余裕がある高速ネットワークが用いられている場合には、クライアントは、高速ネットワーク経由でサーバにアクセスし(S323)、サーバからWLDを取得する(S324)。これにより、クライアントは、当該クライアントのネットワーク帯域に応じて適切な地図情報を取得することができる。
[0165]
 具体的には、クライアントは、屋外ではLTE経由でSWLDを受信し、施設等の屋内に入った場合はWi‐Fi(登録商標)経由でWLDを取得する。これにより、クライアントは、屋内のより詳細な地図情報を取得することが可能となる。
[0166]
 このように、クライアントは、自身が用いるネットワークの帯域に応じてサーバにWLD又はSWLDを要求してもよい。または、クライアントは、自身が用いるネットワークの帯域を示す情報をサーバに送信し、サーバは当該情報に応じて当該クライアントに適したデータ(WLD又はSWLD)を送信してもよい。または、サーバは、クライアントのネットワーク帯域を判別し、当該クライアントに適したデータ(WLD又はSWLD)を送信してもよい。
[0167]
 また、移動速度に応じてWLD又はSWLDを受信するかを切替えるようにしてもよい。図15は、この場合の動作例を示す図である。例えば、クライアントが高速移動をしている場合は(S331)、クライアントはSWLDをサーバから受信する(S332)。一方、クライアントが低速移動をしている場合は(S333)、クライアントはWLDをサーバから受信する(S334)。これにより、クライアントは、ネットワーク帯域を抑制しながら、速度に合った地図情報を取得することができる。具体的には、クライアントは、高速道路を走行中にはデータ量の少ないSWLDを受信することにより、大まかな地図情報を適切な速度で更新することができる。一方、クライアントは、一般道路を走行中にはWLDを受信することにより、より詳細な地図情報を取得することが可能となる。
[0168]
 このように、クライアントは、自身の移動速度に応じてサーバにWLD又はSWLDを要求してもよい。または、クライアントは、自身の移動速度を示す情報をサーバに送信し、サーバは当該情報に応じて当該クライアントに適したデータ(WLD又はSWLD)を送信してもよい。または、サーバは、クライアントの移動速度を判別し、当該クライアントに適したデータ(WLD又はSWLD)を送信してもよい。
[0169]
 また、クライアントは、最初にSWLDをサーバより取得し、その中で重要な領域のWLDを取得しても構わない。例えば、クライアントは、地図データを取得する際に、最初に大まかな地図情報をSWLDで取得し、そこから建物、標識、又は人物等の特徴が多く出現する領域を絞り込み、絞り込んだ領域のWLDを後から取得する。これにより、クライアントは、サーバからの受信データ量を抑制しつつ、必要な領域の詳細な情報を取得することが可能となる。
[0170]
 また、サーバは、WLDから物体毎に別々のSWLDを作成し、クライアントは、用途に合わせて、それぞれを受信してもよい。これにより、ネットワーク帯域を抑制できる。例えば、サーバは、WLDから予め人又は車を認識し、人のSWLDと車のSWLDを作成する。クライアントは、周囲の人の情報を取得したい場合には人のSWLDを、車の情報を取得したい場合には車のSWLDを受信する。また、このようなSWLDの種類はヘッダ等に付加された情報(フラグ又はタイプ等)によって区別するようにしても構わない。
[0171]
 次に、本実施の形態に係る三次元データ符号化装置(例えばサーバ)の構成及び動作の流れを説明する。図16は、本実施の形態に係る三次元データ符号化装置400のブロック図である。図17は、三次元データ符号化装置400による三次元データ符号化処理のフローチャートである。
[0172]
 図16に示す三次元データ符号化装置400は、入力三次元データ411を符号化することで符号化ストリームである符号化三次元データ413及び414を生成する。ここで、符号化三次元データ413はWLDに対応する符号化三次元データであり、符号化三次元データ414はSWLDに対応する符号化三次元データである。この三次元データ符号化装置400は、取得部401と、符号化領域決定部402と、SWLD抽出部403と、WLD符号化部404と、SWLD符号化部405とを備える。
[0173]
 図17に示すように、まず、取得部401は、三次元空間内の点群データである入力三次元データ411を取得する(S401)。
[0174]
 次に、符号化領域決定部402は、点群データが存在する空間領域に基づいて、符号化対象の空間領域を決定する(S402)。
[0175]
 次に、SWLD抽出部403は、符号化対象の空間領域をWLDと定義し、WLDに含まれる各VXLから特徴量を算出する。そして、SWLD抽出部403は、特徴量が予め定められた閾値以上のVXLを抽出し、抽出したVXLをFVXLと定義し、当該FVXLをSWLDへ追加することで、抽出三次元データ412を生成する(S403)。つまり、入力三次元データ411から特徴量が閾値以上の抽出三次元データ412が抽出される。
[0176]
 次に、WLD符号化部404は、WLDに対応する入力三次元データ411を符号化することでWLDに対応する符号化三次元データ413を生成する(S404)。このとき、WLD符号化部404は、符号化三次元データ413のヘッダに、当該符号化三次元データ413がWLDを含むストリームであることを区別するための情報を付加する。
[0177]
 また、SWLD符号化部405は、SWLDに対応する抽出三次元データ412を符号化することでSWLDに対応する符号化三次元データ414を生成する(S405)。このとき、SWLD符号化部405は、符号化三次元データ414のヘッダに、当該符号化三次元データ414がSWLDを含むストリームであることを区別するための情報を付加する。
[0178]
 なお、符号化三次元データ413を生成する処理と、符号化三次元データ414を生成する処理との処理順は上記と逆でもよい。また、これらの処理の一部又は全てが並列に行われてもよい。
[0179]
 符号化三次元データ413及び414のヘッダに付与される情報として、例えば、「world_type」というパラメータが定義される。world_type=0の場合はストリームがWLDを含むことを表し、world_type=1の場合はストリームがSWLDを含むことを表す。更にその他の多数の種別を定義する場合には、world_type=2のように割り当てる数値を増やすようにしても構わない。また、符号化三次元データ413及び414の一方に特定のフラグが含まれてもよい。例えば、符号化三次元データ414に、当該ストリームがSWLDを含むことを含むフラグが付与されてもよい。この場合、復号装置は、フラグの有無によりWLDを含むストリームか、SWLDを含むストリームかを判別できる。
[0180]
 また、WLD符号化部404がWLDを符号化する際に使用する符号化方法と、SWLD符号化部405がSWLDを符号化する際に使用する符号化方法とは異なってもよい。
[0181]
 例えば、SWLDではデータが間引かされているため、WLDに比べ、周辺のデータとの相関が低くなる可能性がある。よって、SWLDに用いられる符号化方法では、WLDに用いられる符号化方法よりもイントラ予測及びインター予測のうちインター予測が優先されてもよい。
[0182]
 また、SWLDに用いられる符号化方法とWLDに用いられる符号化方法とでは、三次元位置の表現手法が異なってもよい。例えば、SWLDでは、三次元座標によりFVXLの三次元位置を表現し、WLDでは、後述する8分木により三次元位置が表現されてもよいし、その逆でもよい。
[0183]
 また、SWLD符号化部405は、SWLDの符号化三次元データ414のデータサイズがWLDの符号化三次元データ413のデータサイズより小さくなるように符号化を行う。例えば、上述したようにSWLDは、WLDに比べ、データ間の相関が低くなる可能性がある。これにより、符号化効率が下がり、符号化三次元データ414のデータサイズがWLDの符号化三次元データ413のデータサイズより大きくなる可能性がある。よって、SWLD符号化部405は、得られた符号化三次元データ414のデータサイズが、WLDの符号化三次元データ413のデータサイズより大きい場合には、再符号化を行うことで、データサイズを低減した符号化三次元データ414を再生成する。
[0184]
 例えば、SWLD抽出部403は、抽出する特徴点の数を減らした抽出三次元データ412を再生成し、SWLD符号化部405は、当該抽出三次元データ412を符号化する。または、SWLD符号化部405における量子化の程度をより粗くしてもよい。例えば、後述する8分木構造において、最下層のデータを丸め込むことで、量子化の程度を粗くすることができる。
[0185]
 また、SWLD符号化部405は、SWLDの符号化三次元データ414のデータサイズをWLDの符号化三次元データ413のデータサイズより小さくできない場合は、SWLDの符号化三次元データ414を生成しなくてもよい。または、WLDの符号化三次元データ413がSWLDの符号化三次元データ414にコピーされてもよい。つまり、SWLDの符号化三次元データ414としてWLDの符号化三次元データ413がそのまま用いられてもよい。
[0186]
 次に、本実施の形態に係る三次元データ復号装置(例えばクライアント)の構成及び動作の流れを説明する。図18は、本実施の形態に係る三次元データ復号装置500のブロック図である。図19は、三次元データ復号装置500による三次元データ復号処理のフローチャートである。
[0187]
 図18に示す三次元データ復号装置500は、符号化三次元データ511を復号することで復号三次元データ512又は513を生成する。ここで、符号化三次元データ511は、例えば、三次元データ符号化装置400で生成された符号化三次元データ413又は414である。
[0188]
 この三次元データ復号装置500は、取得部501と、ヘッダ解析部502と、WLD復号部503と、SWLD復号部504とを備える。
[0189]
 図19に示すように、まず、取得部501は、符号化三次元データ511を取得する(S501)。次に、ヘッダ解析部502は、符号化三次元データ511のヘッダを解析し、符号化三次元データ511がWLDを含むストリームか、SWLDを含むストリームかを判別する(S502)。例えば、上述したworld_typeのパラメータが参照され、判別が行われる。
[0190]
 符号化三次元データ511がWLDを含むストリームである場合(S503でYes)、WLD復号部503は、符号化三次元データ511を復号することでWLDの復号三次元データ512を生成する(S504)。一方、符号化三次元データ511がSWLDを含むストリームである場合(S503でNo)、SWLD復号部504は、符号化三次元データ511を復号することでSWLDの復号三次元データ513を生成する(S505)。
[0191]
 また、符号化装置と同様に、WLD復号部503がWLDを復号する際に使用する復号方法と、SWLD復号部504がSWLDを復号する際に使用する復号方法とは異なってもよい。例えば、SWLDに用いられる復号方法では、WLDに用いられる復号方法よりもイントラ予測及びインター予測のうちインター予測が優先されてもよい。
[0192]
 また、SWLDに用いられる復号方法とWLDに用いられる復号方法とでは、三次元位置の表現手法が異なってもよい。例えば、SWLDでは、三次元座標によりFVXLの三次元位置を表現し、WLDでは、後述する8分木により三次元位置が表現されてもよいし、その逆でもよい。
[0193]
 次に、三次元位置の表現手法である8分木表現について説明する。三次元データに含まれるVXLデータは8分木構造に変換された後、符号化される。図20は、WLDのVXLの一例を示す図である。図21は、図20に示すWLDの8分木構造を示す図である。図20に示す例では、点群を含むVXL(以下、有効VXL)である3つVXL1~3が存在する。図21に示すように、8分木構造はノードとリーフで構成される。各ノードは最大で8つのノードまたはリーフを持つ。各リーフはVXL情報を持つ。ここで、図21に示すリーフのうち、リーフ1、2、3はそれぞれ図20に示すVXL1、VXL2、VXL3を表す。
[0194]
 具体的には、各ノード及びリーフは三次元位置に対応する。ノード1は、図20に示す全体のブロックに対応する。ノード1に対応するブロックは8つのブロックに分割され、8つのブロックのうち、有効VXLを含むブロックがノードに設定され、それ以外のブロックはリーフに設定される。ノードに対応するブロックは、さらに8つのノードまたはリーフに分割され、この処理が木構造の階層分繰り返される。また、最下層のブロックは、全てリーフに設定される。
[0195]
 また、図22は、図20に示すWLDから生成したSWLDの例を示す図である。図20に示すVXL1及びVXL2は特徴量抽出の結果、FVXL1及びFVXL2と判定され、SWLDに加えられている。一方で、VXL3はFVXLと判定されず、SWLDに含まれていない。図23は、図22に示すSWLDの8分木構造を示す図である。図23に示す8分木構造では、図21に示す、VXL3に相当するリーフ3が削除されている。これにより、図21に示すノード3が有効VXLを持たなくなり、リーフに変更されている。このように一般的にSWLDのリーフ数はWLDのリーフ数より少なくなり、SWLDの符号化三次元データもWLDの符号化三次元データより小さくなる。
[0196]
 以下、本実施の形態の変形例について説明する。
[0197]
 例えば、車載装置等のクライアントは、自己位置推定を行う場合に、SWLDをサーバから受信し、SWLDを用いて自己位置推定を行い、障害物検知を行う場合は、レンジファインダなどの距離センサ、ステレオカメラ、又は複数の単眼カメラの組合せ等の様々な方法を用いて自分で取得した周辺の三次元情報に基づいて障害物検知を実施してもよい。
[0198]
 また、一般的にSWLDには平坦領域のVXLデータが含まれにくい。そのため、サーバは、静的な障害物の検知用に、WLDをサブサンプルしたサブサンプルワールド(subWLD)を保持し、SWLDとsubWLDをクライアントに送信してもよい。これにより、ネットワーク帯域を抑制しつつ、クライアント側で自己位置推定及び障害物検知を行うことができる。
[0199]
 また、クライアントが三次元地図データを高速に描画する際には、地図情報がメッシュ構造である方が便利な場合がある。そこで、サーバは、WLDからメッシュを生成し、メッシュワールド(MWLD)として予め保持してもよい。例えばクライアントは、粗い三次元描画を必要としている場合にはMWLDを受信し、詳細な三次元描画を必要としている場合にはWLDを受信する。これにより、ネットワーク帯域を抑制することができる。
[0200]
 また、サーバは、各VXLのうち、特徴量が閾値以上であるVXLをFVXLに設定したが、異なる方法にてFVXLを算出しても構わない。例えば、サーバは、信号又は交差点などを構成するVXL、VLM、SPC、又はGOSを、自己位置推定、運転アシスト、又は自動運転等に必要と判断し、FVXL、FVLM、FSPC、FGOSとしてSWLDに含めるようにしても構わない。また、上記判断は手動で行われてもよい。なお、特徴量に基づき設定されたFVXL等に、上記方法で得られたFVXL等を加えてもよい。つまり、SWLD抽出部403は、さらに、入力三次元データ411から予め定められた属性を有する物体に対応するデータを抽出三次元データ412として抽出してもよい。
[0201]
 また、それらの用途に必要な旨を特徴量とは別にラベリングするようにしても構わない。また、サーバは、SWLDの上位レイヤ(例えばレーンワールド)として、信号又は交差点などの自己位置推定、運転アシスト、又は自動運転等に必要なFVXLを別途保持してもよい。
[0202]
 また、サーバは、WLD内のVXLにもランダムアクセス単位又は所定の単位毎に属性を付加してもよい。属性は、例えば、自己位置推定に必要或いは不要かを示す情報、又は、信号或いは交差点などの交通情報として重要かどうかなどを示す情報を含む。また、属性は、レーン情報(GDF:Geographic Data Filesなど)におけるFeature(交差点又は道路など)との対応関係を含んでもよい。
[0203]
 また、WLD又はSWLDの更新方法として下記のような方法を用いても構わない。
[0204]
 人、工事、又は並木(トラック向け)の変化などを示す更新情報が点群又はメタデータとしてサーバにアップロードされる。サーバは、当該アップロードに基づき、WLDを更新し、その後、更新したWLDを用いてSWLDを更新する。
[0205]
 また、クライアントは、自己位置推定時に自身で生成した三次元情報とサーバから受信した三次元情報との不整合を検知した場合、自身で生成した三次元情報を更新通知とともにサーバに送信してもよい。この場合、サーバは、WLDを用いてSWLDを更新する。SWLDが更新されない場合、サーバは、WLD自体が古いと判断する。
[0206]
 また、符号化ストリームのヘッダ情報として、WLDかSWLDかを区別する情報が付加されるとしたが、例えば、メッシュワールド又はレーンワールド等、多種類のワールドが存在する場合には、それらを区別する情報がヘッダ情報に付加されても構わない。また、特徴量が異なるSWLDが多数存在する場合には、それぞれを区別する情報がヘッダ情報に付加されても構わない。
[0207]
 また、SWLDは、FVXLで構成されるとしたが、FVXLと判定されなかったVXLを含んでもよい。例えば、SWLDは、FVXLの特徴量を算出する際に使用する隣接VXLを含んでもよい。これにより、SWLDの各FVXLに特徴量情報が付加されない場合でも、クライアントは、SWLDを受信した際にFVXLの特徴量を算出することができる。なお、その際には、SWLDは各VXLがFVXLかVXLかを区別するための情報を含んでもよい。
[0208]
 以上のように、三次元データ符号化装置400は、入力三次元データ411(第1三次元データ)から特徴量が閾値以上の抽出三次元データ412(第2三次元データ)を抽出し、抽出三次元データ412を符号化することで符号化三次元データ414(第1符号化三次元データ)を生成する。
[0209]
 これによれば、三次元データ符号化装置400は、特徴量が閾値以上のデータを符号化した符号化三次元データ414を生成する。これにより、入力三次元データ411をそのまま符号化する場合に比べてデータ量を削減できる。よって、三次元データ符号化装置400は、伝送するデータ量を削減できる。
[0210]
 また、三次元データ符号化装置400は、さらに、入力三次元データ411を符号化することで符号化三次元データ413(第2符号化三次元データ)を生成する。
[0211]
 これによれば、三次元データ符号化装置400は、例えば、使用用途等に応じて、符号化三次元データ413と符号化三次元データ414とを選択的に伝送できる。
[0212]
 また、抽出三次元データ412は、第1符号化方法により符号化され、入力三次元データ411は、第1符号化方法とは異なる第2符号化方法により符号化される。
[0213]
 これによれば、三次元データ符号化装置400は、入力三次元データ411と抽出三次元データ412とにそれぞれ適した符号化方法を用いることができる。
[0214]
 また、第1符号化方法では、第2符号化方法よりもイントラ予測及びインター予測のうちインター予測が優先される。
[0215]
 これによれば、三次元データ符号化装置400は、隣接するデータ間の相関が低くなりやすい抽出三次元データ412に対して、インター予測の優先度を上げることができる。
[0216]
 また、第1符号化方法と第2符号化方法とでは、三次元位置の表現手法が異なる。例えば、例えば、第2符号化方法では、8分木により三次元位置が表現され、第1符号化方法では、三次元座標により三次元位置を表現される。
[0217]
 これによれば、三次元データ符号化装置400は、データ数(VXL又はFVXLの数)が異なる三次元データに対して、より適した三次元位置の表現手法を用いることができる。
[0218]
 また、符号化三次元データ413及び414の少なくとも一方は、当該符号化三次元データが入力三次元データ411を符号化することで得られた符号化三次元データであるか、入力三次元データ411のうちの一部を符号化することで得られた符号化三次元データであるかを示す識別子を含む。つまり、当該識別子は、符号化三次元データがWLDの符号化三次元データ413であるかSWLDの符号化三次元データ414であるかを示す。
[0219]
 これによれば、復号装置は、取得した符号化三次元データが符号化三次元データ413であるか符号化三次元データ414であるかを容易に判定できる。
[0220]
 また、三次元データ符号化装置400は、符号化三次元データ414のデータ量が符号化三次元データ413のデータ量より小さくなるように抽出三次元データ412を符号化する。
[0221]
 これによれば、三次元データ符号化装置400は、符号化三次元データ414のデータ量を符号化三次元データ413のデータ量より小さくできる。
[0222]
 また、三次元データ符号化装置400は、さらに、入力三次元データ411から予め定められた属性を有する物体に対応するデータを抽出三次元データ412として抽出する。例えば、予め定められた属性を有する物体とは、自己位置推定、運転アシスト、又は自動運転等に必要な物体であり、信号又は交差点などである。
[0223]
 これによれば、三次元データ符号化装置400は、復号装置で必要となるデータを含む符号化三次元データ414を生成できる。
[0224]
 また、三次元データ符号化装置400(サーバ)は、さらに、クライアントの状態に応じて、符号化三次元データ413及び414の一方をクライアントに送信する。
[0225]
 これによれば、三次元データ符号化装置400は、クライアントの状態に応じて適切なデータを送信できる。
[0226]
 また、クライアントの状態は、クライアントの通信状況(例えばネットワーク帯域)、又はクライアントの移動速度を含む。
[0227]
 また、三次元データ符号化装置400は、さらに、クライアントの要求に応じて、符号化三次元データ413及び414の一方をクライアントに送信する。
[0228]
 これによれば、三次元データ符号化装置400は、クライアントの要求に応じて適切なデータを送信できる。
[0229]
 また、本実施の形態に係る三次元データ復号装置500は、上記三次元データ符号化装置400により生成された符号化三次元データ413又は414を復号する。
[0230]
 つまり、三次元データ復号装置500は、入力三次元データ411から抽出された特徴量が閾値以上の抽出三次元データ412が符号化されることで得られた符号化三次元データ414を第1復号方法により復号する。また、三次元データ復号装置500は、入力三次元データ411が符号化されることで得られた符号化三次元データ413を、第1復号方法とは異なる第2復号方法により復号する。
[0231]
 これによれば、三次元データ復号装置500は、特徴量が閾値以上のデータを符号化した符号化三次元データ414と、符号化三次元データ413とを、例えば、使用用途等に応じて選択的に受信できる。これにより、三次元データ復号装置500は、伝送するデータ量を削減できる。さらに、三次元データ復号装置500は、入力三次元データ411と抽出三次元データ412とにそれぞれ適した復号方法を用いることができる。
[0232]
 また、第1復号方法では、第2復号方法よりもイントラ予測及びインター予測のうちインター予測が優先される。
[0233]
 これによれば、三次元データ復号装置500は、隣接するデータ間の相関が低くなりやすい抽出三次元データに対して、インター予測の優先度を上げることができる。
[0234]
 また、第1復号方法と第2復号方法とでは、三次元位置の表現手法が異なる。例えば、例えば、第2復号方法では、8分木により三次元位置が表現され、第1復号方法では、三次元座標により三次元位置を表現される。
[0235]
 これによれば、三次元データ復号装置500は、データ数(VXL又はFVXLの数)が異なる三次元データに対して、より適した三次元位置の表現手法を用いることができる。
[0236]
 また、符号化三次元データ413及び414の少なくとも一方は、当該符号化三次元データが入力三次元データ411を符号化することで得られた符号化三次元データであるか、入力三次元データ411のうちの一部を符号化することで得られた符号化三次元データであるかを示す識別子を含む。三次元データ復号装置500は、当該識別子を参照して、符号化三次元データ413及び414を識別する。
[0237]
 これによれば、三次元データ復号装置500は、取得した符号化三次元データが符号化三次元データ413であるか符号化三次元データ414であるかを容易に判定できる。
[0238]
 また、三次元データ復号装置500は、さらに、クライアント(三次元データ復号装置500)の状態をサーバに通知する。三次元データ復号装置500は、クライアントの状態に応じて、サーバから送信された符号化三次元データ413及び414の一方を受信する。
[0239]
 これによれば、三次元データ復号装置500は、クライアントの状態に応じて適切なデータを受信できる。
[0240]
 また、クライアントの状態は、クライアントの通信状況(例えばネットワーク帯域)、又はクライアントの移動速度を含む。
[0241]
 また、三次元データ復号装置500は、さらに、符号化三次元データ413及び414の一方をサーバに要求し、当該要求に応じて、サーバから送信された符号化三次元データ413及び414の一方を受信する。
[0242]
 これによれば、三次元データ復号装置500は、用途に応じた適切なデータを受信できる。
[0243]
 (実施の形態3)
 本実施の形態では、車両間での三次元データを送受信する方法について説明する。例えば、自車両と周辺車両との間での三次元データの送受信が行われる。
[0244]
 図24は、本実施の形態に係る三次元データ作成装置620のブロック図である。この三次元データ作成装置620は、例えば、自車両に含まれ、三次元データ作成装置620が作成した第1三次元データ632に、受信した第2三次元データ635を合成することで、より密な第3三次元データ636を作成する。
[0245]
 この三次元データ作成装置620は、三次元データ作成部621と、要求範囲決定部622と、探索部623と、受信部624と、復号部625と、合成部626とを備える。
[0246]
 まず、三次元データ作成部621は、自車両が備えるセンサで検知したセンサ情報631を用いて第1三次元データ632を作成する。次に、要求範囲決定部622は、作成した第1三次元データ632の中でデータが不足している三次元空間範囲である要求範囲を決定する。
[0247]
 次に、探索部623は、要求範囲の三次元データを所有する周辺車両を探索し、探索により特定した周辺車両に要求範囲を示す要求範囲情報633を送信する。次に、受信部624は、周辺車両から、要求範囲の符号化ストリームである符号化三次元データ634を受信する(S624)。なお、探索部623は、特定範囲に存在する全ての車両に対し、無差別にリクエストを出し、応答があった相手から符号化三次元データ634を受信してもよい。また、探索部623は、車両に限らず、信号機又は標識などの物体にリクエストを出し、当該物体から符号化三次元データ634を受信してもよい。
[0248]
 次に、復号部625は、受信した符号化三次元データ634を復号することで第2三次元データ635を取得する。次に、合成部626は、第1三次元データ632と第2三次元データ635とを合成することで、より密な第3三次元データ636を作成する。
[0249]
 次に、本実施の形態に係る三次元データ送信装置640の構成及び動作を説明する。図25は、三次元データ送信装置640のブロック図である。
[0250]
 三次元データ送信装置640は、例えば、上述した周辺車両に含まれ、周辺車両が作成した第5三次元データ652を自車両が要求する第6三次元データ654に加工し、第6三次元データ654を符号化することで符号化三次元データ634を生成し、符号化三次元データ634を自車両に送信する。
[0251]
 三次元データ送信装置640は、三次元データ作成部641と、受信部642と、抽出部643と、符号化部644と、送信部645とを備える。
[0252]
 まず、三次元データ作成部641は、周辺車両が備えるセンサで検知したセンサ情報651を用いて第5三次元データ652を作成する。次に、受信部642は、自車両から送信された要求範囲情報633を受信する。
[0253]
 次に、抽出部643は、第5三次元データ652から、要求範囲情報633で示される要求範囲の三次元データを抽出することで、第5三次元データ652を第6三次元データ654に加工する。次に、符号化部644は、第6三次元データ654を符号化することで、符号化ストリームである符号化三次元データ634を生成する。そして、送信部645は、自車両へ符号化三次元データ634を送信する。
[0254]
 なお、ここでは、自車両が三次元データ作成装置620を備え、周辺車両が三次元データ送信装置640を備える例を説明するが、各車両が、三次元データ作成装置620と三次元データ送信装置640との機能を有してもよい。
[0255]
 (実施の形態4)
 本実施の形態では、三次元マップに基づく自己位置推定における異常系の動作について説明する。
[0256]
 車の自動運転、又は、ロボット、或いはドローンなどの飛行体などの移動体を自律的に移動させるなどの用途が今後拡大すると予想される。このような自律的な移動を実現する手段の一例として、移動体が、三次元マップ内における自らの位置を推定(自己位置推定)しながら、マップに従って走行する方法がある。
[0257]
 自己位置推定は、三次元マップと、自車に搭載したレンジファインダー(LiDARなど)又はステレオカメラなどのセンサにより取得した自車周辺の三次元情報(以降、自車検知三次元データ)とをマッチングして、三次元マップ内の自車位置を推定することで実現できる。
[0258]
 三次元マップは、HERE社が提唱するHDマップなどのように、三次元のポイントクラウドだけでなく、道路及び交差点の形状情報など二次元の地図データ、又は、渋滞及び事故などの実時間で変化する情報を含んでもよい。三次元データ、二次元データ、実時間で変化するメタデータなど複数のレイヤから三次元マップが構成され、装置は、必要なデータのみを取得、又は、参照することも可能である。
[0259]
 ポイントクラウドのデータは、上述したSWLDであってもよいし、特徴点ではない点群データを含んでもよい。また、ポイントクラウドのデータの送受信は、1つ、または、複数のランダムアクセス単位を基本として行われる。
[0260]
 三次元マップと自車検知三次元データとのマッチング方法として以下の方法を用いることができる。例えば、装置は、互いのポイントクラウドにおける点群の形状を比較し、特徴点間の類似度が高い部位が同一位置であると決定する。また、装置は、三次元マップがSWLDから構成される場合、SWLDを構成する特徴点と、自車検知三次元データから抽出した三次元特徴点とを比較してマッチングを行う。
[0261]
 ここで、高精度に自己位置推定を行うためには、(A)三次元マップと自車検知三次元データが取得できており、かつ、(B)それらの精度が予め定められた基準を満たすことが必要となる。しかしながら、以下のような異常ケースでは、(A)又は(B)が満たせない。
[0262]
 (1)三次元マップを通信経由で取得できない。
[0263]
 (2)三次元マップが存在しない、又は、三次元マップを取得したが破損している。
[0264]
 (3)自車のセンサが故障している、又は、悪天候のために、自車検知三次元データの生成精度が十分でない。
[0265]
 これらの異常ケースに対処するための動作を、以下で説明する。以下では、車を例に動作を説明するが、以下の手法は、ロボット又はドローンなど、自律的に移動する動物体全般に対して適用できる。
[0266]
 以下、三次元マップ又は自車検知三次元データにおける異常ケースに対応するための、本実施の形態に係る三次元情報処理装置の構成及び動作を説明する。図26は、本実施の形態に係る三次元情報処理装置700の構成例を示すブロック図である。
[0267]
 三次元情報処理装置700は、例えば、自動車等の動物体に搭載される。図26に示すように、三次元情報処理装置700は、三次元マップ取得部701と、自車検知データ取得部702と、異常ケース判定部703と、対処動作決定部704と、動作制御部705とを備える。
[0268]
 なお、三次元情報処理装置700は、二次元画像を取得するカメラ、又は、超音波或いはレーザーを用いた一次元データのセンサなど、自車周辺の構造物又は動物体を検知するための図示しない二次元又は一次元のセンサを備えてもよい。また、三次元情報処理装置700は、三次元マップを4G或いは5Gなどの移動体通信網、又は、車車間通信或いは路車間通信により取得するための通信部(図示せず)を備えてもよい。
[0269]
 三次元マップ取得部701は、走行経路近傍の三次元マップ711を取得する。例えば、三次元マップ取得部701は、移動体通信網、又は、車車間通信或いは路車間通信により三次元マップ711を取得する。
[0270]
 次に、自車検知データ取得部702は、センサ情報に基づいて自車検知三次元データ712を取得する。例えば、自車検知データ取得部702は、自車が備えるセンサにより取得されたセンサ情報に基づき、自車検知三次元データ712を生成する。
[0271]
 次に、異常ケース判定部703は、取得した三次元マップ711及び自車検知三次元データ712の少なくとも一方に対して予め定められたチェックを実施することで異常ケースを検出する。つまり、異常ケース判定部703は、取得した三次元マップ711及び自車検知三次元データ712の少なくとも一方が異常であるかを判定する。
[0272]
 異常ケースが検出された場合、対処動作決定部704は、異常ケースに対する対処動作を決定する。次に、動作制御部705は、三次元マップ取得部701など、対処動作の実施に必要となる各処理部の動作を制御する。
[0273]
 一方、異常ケースが検出されない場合、三次元情報処理装置700は、処理を終了する。
[0274]
 また、三次元情報処理装置700は、三次元マップ711と自車検知三次元データ712とを用いて、三次元情報処理装置700を有する車両の自己位置推定を行う。次に、三次元情報処理装置700は、自己位置推定の結果を用いて、当該車両を自動運転する。
[0275]
 このように、三次元情報処理装置700は、第1の三次元位置情報を含むマップデータ(三次元マップ711)を通信路を介して取得する。例えば、第1の三次元位置情報は、三次元の座標情報を有する部分空間を単位として符号化され、各々が1以上の部分空間の集合体であり、各々を独立に復号可能な複数のランダムアクセス単位を含む。例えば、第1の三次元位置情報は、三次元の特徴量が所定の閾値以上となる特徴点が符号化されたデータ(SWLD)である。
[0276]
 また、三次元情報処理装置700は、センサで検知した情報から第2の三次元位置情報(自車検知三次元データ712)を生成する。次に、三次元情報処理装置700は、第1の三次元位置情報又は第2の三次元位置情報に対して異常判定処理を実施することで、第1の三次元位置情報又は前記第2の三次元位置情報が異常であるかどうかを判定する。
[0277]
 三次元情報処理装置700は、第1の三次元位置情報又は第2の三次元位置情報が異常であると判定された場合、当該異常に対する対処動作を決定する。次に、三次元情報処理装置700は、対処動作の実施に必要となる制御を実施する。
[0278]
 これにより、三次元情報処理装置700は、第1の三次元位置情報又は第2の三次元位置情報の異常を検知し、対処動作を行うことができる。
[0279]
 (実施の形態5)
 本実施の形態では、後続車両への三次元データ送信方法等について説明する。
[0280]
 図27は、本実施の形態に係る三次元データ作成装置810の構成例を示すブロック図である。この三次元データ作成装置810は、例えば、車両に搭載される。三次元データ作成装置810は、外部の交通監視クラウド、前走車両又は後続車両と三次元データの送受信を行うとともに、三次元データを作成及び蓄積する。
[0281]
 三次元データ作成装置810は、データ受信部811と、通信部812と、受信制御部813と、フォーマット変換部814と、複数のセンサ815と、三次元データ作成部816と、三次元データ合成部817と、三次元データ蓄積部818と、通信部819と、送信制御部820と、フォーマット変換部821と、データ送信部822とを備える。
[0282]
 データ受信部811は、交通監視クラウド又は前走車両から三次元データ831を受信する。三次元データ831は、例えば、自車両のセンサ815で検知不能な領域を含む、ポイントクラウド、可視光映像、奥行き情報、センサ位置情報、又は速度情報などの情報を含む。
[0283]
 通信部812は、交通監視クラウド又は前走車両と通信し、データ送信要求などを交通監視クラウド又は前走車両に送信する。
[0284]
 受信制御部813は、通信部812を介して、対応フォーマット等の情報を通信先と交換し、通信先との通信を確立する。
[0285]
 フォーマット変換部814は、データ受信部811が受信した三次元データ831にフォーマット変換等を行うことで三次元データ832を生成する。また、フォーマット変換部814は、三次元データ831が圧縮又は符号化されている場合には、伸張又は復号処理を行う。
[0286]
 複数のセンサ815は、LiDAR、可視光カメラ又は赤外線カメラなどの、車両の外部の情報を取得するセンサ群であり、センサ情報833を生成する。例えば、センサ情報833は、センサ815がLiDARなどのレーザセンサである場合、ポイントクラウド(点群データ)等の三次元データである。なお、センサ815は複数でなくてもよい。
[0287]
 三次元データ作成部816は、センサ情報833から三次元データ834を生成する。三次元データ834は、例えば、ポイントクラウド、可視光映像、奥行き情報、センサ位置情報、又は速度情報などの情報を含む。
[0288]
 三次元データ合成部817は、自車両のセンサ情報833に基づいて作成された三次元データ834に、交通監視クラウド又は前走車両等が作成した三次元データ832を合成することで、自車両のセンサ815では検知できない前走車両の前方の空間も含む三次元データ835を構築する。
[0289]
 三次元データ蓄積部818は、生成された三次元データ835等を蓄積する。
[0290]
 通信部819は、交通監視クラウド又は後続車両と通信し、データ送信要求などを交通監視クラウド又は後続車両に送信する。
[0291]
 送信制御部820は、通信部819を介して、対応フォーマット等の情報を通信先と交換し、通信先と通信を確立する。また、送信制御部820は、三次元データ合成部817で生成された三次元データ832の三次元データ構築情報と、通信先からのデータ送信要求とに基づき、送信対象の三次元データの空間である送信領域を決定する。
[0292]
 具体的には、送信制御部820は、交通監視クラウド又は後続車両からのデータ送信要求に応じて、後続車両のセンサでは検知できない自車両の前方の空間を含む送信領域を決定する。また、送信制御部820は、三次元データ構築情報に基づいて送信可能な空間又は送信済み空間の更新有無等を判断することで送信領域を決定する。例えば、送信制御部820は、データ送信要求で指定された領域であり、かつ、対応する三次元データ835が存在する領域を送信領域に決定する。そして、送信制御部820は、通信先が対応するフォーマット、及び送信領域をフォーマット変換部821に通知する。
[0293]
 フォーマット変換部821は、三次元データ蓄積部818に蓄積されている三次元データ835のうち、送信領域の三次元データ836を、受信側が対応しているフォーマットへ変換することで三次元データ837を生成する。なお、フォーマット変換部821は、三次元データ837を圧縮又は符号化することでデータ量を削減してもよい。
[0294]
 データ送信部822は、三次元データ837を交通監視クラウド又は後続車両に送信する。この三次元データ837は、例えば、後続車両の死角になる領域を含む、自車両の前方のポイントクラウド、可視光映像、奥行き情報、又はセンサ位置情報などの情報を含む。
[0295]
 なお、ここでは、フォーマット変換部814及び821にてフォーマット変換等が行われる例を述べたが、フォーマット変換は行われなくてもよい。
[0296]
 このような構成により、三次元データ作成装置810は、自車両のセンサ815では検知できない領域の三次元データ831を外部から取得し、三次元データ831と自車両のセンサ815で検知したセンサ情報833に基づく三次元データ834とを合成することで三次元データ835を生成する。これにより、三次元データ作成装置810は、自車両のセンサ815で検知できない範囲の三次元データを生成できる。
[0297]
 また、三次元データ作成装置810は、交通監視クラウド又は後続車両からのデータ送信要求に応じて、後続車両のセンサでは検知できない自車両の前方の空間を含む三次元データを、交通監視クラウド又は後続車両等へ送信できる。
[0298]
 (実施の形態6)
 実施の形態5において、車両等のクライアント装置が、他の車両又は交通監視クラウド等のサーバに三次元データを送信する例を説明した。本実施の形態では、クライアント装置は、サーバ又は他のクライアント装置にセンサで得られたセンサ情報を送信する。
[0299]
 まず、本実施の形態に係るシステムの構成を説明する。図28は、本実施の形態に係る三次元マップ及びセンサ情報の送受信システムの構成を示す図である。このシステムは、サーバ901と、クライアント装置902A及び902Bを含む。なお、クライアント装置902A及び902Bを特に区別しない場合には、クライアント装置902とも記す。
[0300]
 クライアント装置902は、例えば、車両等の移動体に搭載される車載機器である。サーバ901は、例えば、交通監視クラウド等であり、複数のクライアント装置902と通信可能である。
[0301]
 サーバ901は、クライアント装置902に、ポイントクラウドから構成される三次元マップを送信する。なお、三次元マップの構成はポイントクラウドに限定されず、メッシュ構造等、他の三次元データを表すものであってもよい。
[0302]
 クライアント装置902は、サーバ901に、クライアント装置902が取得したセンサ情報を送信する。センサ情報は、例えば、LiDAR取得情報、可視光画像、赤外画像、デプス画像、センサ位置情報及び速度情報のうち少なくとも一つを含む。
[0303]
 サーバ901とクライアント装置902との間で送受信されるデータは、データ削減のために圧縮されてもよいし、データの精度を維持するために非圧縮のままでも構わない。データを圧縮する場合、ポイントクラウドには例えば8分木構造に基づく三次元圧縮方式を用いることができる。また、可視光画像、赤外画像、及びデプス画像には二次元の画像圧縮方式を用いることできる。二次元の画像圧縮方式とは、例えば、MPEGで規格化されたMPEG-4 AVC又はHEVC等である。
[0304]
 また、サーバ901は、クライアント装置902からの三次元マップの送信要求に応じてサーバ901で管理する三次元マップをクライアント装置902に送信する。なお、サーバ901はクライアント装置902からの三次元マップの送信要求を待たずに三次元マップを送信してもよい。例えば、サーバ901は、予め定められた空間にいる1つ以上のクライアント装置902に三次元マップをブロードキャストしても構わない。また、サーバ901は、一度送信要求を受けたクライアント装置902に、一定時間毎にクライアント装置902の位置に適した三次元マップを送信してもよい。また、サーバ901は、サーバ901が管理する三次元マップが更新される度にクライアント装置902に三次元マップを送信してもよい。
[0305]
 クライアント装置902は、サーバ901に三次元マップの送信要求を出す。例えば、クライアント装置902が、走行時に自己位置推定を行いたい場合に、クライアント装置902は、三次元マップの送信要求をサーバ901に送信する。
[0306]
 なお、次のような場合に、クライアント装置902はサーバ901に三次元マップの送信要求を出してもよい。クライアント装置902の保持する三次元マップが古い場合に、クライアント装置902はサーバ901に三次元マップの送信要求を出してもよい。例えば、クライアント装置902が三次元マップを取得してから一定期間が経過した場合に、クライアント装置902はサーバ901に三次元マップの送信要求を出してもよい。
[0307]
 クライアント装置902が保持する三次元マップで示される空間から、クライアント装置902が外に出る一定時刻前に、クライアント装置902はサーバ901に三次元マップの送信要求を出してもよい。例えば、クライアント装置902が、クライアント装置902が保持する三次元マップで示される空間の境界から予め定められた距離以内に存在する場合に、クライアント装置902はサーバ901に三次元マップの送信要求を出してもよい。また、クライアント装置902の移動経路及び移動速度が把握できている場合には、これらに基づき、クライアント装置902が保持する三次元マップで示される空間から、クライアント装置902が外に出る時刻を予測してもよい。
[0308]
 クライアント装置902がセンサ情報から作成した三次元データと三次元マップとの位置合せ時の誤差が一定以上の場合に、クライアント装置902はサーバ901に三次元マップの送信要求を出してもよい。
[0309]
 クライアント装置902は、サーバ901から送信されたセンサ情報の送信要求に応じて、サーバ901にセンサ情報を送信する。なお、クライアント装置902はサーバ901からのセンサ情報の送信要求を待たずにセンサ情報をサーバ901に送ってもよい。例えば、クライアント装置902は、一度サーバ901からセンサ情報の送信要求を得た場合、一定期間の間、定期的にセンサ情報をサーバ901に送信してもよい。また、クライアント装置902は、クライアント装置902がセンサ情報を元に作成した三次元データと、サーバ901から得た三次元マップとの位置合せ時の誤差が一定以上の場合、クライアント装置902の周辺の三次元マップに変化が生じた可能性があると判断し、その旨とセンサ情報とをサーバ901に送信してもよい。
[0310]
 サーバ901は、クライアント装置902にセンサ情報の送信要求を出す。例えば、サーバ901は、クライアント装置902から、GPS等のクライアント装置902の位置情報を受信する。サーバ901は、クライアント装置902の位置情報に基づき、サーバ901が管理する三次元マップにおいて情報が少ない空間にクライアント装置902が近づいていると判断した場合、新たな三次元マップを生成するためにクライアント装置902にセンサ情報の送信要求を出す。また、サーバ901は、三次元マップを更新したい場合、積雪時或いは災害時などの道路状況を確認したい場合、渋滞状況、或いは事件事故状況等を確認したい場合に、センサ情報の送信要求を出してもよい。
[0311]
 また、クライアント装置902は、サーバ901から受け取るセンサ情報の送信要求の受信時における通信状態又は帯域に応じて、サーバ901に送信するセンサ情報のデータ量を設定してもよい。サーバ901に送信するセンサ情報のデータ量を設定するというのは、例えば、当該データそのものを増減させること、又は圧縮方式を適宜選択することである。
[0312]
 図29は、クライアント装置902の構成例を示すブロック図である。クライアント装置902は、サーバ901からポイントクラウド等で構成される三次元マップを受信し、クライアント装置902のセンサ情報に基づいて作成した三次元データからクライアント装置902の自己位置を推定する。また、クライアント装置902は、取得したセンサ情報をサーバ901に送信する。
[0313]
 クライアント装置902は、データ受信部1011と、通信部1012と、受信制御部1013と、フォーマット変換部1014と、複数のセンサ1015と、三次元データ作成部1016と、三次元画像処理部1017と、三次元データ蓄積部1018と、フォーマット変換部1019と、通信部1020と、送信制御部1021と、データ送信部1022とを備える。
[0314]
 データ受信部1011は、サーバ901から三次元マップ1031を受信する。三次元マップ1031は、WLD又はSWLD等のポイントクラウドを含むデータである。三次元マップ1031には、圧縮データ、及び非圧縮データのどちらが含まれていてもよい。
[0315]
 通信部1012は、サーバ901と通信し、データ送信要求(例えば、三次元マップの送信要求)などをサーバ901に送信する。
[0316]
 受信制御部1013は、通信部1012を介して、対応フォーマット等の情報を通信先と交換し、通信先との通信を確立する。
[0317]
 フォーマット変換部1014は、データ受信部1011が受信した三次元マップ1031にフォーマット変換等を行うことで三次元マップ1032を生成する。また、フォーマット変換部1014は、三次元マップ1031が圧縮又は符号化されている場合には、伸張又は復号処理を行う。なお、フォーマット変換部1014は、三次元マップ1031が非圧縮データであれば、伸張又は復号処理を行わない。
[0318]
 複数のセンサ1015は、LiDAR、可視光カメラ、赤外線カメラ、又はデプスセンサなど、クライアント装置902が搭載されている車両の外部の情報を取得するセンサ群であり、センサ情報1033を生成する。例えば、センサ情報1033は、センサ1015がLiDARなどのレーザセンサである場合、ポイントクラウド(点群データ)等の三次元データである。なお、センサ1015は複数でなくてもよい。
[0319]
 三次元データ作成部1016は、センサ情報1033に基づいて自車両の周辺の三次元データ1034を作成する。例えば、三次元データ作成部1016は、LiDARで取得した情報と、可視光カメラで得られた可視光映像とを用いて自車両の周辺の色情報付きのポイントクラウドデータを作成する。
[0320]
 三次元画像処理部1017は、受信したポイントクラウド等の三次元マップ1032と、センサ情報1033から生成した自車両の周辺の三次元データ1034とを用いて、自車両の自己位置推定処理等を行う。なお、三次元画像処理部1017は、三次元マップ1032と三次元データ1034とを合成することで自車両の周辺の三次元データ1035を作成し、作成した三次元データ1035を用いて自己位置推定処理を行ってもよい。
[0321]
 三次元データ蓄積部1018は、三次元マップ1032、三次元データ1034及び三次元データ1035等を蓄積する。
[0322]
 フォーマット変換部1019は、センサ情報1033を、受信側が対応しているフォーマットへ変換することでセンサ情報1037を生成する。なお、フォーマット変換部1019は、センサ情報1037を圧縮又は符号化することでデータ量を削減してもよい。また、フォーマット変換部1019は、フォーマット変換をする必要がない場合は処理を省略してもよい。また、フォーマット変換部1019は、送信範囲の指定に応じて送信するデータ量を制御してもよい。
[0323]
 通信部1020は、サーバ901と通信し、データ送信要求(センサ情報の送信要求)などをサーバ901から受信する。
[0324]
 送信制御部1021は、通信部1020を介して、対応フォーマット等の情報を通信先と交換し、通信を確立する。
[0325]
 データ送信部1022は、センサ情報1037をサーバ901に送信する。センサ情報1037は、例えば、LiDARで取得した情報、可視光カメラで取得した輝度画像、赤外線カメラで取得した赤外画像、デプスセンサで取得したデプス画像、センサ位置情報、及び速度情報など、複数のセンサ1015によって取得した情報を含む。
[0326]
 次に、サーバ901の構成を説明する。図30は、サーバ901の構成例を示すブロック図である。サーバ901は、クライアント装置902から送信されたセンサ情報を受信し、受信したセンサ情報に基づいて三次元データを作成する。サーバ901は、作成した三次元データを用いて、サーバ901が管理する三次元マップを更新する。また、サーバ901は、クライアント装置902からの三次元マップの送信要求に応じて、更新した三次元マップをクライアント装置902に送信する。
[0327]
 サーバ901は、データ受信部1111と、通信部1112と、受信制御部1113と、フォーマット変換部1114と、三次元データ作成部1116と、三次元データ合成部1117と、三次元データ蓄積部1118と、フォーマット変換部1119と、通信部1120と、送信制御部1121と、データ送信部1122とを備える。
[0328]
 データ受信部1111は、クライアント装置902からセンサ情報1037を受信する。センサ情報1037は、例えば、LiDARで取得した情報、可視光カメラで取得した輝度画像、赤外線カメラで取得した赤外画像、デプスセンサで取得したデプス画像、センサ位置情報、及び速度情報などを含む。
[0329]
 通信部1112は、クライアント装置902と通信し、データ送信要求(例えば、センサ情報の送信要求)などをクライアント装置902に送信する。
[0330]
 受信制御部1113は、通信部1112を介して、対応フォーマット等の情報を通信先と交換し、通信を確立する。
[0331]
 フォーマット変換部1114は、受信したセンサ情報1037が圧縮又は符号化されている場合には、伸張又は復号処理を行うことでセンサ情報1132を生成する。なお、フォーマット変換部1114は、センサ情報1037が非圧縮データであれば、伸張又は復号処理を行わない。
[0332]
 三次元データ作成部1116は、センサ情報1132に基づいてクライアント装置902の周辺の三次元データ1134を作成する。例えば、三次元データ作成部1116は、LiDARで取得した情報と、可視光カメラで得られた可視光映像とを用いてクライアント装置902の周辺の色情報付ポイントクラウドデータを作成する。
[0333]
 三次元データ合成部1117は、センサ情報1132を元に作成した三次元データ1134を、サーバ901が管理する三次元マップ1135に合成することで三次元マップ1135を更新する。
[0334]
 三次元データ蓄積部1118は、三次元マップ1135等を蓄積する。
[0335]
 フォーマット変換部1119は、三次元マップ1135を、受信側が対応しているフォーマットへ変換することで三次元マップ1031を生成する。なお、フォーマット変換部1119は、三次元マップ1135を圧縮又は符号化することでデータ量を削減してもよい。また、フォーマット変換部1119は、フォーマット変換をする必要がない場合は処理を省略してもよい。また、フォーマット変換部1119は、送信範囲の指定に応じて送信するデータ量を制御してもよい。
[0336]
 通信部1120は、クライアント装置902と通信し、データ送信要求(三次元マップの送信要求)などをクライアント装置902から受信する。
[0337]
 送信制御部1121は、通信部1120を介して、対応フォーマット等の情報を通信先と交換し、通信を確立する。
[0338]
 データ送信部1122は、三次元マップ1031をクライアント装置902に送信する。三次元マップ1031は、WLD又はSWLD等のポイントクラウドを含むデータである。三次元マップ1031には、圧縮データ、及び非圧縮データのどちらが含まれていてもよい。
[0339]
 次に、クライアント装置902の動作フローについて説明する。図31は、クライアント装置902による三次元マップ取得時の動作を示すフローチャートである。
[0340]
 まず、クライアント装置902は、サーバ901へ三次元マップ(ポイントクラウド等)の送信を要求する(S1001)。このとき、クライアント装置902は、GPS等で得られたクライアント装置902の位置情報を合わせて送信することで、その位置情報に関連する三次元マップの送信をサーバ901に要求してもよい。
[0341]
 次に、クライアント装置902は、サーバ901から三次元マップを受信する(S1002)。受信した三次元マップが圧縮データであれば、クライアント装置902は、受信した三次元マップを復号して非圧縮の三次元マップを生成する(S1003)。
[0342]
 次に、クライアント装置902は、複数のセンサ1015で得られたセンサ情報1033からクライアント装置902の周辺の三次元データ1034を作成する(S1004)。次に、クライアント装置902は、サーバ901から受信した三次元マップ1032と、センサ情報1033から作成した三次元データ1034とを用いてクライアント装置902の自己位置を推定する(S1005)。
[0343]
 図32は、クライアント装置902によるセンサ情報の送信時の動作を示すフローチャートである。まず、クライアント装置902は、サーバ901からセンサ情報の送信要求を受信する(S1011)。送信要求を受信したクライアント装置902は、センサ情報1037をサーバ901に送信する(S1012)。なお、クライアント装置902は、センサ情報1033が複数のセンサ1015で得られた複数の情報を含む場合、各情報を、各情報に適した圧縮方式で圧縮することでセンサ情報1037を生成してもよい。
[0344]
 次に、サーバ901の動作フローについて説明する。図33は、サーバ901によるセンサ情報の取得時の動作を示すフローチャートである。まず、サーバ901は、クライアント装置902へセンサ情報の送信を要求する(S1021)。次に、サーバ901は、当該要求に応じてクライアント装置902から送信されたセンサ情報1037を受信する(S1022)。次に、サーバ901は、受信したセンサ情報1037を用いて三次元データ1134を作成する(S1023)。次に、サーバ901は、作成した三次元データ1134を三次元マップ1135に反映する(S1024)。
[0345]
 図34は、サーバ901による三次元マップの送信時の動作を示すフローチャートである。まず、サーバ901は、クライアント装置902から三次元マップの送信要求を受信する(S1031)。三次元マップの送信要求を受信したサーバ901は、クライアント装置902へ三次元マップ1031を送信する(S1032)。このとき、サーバ901は、クライアント装置902の位置情報に合わせてその付近の三次元マップを抽出し、抽出した三次元マップを送信してもよい。また、サーバ901は、ポイントクラウドで構成される三次元マップを、例えば8分木構造による圧縮方式等を用いて圧縮し、圧縮後の三次元マップを送信してもよい。
[0346]
 以下、本実施の形態の変形例について説明する。
[0347]
 サーバ901は、クライアント装置902から受信したセンサ情報1037を用いてクライアント装置902の位置付近の三次元データ1134を作成する。次に、サーバ901は、作成した三次元データ1134と、サーバ901が管理する同エリアの三次元マップ1135とのマッチングを行うことによって、三次元データ1134と三次元マップ1135との差分を算出する。サーバ901は、差分が予め定められた閾値以上の場合は、クライアント装置902の周辺で何らかの異常が発生したと判断する。例えば、地震等の自然災害によって地盤沈下等が発生した際などに、サーバ901が管理する三次元マップ1135と、センサ情報1037を基に作成した三次元データ1134との間に大きな差が発生することが考えられる。
[0348]
 センサ情報1037は、センサの種類、センサの性能、及びセンサの型番のうち少なくとも一つを示す情報を含んでもよい。また、センサ情報1037に、センサの性能に応じたクラスID等が付加されてもよい。例えば、センサ情報1037がLiDARで取得された情報である場合、数mm単位の精度で情報を取得できるセンサをクラス1、数cm単位の精度で情報を取得できるセンサをクラス2、数m単位の精度で情報を取得できるセンサをクラス3のように、センサの性能に識別子を割り当てることが考えられる。また、サーバ901は、センサの性能情報等を、クライアント装置902の型番から推定してもよい。例えば、クライアント装置902が車両に搭載されている場合、サーバ901は、当該車両の車種からセンサのスペック情報を判断してもよい。この場合、サーバ901は、車両の車種の情報を事前に取得していてもよいし、センサ情報に、当該情報が含まれてもよい。また、サーバ901は取得したセンサ情報1037を用いて、センサ情報1037を用いて作成した三次元データ1134に対する補正の度合いを切り替えてもよい。例えば、センサ性能が高精度(クラス1)である場合、サーバ901は、三次元データ1134に対する補正を行わない。センサ性能が低精度(クラス3)である場合、サーバ901は、三次元データ1134に、センサの精度に応じた補正を適用する。例えば、サーバ901は、センサの精度が低いほど補正の度合い(強度)を強くする。
[0349]
 サーバ901は、ある空間にいる複数のクライアント装置902に同時にセンサ情報の送信要求を出してもよい。サーバ901は、複数のクライアント装置902から複数のセンサ情報を受信した場合に、全てのセンサ情報を三次元データ1134の作成に利用する必要はなく、例えば、センサの性能に応じて、利用するセンサ情報を選択してもよい。例えば、サーバ901は、三次元マップ1135を更新する場合、受信した複数のセンサ情報の中から高精度なセンサ情報(クラス1)を選別し、選別したセンサ情報を用いて三次元データ1134を作成してもよい。
[0350]
 サーバ901は、交通監視クラウド等のサーバのみに限定されず、他のクライアント装置(車載)であってもよい。図35は、この場合のシステム構成を示す図である。
[0351]
 例えば、クライアント装置902Cが近くにいるクライアント装置902Aにセンサ情報の送信要求を出し、クライアント装置902Aからセンサ情報を取得する。そして、クライアント装置902Cは、取得したクライアント装置902Aのセンサ情報を用いて三次元データを作成し、クライアント装置902Cの三次元マップを更新する。これにより、クライアント装置902Cは、クライアント装置902Aから取得可能な空間の三次元マップを、クライアント装置902Cの性能を活かして生成できる。例えば、クライアント装置902Cの性能が高い場合に、このようなケースが発生すると考えられる。
[0352]
 また、この場合、センサ情報を提供したクライアント装置902Aは、クライアント装置902Cが生成した高精度な三次元マップを取得する権利が与えられる。クライアント装置902Aは、その権利に従ってクライアント装置902Cから高精度な三次元マップを受信する。
[0353]
 また、クライアント装置902Cは近くにいる複数のクライアント装置902(クライアント装置902A及びクライアント装置902B)にセンサ情報の送信要求を出してもよい。クライアント装置902A又はクライアント装置902Bのセンサが高性能である場合には、クライアント装置902Cは、この高性能なセンサで得られたセンサ情報を用いて三次元データを作成できる。
[0354]
 図36は、サーバ901及びクライアント装置902の機能構成を示すブロック図である。サーバ901は、例えば、三次元マップを圧縮及び復号する三次元マップ圧縮/復号処理部1201と、センサ情報を圧縮及び復号するセンサ情報圧縮/復号処理部1202とを備える。
[0355]
 クライアント装置902は、三次元マップ復号処理部1211と、センサ情報圧縮処理部1212とを備える。三次元マップ復号処理部1211は、圧縮された三次元マップの符号化データを受信し、符号化データを復号して三次元マップを取得する。センサ情報圧縮処理部1212は、取得したセンサ情報から作成した三次元データの代わりに、センサ情報そのものを圧縮し、圧縮したセンサ情報の符号化データをサーバ901へ送信する。この構成により、クライアント装置902は、三次元マップ(ポイントクラウド等)を復号する処理を行う処理部(装置又はLSI)を内部に保持すればよく、三次元マップ(ポイントクラウド等)の三次元データを圧縮する処理を行う処理部を内部に保持する必要がない。これにより、クライアント装置902のコスト及び消費電力等を抑えることができる。
[0356]
 以上のように、本実施の形態に係るクライアント装置902は、移動体に搭載され、移動体に搭載されたセンサ1015により得られた、移動体の周辺状況を示すセンサ情報1033から、移動体の周辺の三次元データ1034を作成する。クライアント装置902は、作成された三次元データ1034を用いて移動体の自己位置を推定する。クライアント装置902は、取得したセンサ情報1033をサーバ901又は他の移動体902に送信する。
[0357]
 これによれば、クライアント装置902は、センサ情報1033をサーバ901等に送信する。これにより、三次元データを送信する場合に比べて、送信データのデータ量を削減できる可能性がある。また、三次元データの圧縮又は符号化等の処理をクライアント装置902で行う必要がないので、クライアント装置902の処理量を削減できる。よって、クライアント装置902は、伝送されるデータ量の削減、又は、装置の構成の簡略化を実現できる。
[0358]
 また、クライアント装置902は、さらに、サーバ901に三次元マップの送信要求を送信し、サーバ901から三次元マップ1031を受信する。クライアント装置902は、自己位置の推定では、三次元データ1034と三次元マップ1032とを用いて、自己位置を推定する。
[0359]
 また、センサ情報1033は、レーザセンサで得られた情報、輝度画像、赤外画像、デプス画像、センサの位置情報、及びセンサの速度情報のうち少なくとも一つを含む。
[0360]
 また、センサ情報1033は、センサの性能を示す情報を含む。
[0361]
 また、クライアント装置902は、センサ情報1033を符号化又は圧縮し、センサ情報の送信では、符号化又は圧縮後のセンサ情報1037を、サーバ901又は他の移動体902に送信する。これによれば、クライアント装置902は、伝送されるデータ量を削減できる。
[0362]
 例えば、クライアント装置902は、プロセッサと、メモリとを備え、プロセッサは、メモリを用いて、上記の処理を行う。
[0363]
 また、本実施の形態に係るサーバ901は、移動体に搭載されるクライアント装置902と通信可能であり、移動体に搭載されたセンサ1015により得られた、移動体の周辺状況を示すセンサ情報1037をクライアント装置902から受信する。サーバ901は、受信したセンサ情報1037から、移動体の周辺の三次元データ1134を作成する。
[0364]
 これによれば、サーバ901は、クライアント装置902から送信されたセンサ情報1037を用いて三次元データ1134を作成する。これにより、クライアント装置902が三次元データを送信する場合に比べて、送信データのデータ量を削減できる可能性がある。また、三次元データの圧縮又は符号化等の処理をクライアント装置902で行う必要がないので、クライアント装置902の処理量を削減できる。よって、サーバ901は、伝送されるデータ量の削減、又は、装置の構成の簡略化を実現できる。
[0365]
 また、サーバ901は、さらに、クライアント装置902にセンサ情報の送信要求を送信する。
[0366]
 また、サーバ901は、さらに、作成された三次元データ1134を用いて三次元マップ1135を更新し、クライアント装置902からの三次元マップ1135の送信要求に応じて三次元マップ1135をクライアント装置902に送信する。
[0367]
 また、センサ情報1037は、レーザセンサで得られた情報、輝度画像、赤外画像、デプス画像、センサの位置情報、及びセンサの速度情報のうち少なくとも一つを含む。
[0368]
 また、センサ情報1037は、センサの性能を示す情報を含む。
[0369]
 また、サーバ901は、さらに、センサの性能に応じて、三次元データを補正する。これによれば、当該三次元データ作成方法は、三次元データの品質を向上できる。
[0370]
 また、サーバ901は、センサ情報の受信では、複数のクライアント装置902から複数のセンサ情報1037を受信し、複数のセンサ情報1037に含まれるセンサの性能を示す複数の情報に基づき、三次元データ1134の作成に用いるセンサ情報1037を選択する。これによれば、サーバ901は、三次元データ1134の品質を向上できる。
[0371]
 また、サーバ901は、受信したセンサ情報1037を復号又は伸張し、復号又は伸張後のセンサ情報1132から、三次元データ1134を作成する。これによれば、サーバ901は、伝送されるデータ量を削減できる。
[0372]
 例えば、サーバ901は、プロセッサと、メモリとを備え、プロセッサは、メモリを用いて、上記の処理を行う。
[0373]
 (実施の形態7)
 本実施の形態では、インター予測処理を用いた三次元データの符号化方法及び復号方法について説明する。
[0374]
 図37は、本実施の形態に係る三次元データ符号化装置1300のブロック図である。この三次元データ符号装置1300は、三次元データを符号化することで符号化信号である符号化ビットストリーム(以下、単にビットストリームとも記す)を生成する。図37に示すように、三次元データ符号化装置1300は、分割部1301と、減算部1302と、変換部1303と、量子化部1304と、逆量子化部1305と、逆変換部1306と、加算部1307と、参照ボリュームメモリ1308と、イントラ予測部1309と、参照スペースメモリ1310と、インター予測部1311と、予測制御部1312と、エントロピー符号化部1313とを備える。
[0375]
 分割部1301は、三次元データに含まれる各スペース(SPC)を符号化単位である複数のボリューム(VLM)に分割する。また、分割部1301は、各ボリューム内のボクセルを8分木表現化(Octree化)する。なお、分割部1301は、スペースとボリュームを同一サイズとし、スペースを8分木表現化してもよい。また、分割部1301は、8分木化に必要な情報(深度情報など)をビットストリームのヘッダ等に付加してもよい。
[0376]
 減算部1302は、分割部1301から出力されたボリューム(符号化対象ボリューム)と、後述するイントラ予測又はインター予測によって生成される予測ボリュームとの差分を算出し、算出された差分を予測残差として変換部1303に出力する。図38は、予測残差の算出例を示す図である。なお、ここで示す符号化対象ボリューム及び予測ボリュームのビット列は、例えば、ボリュームに含まれる三次元点(例えばポイントクラウド)の位置を示す位置情報である。
[0377]
 以下、8分木表現とボクセルのスキャン順について説明する。ボリュームは8分木構造に変換(8分木化)された後、符号化される。8分木構造はノードとリーフとで構成される。各ノードは8つのノード又はリーフを持ち、各リーフはボクセル(VXL)情報を持つ。図39は、複数のボクセルを含むボリュームの構造例を示す図である。図40は、図39に示すボリュームを8分木構造に変換した例を示す図である。ここで、図40に示すリーフのうち、リーフ1、2、3はそれぞれ図39に示すボクセルVXL1、VXL2、VXL3を表し、点群を含むVXL(以下、有効VXL)を表現している。
[0378]
 8分木は、例えば0、1の二値列で表現される。例えば、ノード又は有効VXLを値1、それ以外を値0とすると、各ノード及びリーフには図40に示す二値列が割当てられる。そして、幅優先又は深さ優先のスキャン順に応じて、この二値列がスキャンされる。例えば幅優先でスキャンされた場合、図41のAに示す二値列が得られる。深さ優先でスキャンした場合は図41のBに示す二値列が得られる。このスキャンにより得られた二値列はエントロピー符号化によって符号化され情報量が削減される。
[0379]
 次に、8分木表現における深度情報について説明する。8分木表現における深度は、ボリューム内に含まれるポイントクラウド情報を、どの粒度まで保持するかをコントロールするために使用される。深度を大きく設定すると、より細かいレベルまでポイントクラウド情報を再現することができるが、ノード及びリーフを表現するためのデータ量が増える。逆に深度を小さく設定すると、データ量が減少するが、複数の異なる位置及び色の異なるポイントクラウド情報が同一位置かつ同一色であるとみなされるため、本来のポイントクラウド情報が持つ情報を失うことになる。
[0380]
 例えば、図42は、図40に示す深度=2の8分木を、深度=1の8分木で表現した例を示す図である。図42に示す8分木は図40に示す8分木よりデータ量が少なくなる。つまり、図42に示す8分木は図42に示す8分木より二値列化後のビット数が少ない。ここで、図40に示すリーフ1とリーフ2が図41に示すリーフ1で表現されることになる。つまり、図40に示すリーフ1とリーフ2とが異なる位置であったという情報が失われる。
[0381]
 図43は、図42に示す8分木に対応するボリュームを示す図である。図39に示すVXL1とVXL2が図43に示すVXL12に対応する。この場合、三次元データ符号化装置1300は、図43に示すVXL12の色情報を、図39に示すVXL1とVXL2との色情報から生成する。例えば、三次元データ符号化装置1300は、VXL1とVXL2との色情報の平均値、中間値、又は重み平均値などをVXL12の色情報として算出する。このように、三次元データ符号化装置1300は、8分木の深度を変えることで、データ量の削減を制御してもよい。
[0382]
 三次元データ符号化装置1300は、8分木の深度情報を、ワールド単位、スペース単位、及びボリューム単位のいずれの単位で設定しても構わない。またその際、三次元データ符号化装置1300は、ワールドのヘッダ情報、スペースのヘッダ情報、又はボリュームのヘッダ情報に深度情報を付加してもよい。また、時間の異なる全てのワールド、スペース、及びボリュームで深度情報して同一の値を使用してもよい。この場合、三次元データ符号化装置1300は、全時間のワールドを管理するヘッダ情報に深度情報を付加してもよい。
[0383]
 ボクセルに色情報が含まれる場合には、変換部1303は、ボリューム内のボクセルの色情報の予測残差に対し、直交変換等の周波数変換を適用する。例えば、変換部1303は、あるスキャン順で予測残差をスキャンすることで一次元配列を作成する。その後、変換部1303は、作成した一次元配列に一次元の直交変換を適用することで一次元配列を周波数領域に変換する。これにより、ボリューム内の予測残差の値が近い場合には低域の周波数成分の値が大きくなり、高域の周波数成分の値が小さくなる。よって、量子化部1304においてより効率的に符号量を削減することができる。
[0384]
 また、変換部1303は、一次元ではなく、二次元以上の直交変換を用いてもよい。例えば、変換部1303は、あるスキャン順で予測残差を二次元配列にマッピングし、得られた二次元配列に二次元直交変換を適用する。また、変換部1303は、複数の直交変換方式から使用する直交変換方式を選択してもよい。この場合、三次元データ符号化装置1300は、どの直交変換方式を用いたかを示す情報をビットストリームに付加する。また、変換部1303は、次元の異なる複数の直交変換方式から使用する直交変換方式を選択してもよい。この場合、三次元データ符号化装置1300は、どの次元の直交変換方式を用いたかをビットストリームに付加する。
[0385]
 例えば、変換部1303は、予測残差のスキャン順を、ボリューム内の8分木におけるスキャン順(幅優先又は深さ優先など)に合わせる。これにより、予測残差のスキャン順を示す情報をビットストリームに付加する必要がないので、オーバーヘッドを削減できる。また、変換部1303は、8分木のスキャン順とは異なるスキャン順を適用してもよい。この場合、三次元データ符号化装置1300は、予測残差のスキャン順を示す情報をビットストリームに付加する。これにより、三次元データ符号化装置1300は、予測残差を効率よく符号化することができる。また、三次元データ符号化装置1300は、8分木のスキャン順を適用するか否かを示す情報(フラグ等)をビットストリームに付加し、8分木のスキャン順を適用しない場合に、予測残差のスキャン順を示す情報をビットストリームに付加してもよい。
[0386]
 変換部1303は、色情報の予測残差だけでなく、ボクセルが持つその他の属性情報を変換してもよい。例えば、変換部1303は、ポイントクラウドをLiDAR等で取得した際に得られる反射度等の情報を変換し、符号化してもよい。
[0387]
 変換部1303は、スペースが色情報等の属性情報を持たない場合は、処理をスキップしてもよい。また、三次元データ符号化装置1300は、変換部1303の処理をスキップするか否かを示す情報(フラグ)をビットストリームに付加してもよい。
[0388]
 量子化部1304は、変換部1303で生成された予測残差の周波数成分に対し、量子化制御パラメータを用いて量子化を行うことで量子化係数を生成する。これにより情報量が削減される。生成された量子化係数はエントロピー符号化部1313に出力される。量子化部1304は、量子化制御パラメータを、ワールド単位、スペース単位、又はボリューム単位で制御してもよい。その際には、三次元データ符号化装置1300は、量子化制御パラメータをそれぞれのヘッダ情報等に付加する。また、量子化部1304は、予測残差の周波数成分毎に、重みを変えて量子化制御を行ってもよい。例えば、量子化部1304は、低周波数成分は細かく量子化し、高周波成分は粗く量子化してもよい。この場合、三次元データ符号化装置1300は、各周波数成分の重みを表すパラメータをヘッダに付加してもよい。
[0389]
 量子化部1304は、スペースが色情報等の属性情報を持たない場合は、処理をスキップしてもよい。また、三次元データ符号化装置1300は、量子化部1304の処理をスキップするか否かを示す情報(フラグ)をビットストリームに付加してもよい。
[0390]
 逆量子化部1305は、量子化制御パラメータを用いて、量子化部1304で生成された量子化係数に逆量子化を行うことで予測残差の逆量子化係数を生成し、生成した逆量子化係数を逆変換部1306に出力する。
[0391]
 逆変換部1306は、逆量子化部1305で生成された逆量子化係数に対し逆変換を適用することで逆変換適用後予測残差を生成する。この逆変換適用後予測残差は、量子化後に生成された予測残差であるため、変換部1303が出力した予測残差とは完全には一致しなくてもよい。
[0392]
 加算部1307は、逆変換部1306で生成された逆変換適用後予測残差と、量子化前の予測残差の生成に用いられた、後述するイントラ予測又はインター予測により生成された予測ボリュームとを加算して再構成ボリュームを生成する。この再構成ボリュームは、参照ボリュームメモリ1308、又は、参照スペースメモリ1310に格納される。
[0393]
 イントラ予測部1309は、参照ボリュームメモリ1308に格納された隣接ボリュームの属性情報を用いて、符号化対象ボリュームの予測ボリュームを生成する。属性情報とは、ボクセルの色情報又は反射度を含む。イントラ予測部1309は、符号化対象ボリュームの色情報又は反射度の予測値を生成する。
[0394]
 図44は、イントラ予測部1309の動作を説明するための図である。例えば、イントラ予測部1309は、図44に示す、符号化対象ボリューム(ボリュームidx=3)の予測ボリュームを、隣接ボリューム(ボリュームidx=0)から生成する。ここで、ボリュームidxとはスペース内のボリュームに対し付加される識別子情報であり、各ボリュームに異なる値が割当てられる。ボリュームidxの割当ての順番は符号化順と同じ順番であってもよいし、符号化順とは異なる順番であってもよい。例えば、イントラ予測部1309は、図44に示す符号化対象ボリュームの色情報の予測値として、隣接ボリュームであるボリュームidx=0内に含まれるボクセルの色情報の平均値を用いる。この場合、符号化対象ボリューム内に含まれる各ボクセルの色情報から、色情報の予測値が差し引かれることで予測残差が生成される。この予測残差に対して変換部1303以降の処理が行われる。また、この場合、三次元データ符号化装置1300は、隣接ボリューム情報と、予測モード情報とをビットストリームに付加する。ここで隣接ボリューム情報とは、予測に用いた隣接ボリュームを示す情報であり、例えば、予測に用いた隣接ボリュームのボリュームidxを示す。また、予測モード情報とは、予測ボリュームの生成に使用したモードを示す。モードとは、例えば、隣接ボリューム内のボクセルの平均値から予測値を生成する平均値モード、又は隣接ボリューム内のボクセルの中間値から予測値を生成する中間値モード等である。
[0395]
 イントラ予測部1309は、予測ボリュームを、複数の隣接ボリュームから生成してもよい。例えば、図44に示す構成において、イントラ予測部1309は、ボリュームidx=0のボリュームから予測ボリューム0を生成し、ボリュームidx=1のボリュームから予測ボリューム1を生成する。そして、イントラ予測部1309は、予測ボリューム0と予測ボリューム1の平均を最終的な予測ボリュームとして生成する。この場合、三次元データ符号化装置1300は、予測ボリュームの生成に使用した複数のボリュームの複数のボリュームidxをビットストリームに付加してもよい。
[0396]
 図45は、本実施の形態に係るインター予測処理を模式的に示す図である。インター予測部1311は、ある時刻T_Curのスペース(SPC)を、異なる時刻T_LXの符号化済みスペースを用いて符号化(インター予測)する。この場合、インター予測部1311は、異なる時刻T_LXの符号化済みスペースに回転及び並進処理を適用して符号化処理を行う。
[0397]
 また、三次元データ符号化装置1300は、異なる時刻T_LXのスペースに適用した回転及び並進処理に関わるRT情報をビットストリームに付加する。異なる時刻T_LXとは、例えば、前記ある時刻T_Curより前の時刻T_L0である。このとき、三次元データ符号化装置1300は、時刻T_L0のスペースに適用した回転及び並進処理に関わるRT情報RT_L0をビットストリームに付加してもよい。
[0398]
 または、異なる時刻T_LXとは、例えば、前記ある時刻T_Curより後の時刻T_L1である。このとき、三次元データ符号化装置1300は、時刻T_L1のスペースに適用した回転及び並進処理に関わるRT情報RT_L1をビットストリームに付加してもよい。
[0399]
 または、インター予測部1311は、異なる時刻T_L0及び時刻T_L1の両方のスペースを参照して符号化(双予測)を行う。この場合には、三次元データ符号化装置1300は、それぞれのスペースに適用した回転及び並進に関わるRT情報RT_L0及びRT_L1の両方をビットストリームに付加してもよい。
[0400]
 なお、上記ではT_L0をT_Curより前の時刻、T_L1をT_Curより後の時刻としたが、必ずしもこれに限らない。例えば、T_L0とT_L1は共にT_Curより前の時刻でもよい。または、T_L0とT_L1は共にT_Curより後の時刻でもよい。
[0401]
 また、三次元データ符号化装置1300は、複数の異なる時刻のスペースを参照して符号化を行う場合には、それぞれのスペースに適用した回転及び並進に関わるRT情報をビットストリームに付加してもよい。例えば、三次元データ符号化装置1300は、参照する複数の符号化済みスペースを2つの参照リスト(L0リスト及びL1リスト)で管理する。L0リスト内の第1の参照スペースをL0R0とし、L0リスト内の第2の参照スペースをL0R1とし、L1リスト内の第1の参照スペースをL1R0とし、L1リスト内の第2の参照スペースをL1R1とした場合、三次元データ符号化装置1300は、L0R0のRT情報RT_L0R0と、L0R1のRT情報RT_L0R1と、L1R0のRT情報RT_L1R0と、L1R1のRT情報RT_L1R1とをビットストリームに付加する。例えば、三次元データ符号化装置1300は、これらのRT情報をビットストリームのヘッダ等に付加する。
[0402]
 また、三次元データ符号化装置1300は、複数の異なる時刻の参照スペースを参照して符号化を行う場合、参照スペース毎に回転及び並進を適用するか否かを判定する。その際、三次元データ符号化装置1300は、参照スペース毎に回転及び並進を適用したか否かを示す情報(RT適用フラグ等)をビットストリームのヘッダ情報等に付加してもよい。例えば、三次元データ符号化装置1300は、符号化対象スペースから参照する参照スペース毎にICP(Interactive Closest Point)アルゴリズムを用いてRT情報、及びICPエラー値を算出する。三次元データ符号化装置1300は、ICPエラー値が、予め定められた一定値以下の場合は、回転及び並進を行う必要がないと判定してRT適用フラグをオフに設定する。一方、三次元データ符号化装置1300は、ICPエラー値が上記一定値より大きい場合は、RT適用フラグをオンに設定し、RT情報をビットストリームに付加する。
[0403]
 図46は、RT情報及びRT適用フラグをヘッダに付加するシンタックス例を示す図である。なお、各シンタックスに割当てるビット数は、そのシンタックスが取りうる範囲で決定してもよい。例えば、参照リストL0内に含まれる参照スペース数が8つの場合、MaxRefSpc_l0には3bitが割当てられてもよい。割当てるビット数を、各シンタックスが取りうる値に応じて可変にしてもよいし、取りうる値に関わらず固定にしてもよい。割り当てるビット数を固定にする場合は、三次元データ符号化装置1300は、その固定ビット数を別のヘッダ情報に付加してもよい。
[0404]
 ここで、図46に示す、MaxRefSpc_l0は、参照リストL0内に含まれる参照スペース数を示す。RT_flag_l0[i]は、参照リストL0内の参照スペースiのRT適用フラグである。RT_flag_l0[i]が1の場合、参照スペースiに回転及び並進が適用される。RT_flag_l0[i]が0の場合、参照スペースiに回転及び並進が適用されない。
[0405]
 R_l0[i]及びT_l0[i]は、参照リストL0内の参照スペースiのRT情報である。R_l0[i]は、参照リストL0内の参照スペースiの回転情報である。回転情報は、適用された回転処理の内容を示し、例えば、回転行列、又はクォータニオン等である。T_l0[i]は、参照リストL0内の参照スペースiの並進情報である。並進情報は、適用された並進処理の内容を示し、例えば、並進ベクトル等である。
[0406]
 MaxRefSpc_l1は、参照リストL1内に含まれる参照スペース数を示す。RT_flag_l1[i]は、参照リストL1内の参照スペースiのRT適用フラグである。RT_flag_l1[i]が1の場合、参照スペースiに回転及び並進が適用される。RT_flag_l1[i]が0の場合、参照スペースiに回転及び並進が適用されない。
[0407]
 R_l1[i]及びT_l1[i]は、参照リストL1内の参照スペースiのRT情報である。R_l1[i]は、参照リストL1内の参照スペースiの回転情報である。回転情報は、適用された回転処理の内容を示し、例えば、回転行列、又はクォータニオン等である。T_l1[i]は、参照リストL1内の参照スペースiの並進情報である。並進情報は、適用された並進処理の内容を示し、例えば、並進ベクトル等である。
[0408]
 インター予測部1311は、参照スペースメモリ1310に格納された符号化済みの参照スペースの情報を用いて符号化対象ボリュームの予測ボリュームを生成する。上述したように、インター予測部1311は、符号化対象ボリュームの予測ボリュームを生成する前に、符号化対象スペースと参照スペースの全体的な位置関係を近づけるために、符号化対象スペースと参照スペースでICP(Interactive Closest Point)アルゴリズムを用いてRT情報を求める。そして、インター予測部1311は、求めたRT情報を用いて参照スペースに回転及び並進処理を適用することで参照スペースBを得る。その後、インター予測部1311は、符号化対象スペース内の符号化対象ボリュームの予測ボリュームを参照スペースB内の情報を用いて生成する。ここで、三次元データ符号化装置1300は、参照スペースBを得るために用いられたRT情報を符号化対象スペースのヘッダ情報等に付加する。
[0409]
 このように、インター予測部1311は、参照スペースに回転及び並進処理を適用することにより符号化対象スペースと参照スペースとの全体的な位置関係を近づけてから、参照スペースの情報を用いて予測ボリュームを生成することで予測ボリュームの精度を向上できる。また、予測残差を抑制できるので符号量を削減できる。なお、ここでは、符号化対象スペースと参照スペースとを用いてICPを行う例を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、インター予測部1311は、処理量を削減するために、ボクセル又はポイントクラウド数を間引いた符号化対象スペース、及び、ボクセル又はポイントクラウド数を間引いた参照スペースの少なくとも一方を用いてICPを行うことで、RT情報を求めてもよい。
[0410]
 また、インター予測部1311は、ICPの結果得られるICPエラー値が、予め定められた第1閾値より小さい場合、つまり、例えば符号化対象スペースと参照スペースの位置関係が近い場合には、回転及び並進処理は必要ないと判断し、回転及び並進を行わなくてもよい。この場合、三次元データ符号化装置1300は、RT情報をビットストリームに付加しないことによりオーバーヘッドを抑制してもよい。
[0411]
 また、インター予測部1311は、ICPエラー値が、予め定められた第2閾値より大きい場合には、スペース間の形状変化が大きいと判断し、符号化対象スペースの全てのボリュームにイントラ予測を適用してもよい。以下、イントラ予測を適用するスペースをイントラスペースと呼ぶ。また、第2閾値は上記第1閾値より大きい値である。また、ICPに限定せず、2つのボクセル集合、又は、2つのポイントクラウド集合からRT情報を求める方法であれば、どのような手法を適用してもよい。
[0412]
 また、三次元データに形状又は色等の属性情報が含まれる場合には、インター予測部1311は、符号化対象スペース内の符号化対象ボリュームの予測ボリュームとして、例えば参照スペース内で符号化対象ボリュームと最も形状又は色等の属性情報が近いボリュームを探索する。また、この参照スペースは、例えば、上述した回転及び並進処理が行われた後の参照スペースである。インター予測部1311は、探索により得られたボリューム(参照ボリューム)から予測ボリュームを生成する。図47は、予測ボリュームの生成動作を説明するための図である。インター予測部1311は、図47に示す符号化対象ボリューム(ボリュームidx=0)を、インター予測を用いて符号化する場合、参照スペース内の参照ボリュームを順にスキャンしながら、符号化対象ボリュームと参照ボリュームとの差分である予測残差が一番小さいボリュームを探索する。インター予測部1311は、予測残差が一番小さいボリュームを予測ボリュームとして選択する。符号化対象ボリュームと予測ボリュームとの予測残差が変換部1303以降の処理により符号化される。ここで、予測残差とは、符号化対象ボリュームの属性情報と予測ボリュームの属性情報との差分である。また、三次元データ符号化装置1300は、予測ボリュームとして参照した参照スペース内の参照ボリュームのボリュームidxをビットストリームのヘッダ等に付加する。
[0413]
 図47に示す例では、参照スペースL0R0のボリュームidx=4の参照ボリュームが符号化対象ボリュームの予測ボリュームとして選択される。そして、符号化対象ボリュームと参照ボリュームとの予測残差と、参照ボリュームidx=4とが符号化されてビットストリームに付加される。
[0414]
 なお、ここでは属性情報の予測ボリュームを生成する例を説明したが、位置情報の予測ボリュームについても同様の処理が行われてもよい。
[0415]
 予測制御部1312は、符号化対象ボリュームをイントラ予測、及びインター予測のいずれを用いて符号化するかを制御する。ここで、イントラ予測、及びインター予測を含むモードを予測モードと呼ぶ。例えば、予測制御部1312は、符号化対象ボリュームをイントラ予測で予測した場合の予測残差と、インター予測で予測した場合の予測残差とを評価値として算出し、評価値が小さい方の予測モードを選択する。なお、予測制御部1312は、イントラ予測の予測残差とインター予測の予測残差とに、それぞれ直交変換、量子化、及び、エントロピー符号化を適用することで実際の符号量を算出し、算出した符号量を評価値として予測モードを選択してもよい。また、評価値に予測残差以外のオーバーヘッド情報(参照ボリュームidx情報など)を加えるようにしてもよい。また、予測制御部1312は、符号化対象スペースをイントラスペースで符号化すると予め決定されている場合には、常にイントラ予測を選択してもよい。
[0416]
 エントロピー符号化部1313は、量子化部1304からの入力である量子化係数を可変長符号化することにより符号化信号(符号化ビットストリーム)を生成する。具体的には、エントロピー符号化部1313は、例えば、量子化係数を二値化し、得られた二値信号を算術符号化する。
[0417]
 次に、三次元データ符号化装置1300により生成された符号化信号を復号する三次元データ復号装置について説明する。図48は、本実施の形態に係る三次元データ復号装置1400のブロック図である。この三次元データ復号装置1400は、エントロピー復号部1401と、逆量子化部1402と、逆変換部1403と、加算部1404と、参照ボリュームメモリ1405と、イントラ予測部1406と、参照スペースメモリ1407と、インター予測部1408と、予測制御部1409とを備える。
[0418]
 エントロピー復号部1401は、符号化信号(符号化ビットストリーム)を可変長復号する。例えば、エントロピー復号部1401は、符号化信号を算術復号して二値信号を生成し、生成した二値信号から量子化係数を生成する。
[0419]
 逆量子化部1402は、エントロピー復号部1401から入力された量子化係数を、ビットストリーム等に付加された量子化パラメータを用いて逆量子化することで逆量子化係数を生成する。
[0420]
 逆変換部1403は、逆量子化部1402から入力された逆量子化係数を逆変換することで予測残差を生成する。例えば、逆変換部1403は、逆量子化係数を、ビットストリームに付加された情報に基づいて逆直交変換することで予測残差を生成する。
[0421]
 加算部1404は、逆変換部1403で生成された予測残差と、イントラ予測又はインター予測により生成された予測ボリュームとを加算して再構成ボリュームを生成する。この再構成ボリュームは、復号三次元データとして出力されるとともに、参照ボリュームメモリ1405、又は、参照スペースメモリ1407に格納される。
[0422]
 イントラ予測部1406は、参照ボリュームメモリ1405内の参照ボリュームとビットストリームに付加された情報とを用いてイントラ予測により予測ボリュームを生成する。具体的には、イントラ予測部1406は、ビットストリームに付加された隣接ボリューム情報(例えばボリュームidx)と、予測モード情報とを取得し、隣接ボリューム情報で示さる隣接ボリュームを用いて、予測モード情報で示されるモードにより予測ボリュームを生成する。なお、これらの処理の詳細は、ビットストリームに付与された情報が用いられる点を除き、上述したイントラ予測部1309による処理と同様である。
[0423]
 インター予測部1408は、参照スペースメモリ1407内の参照スペースとビットストリームに付加された情報とを用いてインター予測により予測ボリュームを生成する。具体的には、インター予測部1408は、ビットストリームに付加された参照スペース毎のRT情報を用いて参照スペースに対して回転及び並進処理を適用し、適用後の参照スペースを用いて予測ボリュームを生成する。なお、参照スペース毎のRT適用フラグがビットストリーム内に存在する場合には、インター予測部1408は、RT適用フラグに応じて参照スペースに回転及び並進処理を適用する。なお、これらの処理の詳細は、ビットストリームに付与された情報が用いられる点を除き、上述したインター予測部1311による処理と同様である。
[0424]
 予測制御部1409は、復号対象ボリュームをイントラ予測で復号するか、インター予測で復号するかを制御する。例えば、予測制御部1409は、ビットストリームに付加された、使用する予測モードを示す情報に応じてイントラ予測又はインター予測を選択する。なお、予測制御部1409は、復号対象スペースをイントラスペースで復号すると予め決定されている場合は、常にイントラ予測を選択してもよい。
[0425]
 以下、本実施の形態の変形例について説明する。本実施の形態ではスペース単位で回転及び並進が適用される例を説明したが、より細かい単位で回転及び並進が適用されてもよい。例えば、三次元データ符号化装置1300は、スペースをサブスペースに分割し、サブスペース単位で回転及び並進を適用してもよい。この場合、三次元データ符号化装置1300は、サブスペース毎にRT情報を生成し、生成したRT情報をビットストリームのヘッダ等に付加する。また、三次元データ符号化装置1300は、符号化単位であるボリューム単位で回転及び並進を適用してもよい。この場合、三次元データ符号化装置1300は、符号化ボリューム単位でRT情報を生成し、生成したRT情報をビットストリームのヘッダ等に付加する。さらに、上記を組み合わせてもよい。つまり、三次元データ符号化装置1300は、大きい単位で回転及び並進を適用し、その後、細かい単位で回転及び並進を適用してもよい。例えば、三次元データ符号化装置1300は、スペース単位で回転及び並進を適用し、得られたスペースに含まれる複数のボリュームの各々に対して、互いに異なる回転及び並進を適用してもよい。
[0426]
 また、本実施の形態では参照スペースに回転及び並進を適用する例を説明したが、必ずしもこれに限らない。例えば、三次元データ符号化装置1300は、例えば、スケール処理を適用して三次元データの大きさを変化させてもよい。また、三次元データ符号化装置1300は、回転、並進及びスケールのうち、いずれか1つ又は2つを適用してもよい。また、上記のように多段階で異なる単位で処理を適用する場合には、各単位に適用される処理の種類が異なってもよい。例えば、スペース単位では回転及び並進が適用され、ボリューム単位では並進が適用されてもよい。
[0427]
 なお、これらの変形例については、三次元データ復号装置1400に対しても同様に適用できる。
[0428]
 以上のように、本実施の形態に係る三次元データ符号化装置1300は、以下の処理を行う。図48は、三次元データ符号化装置1300によるインター予測処理のフローチャートである。
[0429]
 まず、三次元データ符号化装置1300は、対象三次元データ(例えば符号化対象スペース)と異なる時刻の参照三次元データ(例えば参照スペース)に含まれる三次元点の位置情報を用いて予測位置情報(例えば予測ボリューム)を生成する(S1301)。具体的には、三次元データ符号化装置1300は、参照三次元データに含まれる三次元点の位置情報に回転及び並進処理を適用することで予測位置情報を生成する。
[0430]
 なお、三次元データ符号化装置1300は、回転及び並進処理を第1の単位(例えばスペース)で行い、予測位置情報の生成を第1の単位より細かい第2の単位(例えばボリューム)で行ってもよい。例えば、三次元データ符号化装置1300は、回転及び並進処理後の参照スペースに含まれる複数のボリュームのうち、符号化対象スペースに含まれる符号化対象ボリュームと位置情報の差が最小となるボリュームを探索し、得られたボリュームを予測ボリュームとして用いる。なお、三次元データ符号化装置1300は、回転及び並進処理と、予測位置情報の生成とを同一の単位で行ってもよい。
[0431]
 また、三次元データ符号化装置1300は、参照三次元データに含まれる三次元点の位置情報に第1の単位(例えばスペース)で第1回転及び並進処理を適用し、第1回転及び並進処理により得られた三次元点の位置情報に、第1の単位より細かい第2の単位(例えばボリューム)で第2回転及び並進処理を適用することで予測位置情報を生成してもよい。
[0432]
 ここで、三次元点の位置情報及び予測位置情報は、例えば図41に示すように、8分木構造で表現される。例えば、三次元点の位置情報及び予測位置情報は、8分木構造における深度と幅とのうち、幅を優先したスキャン順で表される。または、三次元点の位置情報及び予測位置情報は、8分木構造における深度と幅とのうち、深度を優先したスキャン順で表される。
[0433]
 また、図46に示すように、三次元データ符号化装置1300は、参照三次元データに含まれる三次元点の位置情報に回転及び並進処理を適用するか否かを示すRT適用フラグを符号化する。つまり、三次元データ符号化装置1300は、RT適用フラグを含む符号化信号(符号化ビットストリーム)を生成する。また、三次元データ符号化装置1300は、回転及び並進処理の内容を示すRT情報を符号化する。つまり、三次元データ符号化装置1300は、RT情報を含む符号化信号(符号化ビットストリーム)を生成する。なお、三次元データ符号化装置1300は、RT適用フラグにより回転及び並進処理を適用することが示される場合にRT情報を符号化し、RT適用フラグにより回転及び並進処理を適用しないことが示される場合にRT情報を符号化しなくてもよい。
[0434]
 また、三次元データは、例えば、三次元点の位置情報と、各三次元点の属性情報(色情報等)とを含む。三次元データ符号化装置1300は、参照三次元データに含まれる三次元点の属性情報を用いて予測属性情報を生成する(S1302)。
[0435]
 次に、三次元データ符号化装置1300は、対象三次元データに含まれる三次元点の位置情報を、予測位置情報を用いて符号化する。例えば、三次元データ符号化装置1300は、図38に示すように対象三次元データに含まれる三次元点の位置情報と予測位置情報との差分である差分位置情報を算出する(S1303)。
[0436]
 また、三次元データ符号化装置1300は、対象三次元データに含まれる三次元点の属性情報を、予測属性情報を用いて符号化する。例えば、三次元データ符号化装置1300は、対象三次元データに含まれる三次元点の属性情報と予測属性情報との差分である差分属性情報を算出する(S1304)。次に、三次元データ符号化装置1300は、算出された差分属性情報に変換及び量子化を行う(S1305)。
[0437]
 最後に、三次元データ符号化装置1300は、差分位置情報と、量子化後の差分属性情報とを符号化(例えばエントロピー符号化)する(S1306)。つまり、三次元データ符号化装置1300は、差分位置情報と差分属性情報とを含む符号化信号(符号化ビットストリーム)を生成する。
[0438]
 なお、三次元データに属性情報が含まれない場合には、三次元データ符号化装置1300は、ステップS1302、S1304及びS1305を行わなくてもよい。また、三次元データ符号化装置1300は、三次元点の位置情報の符号化と、三次元点の属性情報の符号化とのうち、一方のみを行ってもよい。
[0439]
 また、図49に示す処理の順序は一例であり、これに限定されない。例えば、位置情報に対する処理(S1301、S1303)と、属性情報に対する処理(S1302、S1304、S1305)とは互いに独立しているため、任意の順序で行われてもよいし、一部が並列処理されてもよい。
[0440]
 以上により、本実施の形態に三次元データ符号化装置1300は、対象三次元データと異なる時刻の参照三次元データに含まれる三次元点の位置情報を用いて予測位置情報を生成し、対象三次元データに含まれる三次元点の位置情報と予測位置情報との差分である差分位置情報を符号化する。これにより、符号化信号のデータ量を削減できるので符号化効率を向上できる。
[0441]
 また、本実施の形態に三次元データ符号化装置1300は、参照三次元データに含まれる三次元点の属性情報を用いて予測属性情報を生成し、対象三次元データに含まれる三次元点の属性情報と予測属性情報との差分である差分属性情報を符号化する。これにより、符号化信号のデータ量を削減できるので符号化効率を向上できる。
[0442]
 例えば、三次元データ符号化装置1300は、プロセッサと、メモリとを備え、プロセッサは、メモリを用いて、上記の処理を行う。
[0443]
 図48は、三次元データ復号装置1400によるインター予測処理のフローチャートである。
[0444]
 まず、三次元データ復号装置1400は、符号化信号(符号化ビットストリーム)から、差分位置情報と差分属性情報とを復号(例えばエントロピー復号)する(S1401)。
[0445]
 また、三次元データ復号装置1400は、符号化信号から、参照三次元データに含まれる三次元点の位置情報に回転及び並進処理を適用するか否かを示すRT適用フラグを復号する。また、三次元データ復号装置1400は、回転及び並進処理の内容を示すRT情報を復号する。なお、三次元データ復号装置1400は、RT適用フラグにより回転及び並進処理を適用することが示される場合にRT情報を復号し、RT適用フラグにより回転及び並進処理を適用しないことが示される場合にRT情報を復号しなくてもよい。
[0446]
 次に、三次元データ復号装置1400は、復号された差分属性情報に逆量子化及び逆変換を行う(S1402)。
[0447]
 次に、三次元データ復号装置1400は、対象三次元データ(例えば復号対象スペース)と異なる時刻の参照三次元データ(例えば参照スペース)に含まれる三次元点の位置情報を用いて予測位置情報(例えば予測ボリューム)を生成する(S1403)。具体的には、三次元データ復号装置1400は、参照三次元データに含まれる三次元点の位置情報に回転及び並進処理を適用することで予測位置情報を生成する。
[0448]
 より具体的には、三次元データ復号装置1400は、RT適用フラグにより回転及び並進処理を適用することが示される場合に、RT情報で示される参照三次元データに含まれる三次元点の位置情報に回転及び並進処理を適用する。一方、RT適用フラグにより回転及び並進処理を適用しないことが示される場合には、三次元データ復号装置1400は、参照三次元データに含まれる三次元点の位置情報に回転及び並進処理を適用しない。
[0449]
 なお、三次元データ復号装置1400は、回転及び並進処理を第1の単位(例えばスペース)で行い、予測位置情報の生成を第1の単位より細かい第2の単位(例えばボリューム)で行ってもよい。なお、三次元データ復号装置1400は、回転及び並進処理と、予測位置情報の生成とを同一の単位で行ってもよい。
[0450]
 また、三次元データ復号装置1400は、参照三次元データに含まれる三次元点の位置情報に第1の単位(例えばスペース)で第1回転及び並進処理を適用し、第1回転及び並進処理により得られた三次元点の位置情報に、第1の単位より細かい第2の単位(例えばボリューム)で第2回転及び並進処理を適用することで予測位置情報を生成してもよい。
[0451]
 ここで、三次元点の位置情報及び予測位置情報は、例えば図41に示すように、8分木構造で表現される。例えば、三次元点の位置情報及び予測位置情報は、8分木構造における深度と幅とのうち、幅を優先したスキャン順で表される。または、三次元点の位置情報及び予測位置情報は、8分木構造における深度と幅とのうち、深度を優先したスキャン順で表される。
[0452]
 三次元データ復号装置1400は、参照三次元データに含まれる三次元点の属性情報を用いて予測属性情報を生成する(S1404)。
[0453]
 次に、三次元データ復号装置1400は、符号化信号に含まれる符号化位置情報を予測位置情報を用いて復号することで対象三次元データに含まれる三次元点の位置情報を復元する。ここで、符号化位置情報とは、例えば、差分位置情報であり、三次元データ復号装置1400は、差分位置情報と予測位置情報とを加算することで対象三次元データに含まれる三次元点の位置情報を復元する(S1405)。
[0454]
 また、三次元データ復号装置1400は、符号化信号に含まれる符号化属性情報を予測属性情報を用いて復号することで対象三次元データに含まれる三次元点の属性情報を復元する。ここで、符号化属性情報とは、例えば、差分属性情報であり、三次元データ復号装置1400は、差分属性情報と予測属性情報とを加算することで対象三次元データに含まれる三次元点の属性情報を復元する(S1406)。
[0455]
 なお、三次元データに属性情報が含まれない場合には、三次元データ復号装置1400は、ステップS1402、S1404及びS1406を行わなくてもよい。また、三次元データ復号装置1400は、三次元点の位置情報の復号と、三次元点の属性情報の復号とのうち、一方のみを行ってもよい。
[0456]
 また、図50に示す処理の順序は一例であり、これに限定されない。例えば、位置情報に対する処理(S1403、S1405)と、属性情報に対する処理(S1402、S1404、S1406)とは互いに独立しているため、任意の順序で行われてもよいし、一部が並列処理されてもよい。
[0457]
 (実施の形態8)
 本実施の形態では、オキュパンシー符号の符号化時における参照の制御方法について説明する。なお、以下では、主に三次元データ符号化装置の動作を説明するが、三次元データ復号装置においても同様の処理が行われてもよい。
[0458]
 図51及び図52は、本実施の形態に係る参照関係を示す図である。図51は、参照関係を8分木構造上で示す図であり、図52は、参照関係を空間領域上で示す図である。
[0459]
 本実施の形態では、三次元データ符号化装置は、符号化対象のノード(以下、対象ノードと呼ぶ)の符号化情報を符号化する際に、対象ノードが属する親ノード(parent node)内の各ノードの符号化情報を参照する。ただし、親ノードと同一層の他のノード(以下、親隣接ノード)内の各ノードの符号化情報は参照しない。つまり、三次元データ符号化装置は、親隣接ノードの参照を不可に設定する、又は参照を禁止にする。
[0460]
 なお、三次元データ符号化装置は、親ノードが属する親ノード(以下、祖父ノード(grandparent node)と呼ぶ)内の符号化情報の参照を許可してもよい。つまり、三次元データ符号化装置は、対象ノードが属する親ノード及び祖父ノードの符号化情報を参照して対象ノードの符号化情報を符号化してもよい。
[0461]
 ここで符号化情報とは、例えばオキュパンシー符号である。三次元データ符号化装置は、対象ノードのオキュパンシー符号を符号化する際に、対象ノードが属する親ノード内の各ノードに点群が含まれるか否かを示す情報(以下、占有情報)を参照する。言い換えると、三次元データ符号化装置は、対象ノードのオキュパンシー符号を符号化する際に、親ノードのオキュパンシー符号を参照する。一方で、三次元データ符号化装置は、親隣接ノード内の各ノードの占有情報は参照しない。つまり、三次元データ符号化装置は、親隣接ノードのオキュパンシー符号を参照しない。また、三次元データ符号化装置は、祖父ノード内の各ノードの占有情報を参照してもよい。つまり、三次元データ符号化装置は、親ノード及び親隣接ノードの占有情報を参照してもよい。
[0462]
 例えば、三次元データ符号化装置は、対象ノードのオキュパンシー符号を符号化する際に、対象ノードが属する親ノード又は祖父ノードのオキュパンシー符号を用いて対象ノードのオキュパンシー符号をエントロピー符号化する際に用いる符号化テーブルを切替える。なお、この詳細は後述する。この際、三次元データ符号化装置は、親隣接ノードのオキュパンシー符号を参照しなくてもよい。これにより、三次元データ符号化装置は、対象ノードのオキュパンシー符号を符号化する際に、親ノード又は祖父ノードのオキュパンシー符号の情報に応じて適切に符号化テーブルを切替えることができるので、符号化効率を向上できる。また、三次元データ符号化装置は、親隣接ノードを参照しないことで、親隣接ノードの情報の確認処理、及びそれらを記憶するためのメモリ容量を抑制することができる。また、8分木の各ノードのオキュパンシー符号を深さ優先順にスキャンして符号化することが容易となる。
[0463]
 以下、親ノードのオキュパンシー符号を用いた符号化テーブル切替例について説明する。図53は、対象ノードと隣接参照ノードの例を示す図である。図54は、親ノードとノードとの関係を示す図である。図55は、親ノードのオキュパンシー符号の例を示す図である。ここで、隣接参照ノードとは、対象ノードに空間的に隣接するノードのうち、対象ノードの符号化の際に参照されるノードである。図53に示す例では、隣接ノードは、対象ノードと同一層に属するノードである。また、参照隣接ノードとして対象ブロックのx方向に隣接するノードXと、y方向に隣接するノードYと、z方向に隣接するノードZとが用いられる。つまり、x、y、zの各方向においてそれぞれ1つの隣接ブロックが参照隣接ブロックに設定される。
[0464]
 なお、図54に示すノード番号は一例であり、ノード番号とノードの位置との関係はこれに限らない。また、図55では、下位ビットにノード0が割り当てられ、上位ビットにノード7が割り当てられているが、逆の順序で割り当てが行われてもよい。また、各ノードは任意のビットに割り当てられてもよい。
[0465]
 三次元データ符号化装置は、対象ノードのオキュパンシー符号をエントロピー符号化する際の符号化テーブルを、例えば下記式により決定する。
[0466]
 CodingTable=(FlagX<<2)+(FlagY<<1)+(FlagZ)
[0467]
 ここで、CodingTableは、対象ノードのオキュパンシー符号用の符号化テーブルを示し、値0~7のいずれかを示す。FlagXは、隣接ノードXの占有情報であり、隣接ノードXが点群を含む(占有)なら1を示し、そうでないなら0を示す。FlagYは、隣接ノードYの占有情報であり、隣接ノードYが点群を含む(占有)なら1を示し、そうでないなら0を示す。FlagZは、隣接ノードZの占有情報であり、隣接ノードZが点群を含む(占有)なら1を示し、そうでないなら0を示す。
[0468]
 なお、隣接ノードが占有であるか否かを示す情報は、親ノードのオキュパンシー符号に含まれているため、三次元データ符号化装置は、親ノードのオキュパンシー符号に示される値を用いて符号化テーブルを選択してもよい。
[0469]
 以上により、三次元データ符号化装置は、対象ノードの隣接ノードに点群が含まれるか否かを示す情報を用いて符号化テーブルを切替えることで符号化効率を向上できる。
[0470]
 また、三次元データ符号化装置は、図53に示すように、親ノード内の対象ノードの空間位置に応じて隣接参照ノードを切替えてもよい。つまり、三次元データ符号化装置は、対象ノードの親ノード内の空間位置に応じて、複数の隣接ノードのうち、参照する隣接ノードを切り替えてもよい。
[0471]
 次に、三次元データ符号化装置及び三次元データ復号装置の構成例を説明する。図56は、本実施の形態に係る三次元データ符号化装置2100のブロック図である。図56に示す三次元データ符号化装置2100は、8分木生成部2101と、幾何情報算出部2102と、符号化テーブル選択部2103と、エントロピー符号化部2104とを備える。
[0472]
 8分木生成部2101は、入力された三次元点(ポイントクラウド)から、例えば8分木を生成し、8分木に含まれる各ノードのオキュパンシー符号を生成する。幾何情報算出部2102は、対象ノードの隣接参照ノードが占有であるか否かを示す占有情報を取得する。例えば、幾何情報算出部2102は、対象ノードが所属する親ノードのオキュパンシー符号から隣接参照ノードの占有情報を取得する。なお、幾何情報算出部2102は、図53に示すように、対象ノードの親ノード内の位置に応じて隣接参照ノードを切替えてもよい。また、幾何情報算出部2102は、親隣接ノード内の各ノードの占有情報は参照しない。
[0473]
 符号化テーブル選択部2103は、幾何情報算出部2102で算出された隣接参照ノードの占有情報を用いて対象ノードのオキュパンシー符号のエントロピー符号化に用いる符号化テーブルを選択する。エントロピー符号化部2104は、選択された符号化テーブルを用いてオキュパンシー符号をエントロピー符号化することでビットストリームを生成する。なお、エントロピー符号化部2104は、選択された符号化テーブルを示す情報をビットストリームに付加してもよい。
[0474]
 図57は、本実施の形態に係る三次元データ復号装置2110のブロック図である。図57に示す三次元データ復号装置2110は、8分木生成部2111と、幾何情報算出部2112と、符号化テーブル選択部2113と、エントロピー復号部2114とを備える。
[0475]
 8分木生成部2111は、ビットストリームのヘッダ情報等を用いて、ある空間(ノード)の8分木を生成する。8分木生成部2111は、例えば、ヘッダ情報に付加されたある空間のx軸、y軸、z軸方向の大きさを用いて大空間(ルートノード)を生成し、その空間をx軸、y軸、z軸方向にそれぞれ2分割することで8個の小空間A(ノードA0~A7)を生成して8分木を生成する。また、対象ノードとしてノードA0~A7が順に設定される。
[0476]
 幾何情報算出部2112は、対象ノードの隣接参照ノードが占有であるか否かを示す占有情報を取得する。例えば、幾何情報算出部2112は、対象ノードが所属する親ノードのオキュパンシー符号から隣接参照ノードの占有情報を取得する。なお、幾何情報算出部2112は、図53に示すように、対象ノードの親ノード内の位置に応じて隣接参照ノードを切替えてもよい。また、幾何情報算出部2112は、親隣接ノード内の各ノードの占有情報は参照しない。
[0477]
 符号化テーブル選択部2113は、幾何情報算出部2112で算出された隣接参照ノードの占有情報を用いて対象ノードのオキュパンシー符号のエントロピー復号に用いる符号化テーブル(復号テーブル)を選択する。エントロピー復号部2114は、選択された符号化テーブルを用いてオキュパンシー符号をエントロピー復号することで、三次元点を生成する。なお、符号化テーブル選択部2113は、ビットストリームに付加された、選択された符号化テーブルの情報を復号して取得し、エントロピー復号部2114は、取得された情報で示される符号化テーブルを用いてもよい。
[0478]
 ビットストリームに含まれるオキュパンシー符号(8ビット)の各ビットは、8個の小空間A(ノードA0~ノードA7)にそれぞれ点群が含まれるか否かを示す。また更に、三次元データ復号装置は、小空間ノードA0を8個の小空間B(ノードB0~ノードB7)に分割して8分木を生成し、小空間Bの各ノードに点群が含まれるか否かを示す情報をオキュパンシー符号を復号して取得する。このように、三次元データ復号装置は、大空間から小空間へと8分木を生成しながら各ノードのオキュパンシー符号を復号する。
[0479]
 以下、三次元データ符号化装置及び三次元データ復号装置による処理の流れを説明する。図58は、三次元データ符号化装置における三次元データ符号化処理のフローチャートである。まず、三次元データ符号化装置は、入力された三次元点群の一部又は全てが含まれる空間(対象ノード)を決定(定義)する(S2101)。次に、三次元データ符号化装置は、対象ノードを8分割して8個の小空間(ノード)を生成する(S2102)。次に、三次元データ符号化装置は、各ノードに点群が含まれるか否かに応じて対象ノードのオキュパンシー符号を生成する(S2103)。
[0480]
 次に、三次元データ符号化装置は、対象ノードの隣接参照ノードの占有情報を、対象ノードの親ノードのオキュパンシー符号から算出(取得)する(S2104)。次に、三次元データ符号化装置は、決定した対象ノードの隣接参照ノードの占有情報に基づき、エントロピー符号化に用いる符号化テーブルを選択する(S2105)。次に、三次元データ符号化装置は、選択した符号化テーブルを用いて対象ノードのオキュパンシー符号をエントロピー符号化する(S2106)。
[0481]
 さらに、三次元データ符号化装置は、各ノードをそれぞれ8分割し、各ノードのオキュパンシー符号を符号化するという処理を、ノードが分割できなくなるまで繰り返す(S2107)。つまり、ステップS2102~S2106までの処理が再帰的に繰り返される。
[0482]
 図59は、三次元データ復号装置における三次元データ復号方法のフローチャートである。まず、三次元データ復号装置は、ビットストリームのヘッダ情報を用いて復号する空間(対象ノード)を決定(定義)する(S2111)。次に、三次元データ復号装置は、対象ノードを8分割して8個の小空間(ノード)を生成する(S2112)。次に、三次元データ復号装置は、対象ノードの隣接参照ノードの占有情報を、対象ノードの親ノードのオキュパンシー符号から算出(取得)する(S2113)。
[0483]
 次に、三次元データ復号装置は、隣接参照ノードの占有情報に基づきエントロピー復号に用いる符号化テーブルを選択する(S2114)。次に、三次元データ復号装置は、選択した符号化テーブルを用いて対象ノードのオキュパンシー符号をエントロピー復号する(S2115)。
[0484]
 さらに、三次元データ復号装置は、各ノードをそれぞれ8分割し、各ノードのオキュパンシー符号を復号するという処理を、ノードが分割できなくなるまで繰り返す(S2116)。つまり、ステップS2112~S2115までの処理が再帰的に繰り返される。
[0485]
 次に、符号化テーブルの切替えの例を説明する。図60は、符号化テーブルの切替え例を示す図である。例えば、図60に示す符号化テーブル0のように、複数のオキュパンシー符号に同一のコンテキストモデルが適用されてもよい。また、各オキュパンシー符号に別々のコンテキストモデルが割り当てられてもよい。これにより、オキュパンシー符号の出現確率に応じてコンテキストモデルを割り当てることができるので、符号化効率を向上できる。また、オキュパンシー符号の出現頻度に応じて確率テーブルを更新するコンテキストモデルが用いられてもよい。または、確率テーブルを固定したコンテキストモデルが用いられてもよい。
[0486]
 以下、本実施の形態の変形例1について説明する。図61は、本変形例における参照関係を示す図である。上記実施の形態では、三次元データ符号化装置は、親隣接ノードのオキュパンシー符号を参照しないとしたが、親隣接ノードのオキュパンシー符号化を参照するか否かを、特定の条件に応じて切り替えてもよい。
[0487]
 例えば、三次元データ符号化装置は、8分木を幅優先でスキャンしながら符号化を行うときは、親隣接ノード内のノードの占有情報を参照して、対象ノードのオキュパンシー符号を符号化する。一方、三次元データ符号化装置は、8分木を深さ優先でスキャンしながら符号化するときは、親隣接ノード内のノードの占有情報の参照を禁止する。このように8分木のノードのスキャン順(符号化順)に応じて、適切に参照可能なノードを切替えることにより、符号化効率の向上と処理負荷の抑制を実現できる。
[0488]
 なお、三次元データ符号化装置は、8分木を幅優先で符号化したか、深さ優先で符号化したか等の情報をビットストリームのヘッダに付加してもよい。図62は、この場合のヘッダ情報のシンタックス例を示す図である。図62に示すoctree_scan_orderは、8分木の符号化順を示す符号化順情報(符号化順フラグ)である。例えば、octree_scan_orderが0の場合、幅優先を示し、1の場合は深さ優先を示す。これにより、三次元データ復号装置は、octree_scan_orderを参照することで、ビットストリームが幅優先及び深さ優先のどちらで符号化されたかを知ることができるので、ビットストリームを適切に復号できる。
[0489]
 また、三次元データ符号化装置は、親隣接ノードの参照を禁止するか否かを示す情報をビットストリームのヘッダ情報に付加してもよい。図63は、この場合のヘッダ情報のシンタックス例を示す図である。limit_refer_flagは、親隣接ノードの参照を禁止するか否かを示す禁止切替情報(禁止切替フラグ)である。例えば、limit_refer_flagが1の場合は親隣接ノードの参照を禁止することを示し、0の場合は参照制限なし(親隣接ノードの参照を許可する)を示す。
[0490]
 つまり、三次元データ符号化装置は、親隣接ノードの参照を禁止するか否かを決定し、上記決定の結果に基づき、親隣接ノードの参照を禁止するか、許可するかを切り替える。また、三次元データ符号化装置は、上記決定の結果であって、親隣接ノードの参照を禁止するか否かを示す禁止切替情報を含むビットストリームを生成する。
[0491]
 また、三次元データ復号装置は、親隣接ノードの参照を禁止するか否かを示す禁止切替情報をビットストリームから取得し、禁止切替情報に基づき、親隣接ノードの参照を禁止するか、許可するかを切り替える。
[0492]
 これにより三次元データ符号化装置は、親隣接ノードの参照を制御してビットストリームを生成できる。また、三次元データ復号装置は、親隣接ノードの参照が禁止されているか否かを示す情報をビットストリームのヘッダから取得できる。
[0493]
 また、本実施の形態では、親隣接ノードの参照を禁止する符号化処理の例としてオキュパンシー符号の符号化処理を例として記載したが、必ずしもこれに限らない。例えば、8分木のノードの他の情報を符号化する際にも同様の手法を適用可能である。例えば、ノードに付加された色、法線ベクトル、又は反射率等のその他の属性情報を符号化する際に、本実施の形態の手法を適用してもよい。また、符号化テーブル又は予測値を符号化する際にも同様の手法を適用できる。
[0494]
 次に、本実施の形態の変形例2について説明する。上記説明では、図53に示すように、3つの参照隣接ノードが用いられる例を示したが4つ以上の参照隣接ノードが用いられてもよい。図64は、対象ノード及び参照隣接ノードの例を示す図である。
[0495]
 例えば、三次元データ符号化装置は、図64に示す対象ノードのオキュパンシー符号をエントロピー符号化する際の符号化テーブルを、例えば下記式により算出する。
[0496]
 CodingTable=(FlagX0<<3)+(FlagX1<<2)+(FlagY<<1)+(FlagZ)
[0497]
 ここで、CodingTableは、対象ノードのオキュパンシー符号用の符号化テーブルを示し、値0~15のいずれかを示す。FlagXNは、隣接ノードXN(N=0..1)の占有情報であり、隣接ノードXNが点群を含む(占有)なら1を示し、そうでないなら0を示す。FlagYは、隣接ノードYの占有情報であり、隣接ノードYが点群を含む(占有)なら1を示し、そうでないなら0を示す。FlagZは、隣接ノードZの占有情報であり、隣接ノードZが点群を含む(占有)なら1を示し、そうでないなら0を示す。
[0498]
 この際、もし隣接ノード、例えば図64の隣接ノードX0が参照不可(参照禁止)の場合は、三次元データ符号化装置は、代替値として1(占有)、又は、0(非占有)のような固定値を用いてもよい。
[0499]
 図65は、対象ノード及び隣接ノードの例を示す図である。図65に示すように、隣接ノードが参照不可(参照禁止)の場合は、対象ノードの祖父ノードのオキュパンシー符号を参照して、隣接ノードの占有情報を算出してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、図65に示す隣接ノードX0の代わりに、隣接ノードG0の占有情報を用いて上式のFlagX0を算出し、算出したFlagX0を用いて符号化テーブルの値を決定してもよい。なお、図65に示す隣接ノードG0は、祖父ノードのオキュパンシー符号で占有か否かが判別できる隣接ノードである。隣接ノードX1は、親ノードのオキュパンシー符号で占有か否かが判別できる隣接ノードである。
[0500]
 以下、本実施の形態の変形例3について説明する。図66及び図67は、本変形例に係る参照関係を示す図である。図66は、参照関係を8分木構造上で示す図であり、図67は、参照関係を空間領域上で示す図である。
[0501]
 本変形例では、三次元データ符号化装置は、符号化対象のノード(以下、対象ノード2と呼ぶ)の符号化情報を符号化する際に、対象ノード2が属する親ノード内の各ノードの符号化情報を参照する。つまり、三次元データ符号化装置は、複数の隣接ノードのうち、対象ノードと親ノードが同一である第1ノードの子ノードの情報(例えば占有情報)の参照を許可する。例えば、三次元データ符号化装置は、図66に示す対象ノード2のオキュパンシー符号を符号化する際に、対象ノード2が属する親ノード内に存在するノード、例えば、図66に示す対象ノードのオキュパンシー符号を参照する。図66に示す対象ノードのオキュパンシー符号は、図67に示すように、例えば、対象ノード2に隣接する対象ノード内の各ノードが占有であるか否かを表している。よって、三次元データ符号化装置は、対象ノードのより細かい形状に応じて対象ノード2のオキュパンシー符号の符号化テーブルを切替えることができるので符号化効率を向上できる。
[0502]
 三次元データ符号化装置は、対象ノード2のオキュパンシー符号をエントロピー符号化する際の符号化テーブルを、例えば下記式により算出してもよい。
[0503]
 CodingTable=(FlagX1<<5)+(FlagX2<<4)+(FlagX3<<3)+(FlagX4<<2)+(FlagY<<1)+(FlagZ)
[0504]
 ここで、CodingTableは、対象ノード2のオキュパンシー符号用の符号化テーブルを示し、値0~63のいずれかを示す。FlagXNは、隣接ノードXN(N=1..4)の占有情報であり、隣接ノードXNが点群を含む(占有)なら1を示し、そうでないなら0を示す。FlagYは、隣接ノードYの占有情報であり、隣接ノードYが点群を含む(占有)なら1を示し、そうでないなら0を示す。FlagZは、隣接ノードYの占有情報であり、隣接ノードZが点群を含む(占有)なら1を示し、そうでないなら0を示す。
[0505]
 なお、三次元データ符号化装置は、符号化テーブルの算出方法を親ノード内における対象ノード2のノード位置に応じて変更してもよい。
[0506]
 また、三次元データ符号化装置は、親隣接ノードの参照が禁止されていない場合、親隣接ノード内の各ノードの符号化情報を参照してよい。例えば、親隣接ノードの参照が禁止されていない場合、対象ノードと親ノードが異なる第3ノードの子ノードの情報(例えば占有情報)の参照が許可される。例えば、図65に示す例では、三次元データ符号化装置は、対象ノードと親ノードが異なる隣接ノードX0のオキュパンシー符号を参照して、隣接ノードX0の子ノードの占有情報を取得する。三次元データ符号化装置は、取得した隣接ノードX0の子ノードの占有情報に基づき、対象ノードのオキュパンシー符号のエントロピー符号化に用いる符号化テーブルを切替える。
[0507]
 以上のように、本実施の形態に係る三次元データ符号化装置は、三次元データに含まれる複数の三次元点のN(Nは2以上の整数)分木構造に含まれる対象ノードの情報(例えばオキュパンシー符号)を符号化する。図51及び図52に示すように、三次元データ符号化装置は、上記符号化では、対象ノードと空間的に隣接する複数の隣接ノードのうち、対象ノードと親ノードが同一である第1ノードの情報(例えば占有情報)の参照を許可し、対象ノードと親ノードが異なる第2ノードの情報(例えば占有情報)の参照を禁止する。言い換えると、三次元データ符号化装置は、上記符号化では、親ノードの情報(例えばオキュパンシー符号)の参照を許可し、親ノードと同一層の他のノード(親隣接ノード)の情報(例えばオキュパンシー符号)の参照を禁止する。
[0508]
 これによれば、当該三次元データ符号化装置は、対象ノードと空間的に隣接する複数の隣接ノードのうち、対象ノードと親ノードが同一である第1ノードの情報の参照することで符号化効率を向上できる。また、当該三次元データ符号化装置は、複数の隣接ノードのうち、対象ノードと親ノードが異なる第2ノードの情報の参照をしないことにより、処理量を低減できる。このように、当該三次元データ符号化装置は、符号化効率を向上できるとともに、処理量を低減できる。
[0509]
 例えば、三次元データ符号化装置は、さらに、第2ノードの情報の参照を禁止するか否かを決定し、上記符号化では、上記決定の結果に基づき、第2ノードの情報の参照を禁止するか、許可するかを切り替える。三次元データ符号化装置は、さらに、上記決定の結果であって、第2ノードの情報の参照を禁止するか否かを示す禁止切替情報(例えば、図63に示すlimit_refer_flag)を含むビットストリームを生成する。
[0510]
 これによれば、当該三次元データ符号化装置は、第2ノードの情報の参照を禁止するか否かを切り替えることができる。また、三次元データ復号装置は、禁止切替情報を用いて適切に復号処理を行うことができる。
[0511]
 例えば、対象ノードの情報は、対象ノードに属する子ノードの各々に三次元点が存在するか否かを示す情報(例えオキュパンシー符号)であり、第1ノードの情報は、第1ノードに三次元点が存在するか否かを示す情報(第1ノードの占有情報)であり、第2ノードの情報は、第2ノードに三次元点が存在するか否かを示す情報(第2ノードの占有情報)である。
[0512]
 例えば、三次元データ符号化装置は、上記符号化では、第1ノードに三次元点が存在するか否かに基づき、符号化テーブルを選択し、選択された符号化テーブルを用いて、対象ノードの情報(例えばオキュパンシー符号)をエントロピー符号化する。
[0513]
 例えば、三次元データ符号化装置は、上記符号化では、図66及び図67に示すように、複数の隣接ノードのうち、第1ノードの子ノードの情報(例えば占有情報)の参照を許可する。
[0514]
 これによれば、当該三次元データ符号化装置は、隣接ノードのより詳細な情報を参照することができるので符号化効率を向上できる。
[0515]
 例えば、三次元データ符号化装置は、図53に示すように、上記符号化では、対象ノードの親ノード内の空間位置に応じて、複数の隣接ノードのうち、参照する隣接ノードを切り替える。
[0516]
 これによれば、当該三次元データ符号化装置は、対象ノードの親ノード内の空間位置に応じて、適切な隣接ノードを参照できる。
[0517]
 例えば、三次元データ符号化装置は、プロセッサと、メモリとを備え、プロセッサは、メモリを用いて、上記の処理を行う。
[0518]
 また、本実施の形態に係る三次元データ復号装置は、三次元データに含まれる複数の三次元点のN(Nは2以上の整数)分木構造に含まれる対象ノードの情報(例えばオキュパンシー符号)を復号する。図51及び図52に示すように、三次元データ復号装置は、上記復号では、対象ノードと空間的に隣接する複数の隣接ノードのうち、対象ノードと親ノードが同一である第1ノードの情報(例えば占有情報)の参照を許可し、対象ノードと親ノードが異なる第2ノードの情報(例えば占有情報)の参照を禁止する。言い換えると、三次元データ復号装置は、上記復号では、親ノードの情報(例えばオキュパンシー符号)の参照を許可し、親ノードと同一層の他のノード(親隣接ノード)の情報(例えばオキュパンシー符号)の参照を禁止する。
[0519]
 これによれば、当該三次元データ復号装置は、対象ノードと空間的に隣接する複数の隣接ノードのうち、対象ノードと親ノードが同一である第1ノードの情報の参照することで符号化効率を向上できる。また、当該三次元データ復号装置は、複数の隣接ノードのうち、対象ノードと親ノードが異なる第2ノードの情報の参照をしないことにより、処理量を低減できる。このように、当該三次元データ復号装置は、符号化効率を向上できるとともに、処理量を低減できる。
[0520]
 例えば、三次元データ復号装置は、さらに、第2ノードの情報の参照を禁止するか否かを示す禁止切替情報(例えば、図63に示すlimit_refer_flag)をビットストリームから取得し、上記復号では、禁止切替情報に基づき、第2ノードの情報の参照を禁止するか、許可するかを切り替える。
[0521]
 これによれば、当該三次元データ復号装置は、禁止切替情報を用いて適切に復号処理を行うことができる。
[0522]
 例えば、対象ノードの情報は、対象ノードに属する子ノードの各々に三次元点が存在するか否かを示す情報(例えオキュパンシー符号)であり、第1ノードの情報は、第1ノードに三次元点が存在するか否かを示す情報(第1ノードの占有情報)であり、第2ノードの情報は、第2ノードに三次元点が存在するか否かを示す情報(第2ノードの占有情報)である。
[0523]
 例えば、三次元データ復号装置は、上記復号では、第1ノードに三次元点が存在するか否かに基づき、符号化テーブルを選択し、選択された符号化テーブルを用いて、対象ノードの情報(例えばオキュパンシー符号)をエントロピー復号する。
[0524]
 例えば、三次元データ復号装置は、上記復号では、図66及び図67に示すように、複数の隣接ノードのうち、第1ノードの子ノードの情報(例えば占有情報)の参照を許可する。
[0525]
 これによれば、当該三次元データ復号装置は、隣接ノードのより詳細な情報を参照することができるので符号化効率を向上できる。
[0526]
 例えば、三次元データ復号装置は、図53に示すように、上記復号では、対象ノードの親ノード内の空間位置に応じて、複数の隣接ノードのうち、参照する隣接ノードを切り替える。
[0527]
 これによれば、当該三次元データ復号装置は、対象ノードの親ノード内の空間位置に応じて、適切な隣接ノードを参照できる。
[0528]
 例えば、三次元データ復号装置は、プロセッサと、メモリとを備え、プロセッサは、メモリを用いて、上記の処理を行う。
[0529]
 (実施の形態9)
 三次元点群の情報は、位置情報(geometry)と属性情報(attribute)とを含む。位置情報は、ある点を基準とした座標(x座標、y座標、z座標)を含む。位置情報を符号化する場合は、各三次元点の座標を直接符号化する代わりに、各三次元点の位置を8分木表現で表現し、8分木の情報を符号化することで符号量を削減する方法が用いられる。
[0530]
 一方、属性情報は、各三次元点の色情報(RGB、YUVなど)、反射率、及び法線ベクトルなどを示す情報を含む。例えば、三次元データ符号化装置は、属性情報を、位置情報とは別の符号化方法を用いて符号化することができる。
[0531]
 本実施の形態では属性情報の符号化方法について説明する。なお、本実施の形態では属性情報の値として整数値を用いて説明する。例えば色情報RGB又はYUVの各色成分が8bit精度である場合、各色成分は0~255の整数値をとる。反射率の値が10bit精度である場合、反射率の値は0~1023の整数値をとる。なお、三次元データ符号化装置は、属性情報のビット精度が小数精度である場合、属性情報の値が整数値になるように、当該値にスケール値を乗じてから整数値に丸めてもよい。なお、三次元データ符号化装置は、このスケール値をビットストリームのヘッダ等に付加してもよい。
[0532]
 三次元点の属性情報の符号化方法として、三次元点の属性情報の予測値を算出し、元の属性情報の値と予測値との差分(予測残差)を符号化することが考えられる。例えば、三次元点pの属性情報の値がApであり、予測値がPpである場合、三次元データ符号化装置は、その差分絶対値Diffp=|Ap-Pp|を符号化する。この場合、予測値Ppを高精度に生成することができれば、差分絶対値Diffpの値が小さくなる。よって、例えば、値が小さい程発生ビット数が小さくなる符号化テーブルを用いて差分絶対値Diffpをエントロピー符号化することで符号量を削減することができる。
[0533]
 属性情報の予測値を生成する方法として、符号化対象の対象三次元点の周囲にある別の三次元点である参照三次元点の属性情報を用いることが考えられる。ここで参照三次元点とは、対象三次元点から予め定められた距離範囲内にある三次元点である。例えば、対象三次元点p=(x1,y1,z1)と三次元点q=(x2,y2,z2)とが存在する場合、三次元データ符号化装置は、(式A1)に示す三次元点pと三次元点qとのユークリッド距離d(p、q)を算出する。
[0534]
[数1]


[0535]
 三次元データ符号化装置は、ユークリッド距離d(p、q)が予め定められた閾値THdより小さい場合、三次元点qの位置が対象三次元点pの位置に近いと判定し、対象三次元点pの属性情報の予測値の生成に三次元点qの属性情報の値を利用すると判定する。なお、距離算出方法は別の方法でもよく、例えばマハラノビス距離等が用いられてもよい。また、三次元データ符号化装置は、対象三次元点から予め定められた距離範囲外の三次元点を予測処理に用いないと判定してもよい。例えば、三次元点rが存在し、対象三次元pと三次元点rとの距離d(p、r)が閾値THd以上である場合、三次元データ符号化装置は、三次元点rを予測に用いないと判定してもよい。なお、三次元データ符号化装置は、閾値THdを示す情報を、ビットストリームのヘッダ等に付加してもよい。
[0536]
 図68は、三次元点の例を示す図である。この例では、対象三次元点pと三次元点qとの距離d(p、q)が閾値THdより小さい。よって、三次元データ符号化装置は、三次元点qを対象三次元点pの参照三次元点と判定し、対象三次元pの属性情報Apの予測値Ppの生成に三次元点qの属性情報Aqの値を利用すると判定する。
[0537]
 一方、対象三次元点pと三次元点rとの距離d(p、r)は、閾値THd以上である。よって、三次元データ符号化装置は、三次元点rを対象三次元点pの参照三次元点でないと判定し、対象三次元点pの属性情報Apの予測値Ppの生成に三次元点rの属性情報Arの値を利用しないと判定する。
[0538]
 また、三次元データ符号化装置は、対象三次元点の属性情報を予測値を用いて符号化する場合、既に属性情報を符号化及び復号済みの三次元点を参照三次元点として利用する。同様に、三次元データ復号装置は、復号対象の対象三次元点の属性情報を予測値を用いて復号する場合、既に属性情報を復号済みの三次元点を参照三次元点として利用する。これにより、符号化時と復号時とで同一の予測値を生成することができるので、符号化で生成した三次元点のビットストリームを復号側で正しく復号することができる。
[0539]
 また、三次元点の属性情報を符号化する場合に、三次元点の位置情報を用いて各三次元点を複数階層に分類してから符号化することが考えられる。ここで、分類した各階層をLoD(Level of Detail)と呼ぶ。LoDの生成方法について図69を用いて説明する。
[0540]
 まず、三次元データ符号化装置は、初期点a0を選択し、LoD0に割当てる。次に、三次元データ符号化装置は、点a0からの距離がLoD0の閾値Thres_LoD[0]より大きい点a1を抽出しLoD0に割当てる。次に、三次元データ符号化装置は、点a1からの距離がLoD0の閾値Thres_LoD[0]より大きい点a2を抽出しLoD0に割当てる。このように、三次元データ符号化装置は、LoD0内の各点の間の距離が閾値Thres_LoD[0]より大きくなるようにLoD0を構成する。
[0541]
 次に、三次元データ符号化装置は、まだLoDが未割当ての点b0を選択し、LoD1に割当てる。次に、三次元データ符号化装置は、点b0からの距離がLoD1の閾値Thres_LoD[1]より大きく、LoDが未割当ての点b1を抽出しLoD1に割当てる。次に、三次元データ符号化装置は、点b1からの距離がLoD1の閾値Thres_LoD[1]より大きく、LoDが未割当ての点b2を抽出しLoD1に割当てる。このように、三次元データ符号化装置は、LoD1内の各点の間の距離が閾値Thres_LoD[1]より大きくなるようにLoD1を構成する。
[0542]
 次に、三次元データ符号化装置は、まだLoDが未割当ての点c0を選択し、LoD2に割当てる。次に、三次元データ符号化装置は、点c0からの距離がLoD2の閾値Thres_LoD[2]より大きく、LoDが未割当ての点c1を抽出しLoD2に割当てる。次に、三次元データ符号化装置は、点c1からの距離がLoD2の閾値Thres_LoD[2]より大きく、LoDが未割当ての点c2を抽出しLoD2に割当てる。このように、三次元データ符号化装置は、LoD2内の各点の間の距離が閾値Thres_LoD[2]より大きくなるようにLoD2を構成する。例えば、図70に示すように、各LoDの閾値Thres_LoD[0]、Thres_LoD[1]、及びThres_LoD[2]が設定される。
[0543]
 また、三次元データ符号化装置は、各LoDの閾値を示す情報を、ビットストリームのヘッダ等に付加してもよい。例えば、図70に示す例の場合、三次元データ符号化装置は、閾値Thres_LoD[0]、Thres_LoD[1]、及びThres_LoD[2]をヘッダに付加してもよい。
[0544]
 また、三次元データ符号化装置は、LoDの最下層にLoDが未割当ての三次元点全てを割当ててもよい。この場合、三次元データ符号化装置は、LoDの最下層の閾値をヘッダに付加しないことでヘッダの符号量を削減できる。例えば、図70に示す例の場合、三次元データ符号化装置は、閾値Thres_LoD[0]とThres_LoD[1]をヘッダに付加し、Thres_LoD[2]をヘッダに付加しない。この場合、三次元データ復号装置は、Thres_LoD[2]の値0と推定してもよい。また、三次元データ符号化装置は、LoDの階層数をヘッダに付加してもよい。これにより、三次元データ復号装置は、LoDの階層数を用いて最下層のLoDを判定できる。
[0545]
 また、LoDの各層の閾値の値を図70に示すように上位層ほど大きく設定することで、上位層(LoD0に近い層)ほど三次元点間の距離が離れた疎点群(sparse)となり、下位層ほど三次元点間の距離が近い密点群(dense)となる。なお、図70に示す例では、LoD0が最上位層である。
[0546]
 また、各LoDを設定する際の初期三次元点の選択方法は、位置情報符号化時の符号化順に依存してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、LoD0の初期点a0として、位置情報符号化時に最初に符号化された三次元点を選択し、初期点a0を基点に、点a1、点a2を選択してLoD0を構成する。そして、三次元データ符号化装置は、LoD1の初期点b0として、LoD0に属していない三次元点の中で、最も早く位置情報が符号化された三次元点を選択してもよい。つまり、三次元データ符号化装置は、LoDnの初期点n0として、LoDnの上層(LoD0~LoDn-1)に属していない三次元点の中で、最も早く位置情報が符号化された三次元点を選択してもよい。これにより、三次元データ復号装置は、復号時に同様の初期点選択方法を用いることで、符号化時と同一のLoDを構成できるので、ビットストリームを適切に復号できる。具体的には、三次元データ復号装置は、LoDnの初期点n0として、LoDnの上層に属していない三次元点の中で、最も早く位置情報が復号された三次元点を選択する。
[0547]
 以下、三次元点の属性情報の予測値を、LoDの情報を用いて生成する手法について説明する。例えば、三次元データ符号化装置は、LoD0に含まれる三次元点から順に符号化する場合、LoD1に含まれる対象三次元点を、LoD0及びLoD1に含まれる符号化かつ復号済み(以下、単に「符号化済み」とも記す)の属性情報を用いて生成する。このように、三次元データ符号化装置は、LoDnに含まれる三次元点の属性情報の予測値を、LoDn’(n’<=n)に含まれる符号化済みの属性情報を用いて生成する。つまり、三次元データ符号化装置は、LoDnに含まれる三次元点の属性情報の予測値の算出に、LoDnの下層に含まれる三次元点の属性情報を用いない。
[0548]
 例えば、三次元データ符号化装置は、三次元点の属性情報の予測値を、符号化対象の対象三次元点の周辺の符号化済みの三次元点のうち、N個以下の三次元点の属性値の平均を算出することで生成する。また、三次元データ符号化装置は、Nの値を、ビットストリームのヘッダ等に付加してもよい。なお、三次元データ符号化装置は、Nの値を三次元点毎に変更し、三次元点毎にNの値を付加してもよい。これにより、三次元点毎に適切なNを選択することができるので、予測値の精度を向上できる。よって、予測残差を小さくできる。また、三次元データ符号化装置は、Nの値をビットストリームのヘッダに付加し、ビットストリーム内でNの値を固定してもよい。これにより、三次元点毎にNの値を符号化、又は復号する必要がなくなるので、処理量を削減できる。また、三次元データ符号化装置は、LoD毎にNの値を別々に符号化してもよい。これによりLoD毎に適切なNを選択することで符号化効率を向上できる。
[0549]
 または、三次元データ符号化装置は、三次元点の属性情報の予測値を、周囲の符号化済みのN個の三次元点の属性情報の重み付け平均値により算出してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、対象三次元点と周囲のN個の三次元点とのそれぞれの距離情報を用いて重みを算出する。
[0550]
 三次元データ符号化装置は、LoD毎にNの値を別々に符号化する場合、例えばLoDの上位層ほどNの値を大きく設定し、下位層ほどNの値を小さく設定する。LoDの上位層では属する三次元点間の距離が離れるため、Nの値を大きく設定して複数の周囲の三次元点を選択して平均化することで予測精度を向上できる可能性がある。また、LoDの下位層では属する三次元点間の距離が近いため、Nの値を小さく設定して平均化の処理量を抑えつつ、効率的な予測を行うことが可能となる。
[0551]
 図71は、予測値に用いる属性情報の例を示す図である。上述したように、LoDNに含まれる点Pの予測値は、LoDN’(N’<=N)に含まれる符号化済みの周囲点P’を用いて生成される。ここで、周囲点P’は、点Pとの距離に基づき選択される。例えば、図71に示す点b2の属性情報の予測値は、点a0、a1、a2、b0、b1の属性情報を用いて生成される。
[0552]
 上述したNの値に応じて、選択される周囲点は変化する。例えばN=5の場合は点b2の周囲点としてa0、a1、a2、b0、b1が選択される。N=4の場合は距離情報を元に点a0、a1、a2、b1を選択される。
[0553]
 予測値は、距離依存の重み付け平均により算出される。例えば、図71に示す例では、点a2の予測値a2pは、(式A2)及び(式A3)に示すように、点a0及び点a1の属性情報の重み付け平均により算出される。なお、A は点aiの属性情報の値である。
[0554]
[数2]


[0555]
 また、点b2の予測値b2pは、(式A4)~(式A6)に示すように、点a0、a1、a2、b0、b1の属性情報の重み付け平均により算出される。なお、B は点biの属性情報の値である。
[0556]
[数3]


[0557]
 また、三次元データ符号化装置は、三次元点の属性情報の値と、周囲点から生成した予測値との差分値(予測残差)を算出し、算出した予測残差を量子化してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、予測残差を量子化スケール(量子化ステップとも呼ぶ)で除算することで量子化を行う。この場合、量子化スケールが小さいほど量子化によって発生しうる誤差(量子化誤差)が小さくなる。逆に量子化スケールが大きいほど量子化誤差は大きくなる。
[0558]
 なお、三次元データ符号化装置は、使用する量子化スケールをLoD毎に変えてもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、上位層ほど量子化スケールを小さくし、下位層ほど量子化スケールを大きくする。上位層に属する三次元点の属性情報の値は、下位層に属する三次元点の属性情報の予測値として使用される可能性があるため、上位層の量子化スケールを小さくして上位層で発生しうる量子化誤差を抑え、予測値の精度を高めることで符号化効率を向上できる。なお、三次元データ符号化装置は、LoD毎に使用する量子化スケールをヘッダ等に付加してもよい。これにより、三次元データ復号装置は、正しく量子化スケールを復号できるので、ビットストリームを適切に復号できる。
[0559]
 また、三次元データ符号化装置は、量子化後の予測残差である符号付整数値(符号付量子化値)を符号なし整数値(符号なし量子化値)に変換してもよい。これにより予測残差をエントロピー符号化する場合に、負の整数の発生を考慮する必要がなくなる。なお、三次元データ符号化装置は、必ずしも符号付整数値を符号なし整数値に変換する必要はなく、例えば符号ビットを別途エントロピー符号化してもよい。
[0560]
 予測残差は、元の値から予測値を減算することにより算出される。例えば、点a2の予測残差a2rは、(式A7)に示すように、点a2の属性情報の値A から、点a2の予測値a2pを減算することで算出される。点b2の予測残差b2rは、(式A8)に示すように、点b2の属性情報の値B から、点b2の予測値b2pを減算することで算出される。
[0561]
 a2r=A -a2p ・・・(式A7)
[0562]
 b2r=B -b2p ・・・(式A8)
[0563]
 また、予測残差は、QS(量子化ステップ(Quantization Step))で除算されることで量子化される。例えば、点a2の量子化値a2qは、(式A9)により算出される。点b2の量子化値b2qは、(式A10)により算出される。ここで、QS_LoD0は、LoD0用のQSであり、QS_LoD1は、LoD1用のQSである。つまり、LoDに応じてQSが変更されてもよい。
[0564]
 a2q=a2r/QS_LoD0 ・・・(式A9)
[0565]
 b2q=b2r/QS_LoD1 ・・・(式A10)
[0566]
 また、三次元データ符号化装置は、以下のように、上記量子化値である符号付整数値を符号なし整数値に変換する。三次元データ符号化装置は、符号付整数値a2qが0より小さい場合、符号なし整数値a2uを-1-(2×a2q)に設定する。三次元データ符号化装置は、符号付整数値a2qが0以上の場合、符号なし整数値a2uを2×a2qに設定する。
[0567]
 同様に、三次元データ符号化装置は、符号付整数値b2qが0より小さい場合、符号なし整数値b2uを-1-(2×b2q)に設定する。三次元データ符号化装置は、符号付整数値b2qが0以上の場合、符号なし整数値b2uを2×b2qに設定する。
[0568]
 また、三次元データ符号化装置は、量子化後の予測残差(符号なし整数値)を、エントロピー符号化によって符号化してもよい。例えば符号なし整数値を二値化したうえで、二値の算術符号化を適用してもよい。
[0569]
 なお、この場合、三次元データ符号化装置は、予測残差の値に応じて二値化方法を切替えてもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、予測残差puが閾値R_THより小さい場合は、閾値R_THを表現するために必要な固定ビット数で予測残差puを二値化する。また、三次元データ符号化装置は、予測残差puが閾値R_TH以上の場合は、閾値R_THの二値化データと(pu-R_TH)の値を指数ゴロム(Exponential-Golomb)等を用いて二値化する。
[0570]
 例えば、三次元データ符号化装置は、閾値R_THが63であり、予測残差puが63より小さい場合は、予測残差puを6bitで二値化する。また、三次元データ符号化装置は、予測残差puが63以上である場合は、閾値R_THの二値データ(111111)と(pu-63)とを指数ゴロムを用いて二値化することで算術符号化を行う。
[0571]
 より具体的な例では、三次元データ符号化装置は、予測残差puが32である場合、6bitの二値データ(100000)を生成し、このビット列を算術符号化する。また、三次元データ符号化装置は、予測残差puが66の場合、閾値R_THの二値データ(111111)と値3(66-63)を指数ゴロムで表したビット列(00100)とを生成し、このビット列(111111+00100)を算術符号化する。
[0572]
 このように、三次元データ符号化装置は、予測残差の大きさに応じて二値化の方法を切替えることで、予測残差が大きくなった場合の二値化ビット数の急激な増加を抑えながら符号化することが可能となる。なお、三次元データ符号化装置は、閾値R_THをビットストリームのヘッダ等に付加してもよい。
[0573]
 例えば、高ビットレートで符号化が行われる場合、つまり、量子化スケールが小さい場合、量子化誤差が小さく予測精度が高くなり、結果として予測残差が大きくならない可能性がある。よって、この場合には、三次元データ符号化装置は、閾値R_THを大きく設定する。これにより、閾値R_THの二値化データを符号化する可能性が低くなり、符号化効率が向上する。逆に、低ビットレートで符号化が行われる場合、つまり、量子化スケールが大きい場合、量子化誤差が大きく予測精度が悪くなり、結果として予測残差が大きくなる可能性がある。よって、この場合には、三次元データ符号化装置は、閾値R_THを小さく設定する。これにより、二値化データの急激なビット長増加を防ぐことができる。
[0574]
 また、三次元データ符号化装置は、LoD毎に閾値R_THを切り替え、LoD毎の閾値R_THをヘッダ等に付加してもよい。つまり、三次元データ符号化装置は、LoD毎に二値化の方法を切替えてもよい。例えば、上位層では三次元点間の距離が遠いため、予測精度が悪く結果として予測残差が大きくなる可能性がある。よって、三次元データ符号化装置は、上位層に対しては閾値R_THを小さく設定することで二値化データの急激なビット長増加を防ぐ。また、下位層では三次元点間の距離が近いため、予測精度が高く結果として予測残差が小さくなる可能性がある。よって、三次元データ符号化装置は、階層に対しては閾値R_THを大きく設定することで符号化効率を向上する。
[0575]
 図72は、指数ゴロム符号の一例を示す図であって、二値化前の値(多値)と、二値化後のビット(符号)との関係を示す図である。なお、図72に示す0と1とを反転させてもよい。
[0576]
 また、三次元データ符号化装置は、予測残差の二値化データに算術符号化を適用する。これにより、符号化効率を向上できる。なお、算術符号化の適用時に、二値化データのうち、nビットで二値化した部分であるnビット符号(n-bit code)と、指数ゴロムを用いて二値化した部分である残り符号(remaining code)とで、各ビットの0と1の出現確率の傾向は異なる可能性がある。よって、三次元データ符号化装置は、nビット符号と残り符号とで、算術符号化の適用方法を切替えてもよい。
[0577]
 例えば、三次元データ符号化装置は、nビット符号に対しては、ビット毎に異なる符号化テーブル(確率テーブル)を用いて算術符号化を行う。この際、三次元データ符号化装置は、ビット毎に使用する符号化テーブルの数を変えてもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、nビット符号の先頭ビットb0には1個の符号化テーブルを用いて算術符号化を行う。また、三次元データ符号化装置は、次のビットb1に対しては2個の符号化テーブルを用いる。また、三次元データ符号化装置は、b0の値(0又は1)に応じてビットb1の算術符号化に用いる符号化テーブルを切替える。同様に、三次元データ符号化装置は、更に次のビットb2に対しては4個の符号化テーブルを用いる。また、三次元データ符号化装置は、b0及びb1の値(0~3)に応じて、ビットb2の算術符号化に用いる符号化テーブルを切替える。
[0578]
 このように、三次元データ符号化装置は、nビット符号の各ビットbn-1を算術符号化する際に、2 n-1個の符号化テーブルを用いる。また、三次元データ符号化装置は、bn-1より前のビットの値(発生パターン)に応じて、使用する符号化テーブルを切替える。これにより、三次元データ符号化装置は、ビット毎に適切な符号化テーブルを使用できるので、符号化効率を向上できる。
[0579]
 なお、三次元データ符号化装置は、各ビットで使用する符号化テーブルの数を削減してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、各ビットbn-1を算術符号化する際に、bn-1より前のmビット(m<n-1)の値(発生パターン)に応じて2 個の符号化テーブルを切替えてもよい。これにより各ビットで使用する符号化テーブルの数を抑えつつ、符号化効率を向上できる。なお、三次元データ符号化装置は、各符号化テーブルにおける0と1の発生確率を、実際に発生した二値化データの値に応じて更新してもよい。また、三次元データ符号化装置は、一部のビットの符号化テーブルにおける0と1の発生確率を固定化してもよい。これにより、発生確率の更新回数を抑制できるので処理量を削減できる。
[0580]
 例えば、nビット符号がb0b1b2…bn-1である場合、b0用の符号化テーブルは1個(CTb0)である。b1用の符号化テーブルは2個(CTb10、CTb11)である。また、b0の値(0~1)に応じて使用する符号化テーブルが切替えられる。b2用の符号化テーブルは、4個(CTb20、CTb21、CTb22、CTb23)である。また、b0及びb1の値(0~3)に応じて使用する符号化テーブルが切替えられる。bn-1用の符号化テーブルは2 n-1個(CTbn0、CTbn1、…、CTbn(2 n-1-1))である。また、b0b1…bn-2の値(0~2 n-1-1)に応じて使用する符号化テーブルを切替えられる。
[0581]
 なお、三次元データ符号化装置は、nビット符号に対しては、二値化せずに0~2 -1の値を設定するm-aryによる算術符号化(m=2 )を適用してもよい。また、三次元データ符号化装置が、nビット符号をm-aryで算術符号化する場合は、三次元データ復号装置もm-aryの算術復号によりnビット符号を復元してもよい。
[0582]
 図73は、例えば、残り符号が指数ゴロム符号の場合の処理を説明するための図である。指数ゴロムを用いて二値化した部分である残り符号は、図73に示すようにprefix部とsuffix部とを含む。例えば、三次元データ符号化装置は、prefix部とsuffix部とで符号化テーブルを切替える。つまり、三次元データ符号化装置は、prefix部に含まれる各ビットを、prefix用の符号化テーブルを用いて算術符号化し、suffix部に含まれる各ビットを、suffix用の符号化テーブルを用いて算術符号化する。
[0583]
 なお、三次元データ符号化装置は、各符号化テーブルにおける0と1の発生確率を、実際に発生した二値化データの値に応じて更新してもよい。または、三次元データ符号化装置は、どちらかの符号化テーブルにおける0と1の発生確率を固定化してもよい。これにより、発生確率の更新回数を抑制できるので処理量を削減できる。例えば、三次元データ符号化装置は、prefix部に対して発生確率を更新し、suffix部に対して発生確率を固定化してもよい。
[0584]
 また、三次元データ符号化装置は、量子化後の予測残差を、逆量子化及び再構成することで復号し、復号した予測残差である復号値を符号化対象の三次元点以降の予測に利用する。具体的には、三次元データ符号化装置は、量子化後の予測残差(量子化値)に量子化スケールを乗算することで逆量子化値を算出し、逆量子化値と予測値とを加算して復号値(再構成値)を得る。
[0585]
 例えば、点a2の逆量子化値a2iqは、点a2の量子化値a2qを用いて(式A11)により算出される。点b2の逆量子化値b2iqは、点b2の量子化値b2qを用いて(式A12)により算出される。ここで、QS_LoD0は、LoD0用のQSであり、QS_LoD1は、LoD1用のQSである。つまり、LoDに応じてQSが変更されてもよい。
[0586]
 a2iq=a2q×QS_LoD0 ・・・(式A11)
[0587]
 b2iq=b2q×QS_LoD1 ・・・(式A12)
[0588]
 例えば、点a2の復号値a2recは、(式A13)に示すように、点a2の逆量子化値a2iqに、点a2の予測値a2pを加算することで算出される。点b2の復号値b2recは、(式A14)に示すように、点b2の逆量子化値b2iqに、点b2の予測値b2pを加算することで算出される。
[0589]
 a2rec=a2iq+a2p ・・・(式A13)
[0590]
 b2rec=b2iq+b2p ・・・(式A14)
[0591]
 以下、本実施の形態に係るビットストリームのシンタックス例を説明する。図74は、本実施の形態に係る属性ヘッダ(attribute_header)のシンタックス例を示す図である。属性ヘッダは、属性情報のヘッダ情報である。図74に示すように、属性ヘッダは、階層数情報(NumLoD)と、三次元点数情報(NumOfPoint[i])と、階層閾値(Thres_Lod[i])と、周囲点数情報(NumNeighorPoint[i])と、予測閾値(THd[i])と、量子化スケール(QS[i])と、二値化閾値(R_TH[i])とを含む。
[0592]
 階層数情報(NumLoD)は、用いられるLoDの階層数を示す。
[0593]
 三次元点数情報(NumOfPoint[i])は、階層iに属する三次元点の数を示す。なお、三次元データ符号化装置は、三次元点の総数を示す三次元点総数情報(AllNumOfPoint)を別のヘッダに付加してもよい。この場合、三次元データ符号化装置は、最下層に属する三次元点の数を示すNumOfPoint[NumLoD-1]をヘッダに付加しなくてもよい。この場合、三次元データ復号装置は、(式A15)によりNumOfPoint[NumLoD-1]を算出できる。これにより、ヘッダの符号量を削減できる。
[0594]
[数4]


[0595]
 階層閾値(Thres_Lod[i])は、階層iの設定に用いられる閾値である。三次元データ符号化装置及び三次元データ復号装置は、LoDi内の各点の間の距離が閾値Thres_LoD[i]より大きくなるようにLoDiを構成する。また、三次元データ符号化装置は、Thres_Lod[NumLoD-1](最下層)の値をヘッダに付加しなくてもよい。この場合、三次元データ復号装置は、Thres_Lod[NumLoD-1]の値を0と推定する。これによりヘッダの符号量を削減できる。
[0596]
 周囲点数情報(NumNeighorPoint[i])は、階層iに属する三次元点の予測値の生成に用いる周囲の点数の上限値を示す。三次元データ符号化装置は、周囲の点数MがNumNeighorPoint[i]に満たない場合(M<NumNeighorPoint[i])は、M個の周囲の点数を用いて予測値を算出してもよい。また、三次元データ符号化装置は、各LoDでNumNeighorPoint[i]の値を分ける必要がない場合は、全てのLoDで使用される1個の周囲点数情報(NumNeighorPoint)をヘッダに付加してもよい。
[0597]
 予測閾値(THd[i])は、階層iにて符号化又は復号対象の対象三次元点の予測に用いる周囲の三次元点と対象三次元点との距離の上限値を示す。三次元データ符号化装置及び三次元データ復号装置は、対象三次元点からの距離がTHd[i]より離れている三次元点を予測に用いない。なお、三次元データ符号化装置は、各LoDでTHd[i]の値を分ける必要がない場合は、全てのLoDで使用される1個の予測閾値(THd)をヘッダに付加してもよい。
[0598]
 量子化スケール(QS[i])は、階層iの量子化及び逆量子化で用いられる量子化スケールを示す。
[0599]
 二値化閾値(R_TH[i])は、階層iに属する三次元点の予測残差の二値化方法を切替えるための閾値である。例えば、三次元データ符号化装置は、予測残差が閾値R_THより小さい場合は、固定ビット数で予測残差puを二値化し、予測残差が閾値R_TH以上の場合は、閾値R_THの二値化データと(pu-R_TH)の値を指数ゴロムを用いて二値化する。なお、各LoDでR_TH[i]の値を切替える必要がない場合は、三次元データ符号化装置は、全てのLoDで使用される1個の二値化閾値(R_TH)をヘッダに付加してもよい。
[0600]
 なお、R_TH[i]はnbitで表せる最大値であってもよい。例えば6bitではR_THは63であり、8bitではR_THは255である。また、三次元データ符号化装置は、二値化閾値としてnbitで表せる最大値を符号化する代わりに、ビット数を符号化してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、R_TH[i]=63の場合は値6を、R_TH[i]=255の場合は値8をヘッダに付加してもよい。また、三次元データ符号化装置は、R_TH[i]を表すビット数の最小値(最小ビット数)を定義し、最小値からの相対ビット数をヘッダに付加してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、R_TH[i]=63で最小ビット数が6の場合は値0をヘッダに付加し、R_TH[i]=255で最小ビット数が6の場合は値2をヘッダに付加してもよい。
[0601]
 また、三次元データ符号化装置は、NumLoD、Thres_Lod[i]、NumNeighborPoint[i]、THd[i]、QS[i]及びR_TH[i]の少なくとも一つをエントロピー符号化してヘッダに付加してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、各値を二値化して算術符号化してもよい。また、三次元データ符号化装置は、処理量を抑えるために各値を固定長で符号化してもよい。
[0602]
 また、三次元データ符号化装置は、NumLoD、Thres_Lod[i]、NumNeighborPoint[i]、THd[i]、QS[i]、及びR_TH[i]の少なくとも一つをヘッダに付加しなくてもよい。例えば、これらのうちの少なくとも一つの値が、規格等のprofile又はlevel等で規定されてもよい。これによりヘッダのビット量を削減することができる。
[0603]
 図75は、本実施の形態に係る属性データ(attribute_data)のシンタックス例を示す図である。この属性データは、複数の三次元点の属性情報の符号化データを含む。図75に示すように属性データは、nビット符号(n-bit code)と、残り符号(remaining code)とを含む。
[0604]
 nビット符号は(n-bit code)は、属性情報の値の予測残差の符号化データ又はその一部である。nビット符号のビット長はR_TH[i]の値に依存する。例えばR_TH[i]の示す値が63の場合、nビット符号は6bitであり、R_TH[i]の示す値が255の場合、nビット符号は8bitである。
[0605]
 残り符号(remaining code)は、属性情報の値の予測残差の符号化データのうち、指数ゴロムで符号化された符号化データである。この残り符号は、nビット符号がR_TH[i]と同じ場合に符号化又は復号される。また、三次元データ復号装置は、nビット符号の値と残り符号の値を加算して予測残差を復号する。なお、nビット符号がR_TH[i]と同じ値でない場合は、残り符号は符号化又は復号されなくてもよい。
[0606]
 以下、三次元データ符号化装置における処理の流れを説明する。図76は、三次元データ符号化装置による三次元データ符号化処理のフローチャートである。
[0607]
 まず、三次元データ符号化装置は、位置情報(geometry)を符号化する(S3001)。例えば、三次元データ符号化は、8分木表現を用いて符号化を行う。
[0608]
 三次元データ符号化装置は、位置情報の符号化後に、量子化等によって三次元点の位置が変化した場合に、変化後の三次元点に元の三次元点の属性情報を再割り当てする(S3002)。例えば、三次元データ符号化装置は、位置の変化量に応じて属性情報の値を補間することで再割り当てを行う。例えば、三次元データ符号化装置は、変化後の三次元位置に近い変化前の三次元点をN個検出し、N個の三次元点の属性情報の値を重み付け平均する。例えば、三次元データ符号化装置は、重み付け平均において、変化後の三次元位置から各N個の三次元までの距離に基づいて重みを決定する。そして、三次元データ符号化装置は、重み付け平均により得られた値を変化後の三次元点の属性情報の値に決定する。また、三次元データ符号化装置は、量子化等によって2個以上の三次元点が同一の三次元位置に変化した場合は、その変化後の三次元点の属性情報の値として、変化前の2個以上の三次元点の属性情報の平均値を割当ててもよい。
[0609]
 次に、三次元データ符号化装置は、再割り当て後の属性情報(Attribute)を符号化する(S3003)。例えば、三次元データ符号化装置は、複数種類の属性情報を符号化する場合は、複数種類の属性情報を順に符号化してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、属性情報として、色と反射率とを符号化する場合は、色の符号化結果の後に反射率の符号化結果を付加したビットストリームを生成してもよい。なお、ビットストリームに付加される属性情報の複数の符号化結果の順番は、この順に限らず、どのような順番でもよい。
[0610]
 また、三次元データ符号化装置は、ビットストリーム内の各属性情報の符号化データ開始場所を示す情報をヘッダ等に付加してもよい。これにより、三次元データ復号装置は、復号が必要な属性情報を選択的に復号できるので、復号が不必要な属性情報の復号処理を省略できる。よって、三次元データ復号装置の処理量を削減できる。また、三次元データ符号化装置は、複数種類の属性情報を並列に符号化し、符号化結果を1つのビットストリームに統合してもよい。これにより、三次元データ符号化装置は、高速に複数種類の属性情報を符号化できる。
[0611]
 図77は、属性情報符号化処理(S3003)のフローチャートである。まず、三次元データ符号化装置は、LoDを設定する(S3011)。つまり、三次元データ符号化装置は、各三次元点を複数のLoDのいずれかに割り当てる。
[0612]
 次に、三次元データ符号化装置は、LoD単位のループを開始する(S3012)。つまり、三次元データ符号化装置は、LoD毎にステップS3013~S3021の処理を繰り返し行う。
[0613]
 次に、三次元データ符号化装置は、三次元点単位のループを開始する(S3013)。つまり、三次元データ符号化装置は、三次元点毎にステップS3014~S3020の処理を繰り返し行う。
[0614]
 まず、三次元データ符号化装置は、処理対象の対象三次元点の予測値の算出に用いる、対象三次元点の周囲に存在する三次元点である複数の周囲点を探索する(S3014)。次に、三次元データ符号化装置は、複数の周囲点の属性情報の値の重み付け平均を算出し、得られた値を予測値Pに設定する(S3015)。次に、三次元データ符号化装置は、対象三次元点の属性情報と予測値との差分である予測残差を算出する(S3016)。次に、三次元データ符号化装置は、予測残差を量子化することで量子化値を算出する(S3017)。次に、三次元データ符号化装置は、量子化値を算術符号化する(S3018)。
[0615]
 また、三次元データ符号化装置は、量子化値を逆量子化することで逆量子化値を算出する(S3019)。次に、三次元データ符号化装置は、逆量子化値に予測値を加算することで復号値を生成する(S3020)。次に、三次元データ符号化装置は、三次元点単位のループを終了する(S3021)。また、三次元データ符号化装置は、LoD単位のループを終了する(S3022)。
[0616]
 以下、上記の三次元データ符号化装置により生成されたビットストリームを復号する三次元データ復号装置における三次元データ復号処理について説明する。
[0617]
 三次元データ復号装置は、三次元データ符号化装置によって生成されたビットストリーム内の属性情報の二値化データを、三次元データ符号化装置と同様の方法で算術復号することで、復号された二値化データを生成する。なお、三次元データ符号化装置において、nビットで二値化した部分(nビット符号)と、指数ゴロムを用いて二値化した部分(残り符号)とで算術符号化の適用方法を切替えた場合は、三次元データ復号装置は、算術復号適用時に、それに合わせて復号を行う。
[0618]
 例えば、三次元データ復号装置は、nビット符号の算術復号方法において、ビット毎に異なる符号化テーブル(復号テーブル)を用いて算術復号を行う。この際、三次元データ復号装置は、ビット毎に使用する符号化テーブルの数を変えてもよい。例えば、nビット符号の先頭ビットb0には1個の符号化テーブルを用いて算術復号を行う。また、三次元データ復号装置は、次のビットb1に対しては2個の符号化テーブルを用いる。また、三次元データ復号装置は、b0の値(0又は1)に応じてビットb1の算術復号に用いる符号化テーブルを切替える。同様に、三次元データ復号装置は、更に次のビットb2に対しては4個の符号化テーブルを用いる。また、三次元データ復号装置は、b0及びb1の値(0~3)に応じて、ビットb2の算術復号に用いる符号化テーブルを切替える。
[0619]
 このように、三次元データ復号装置は、nビット符号の各ビットbn-1を算術復号する際に、2 n-1個の符号化テーブルを用いる。また、三次元データ復号装置は、bn-1より前のビットの値(発生パターン)に応じて、使用する符号化テーブルを切替える。これにより、三次元データ復号装置は、ビット毎に適切な符号化テーブルを使用して符号化効率を向上したビットストリームを適切に復号できる。
[0620]
 なお、三次元データ復号装置は、各ビットで使用する符号化テーブルの数を削減してもよい。例えば、三次元データ復号装置は、各ビットbn-1を算術復号する際に、bn-1より前のmビット(m<n-1)の値(発生パターン)に応じて2 個の符号化テーブルを切替えてもよい。これにより、三次元データ復号装置は、各ビットで使用する符号化テーブルの数を抑えつつ、符号化効率を向上したビットストリームを適切に復号できる。なお、三次元データ復号装置は、各符号化テーブルにおける0と1の発生確率を、実際に発生した二値化データの値に応じて更新してもよい。また、三次元データ復号装置は、一部のビットの符号化テーブルにおける0と1の発生確率を固定化してもよい。これにより、発生確率の更新回数を抑制できるので処理量を削減できる。
[0621]
 例えば、nビット符号がb0b1b2…bn-1である場合、b0用の符号化テーブルは1個(CTb0)である。b1用の符号化テーブルは2個(CTb10、CTb11)である。また、b0の値(0~1)に応じて符号化テーブルが切替えられる。b2用の符号化テーブルは4個(CTb20、CTb21、CTb22、CTb23)である。また、b0及びb1の値(0~3)に応じて符号化テーブルが切替えられる。bn-1用の符号化テーブルは、2 n-1個(CTbn0、CTbn1、…、CTbn(2 n-1-1))である。また、b0b1…bn-2の値(0~2 n-1-1)に応じて符号化テーブルが切替えられる。
[0622]
 図78は、例えば、残り符号が指数ゴロム符号である場合の処理を説明するための図である。三次元データ符号化装置が指数ゴロムを用いて二値化して符号化した部分(残り符号)は、図78に示すようにprefix部とsuffix部とを含む。例えば、三次元データ復号装置は、prefix部とsuffix部とで符号化テーブルを切替える。つまり、三次元データ復号装置は、prefix部に含まれる各ビットを、prefix用の符号化テーブルを用いて算術復号し、suffix部に含まれる各ビットを、suffix用の符号化テーブルを用いて算術復号する。
[0623]
 なお、三次元データ復号装置は、各符号化テーブルにおける0と1の発生確率を、復号時に発生した二値化データの値に応じて更新してもよい。または、三次元データ復号装置は、どちらかの符号化テーブルにおける0と1の発生確率を固定化してもよい。これにより、発生確率の更新回数を抑制できるので処理量を削減できる。例えば、三次元データ復号装置は、prefix部に対して発生確率を更新し、suffix部に対して発生確率を固定化してもよい。
[0624]
 また、三次元データ復号装置は、算術復号した予測残差の二値化データを、三次元データ符号化装置で用いられた符号化方法に合わせて多値化することで量子化後の予測残差(符号なし整数値)を復号する。三次元データ復号装置は、まずnビット符号の二値化データを算術復号することで復号したnビット符号の値を算出する。次に、三次元データ復号装置は、nビット符号の値とR_THの値とを比較する。
[0625]
 三次元データ復号装置は、nビット符号の値とR_THの値とが一致した場合、指数ゴロムで符号化されたビットが次に存在すると判定し、指数ゴロムで符号化された二値化データである残り符号を算術復号する。そして、三次元データ復号装置は、復号した残り符号から、残り符号とその値との関係を示す逆引きテーブルを用いて残り符号の値を算出する。図79は、残り符号とその値との関係を示す逆引きテーブルの例を示す図である。次に、三次元データ復号装置は、得られた残り符号の値をR_THに加算することで多値化された量子化後の予測残差を得る。
[0626]
 一方、三次元データ復号装置は、nビット符号の値とR_THの値とが一致しない(R_THより値が小さい)場合、nビット符号の値をそのまま、多値化された量子化後の予測残差に決定する。これにより、三次元データ復号装置は、三次元データ符号化装置で予測残差の値に応じて二値化方法を切替えて生成したビットストリームを適切に復号できる。
[0627]
 なお、三次元データ復号装置は、閾値R_THがビットストリームのヘッダ等に付加されている場合は、閾値R_THの値をヘッダから復号し、復号した閾値R_THの値を用いて復号方法を切替えてもよい。また、三次元データ復号装置は、LoD毎に閾値R_THがヘッダ等に付加されている場合、LoD毎に復号した閾値R_THを用いて復号方法を切替える。
[0628]
 例えば、閾値R_THが63であり、復号したnビット符号の値が63である場合、三次元データ復号装置は、残り符号を指数ゴロムにより復号することで残り符号の値を得る。例えば、図79に示す例では、残り符号が00100であり、残り符号の値として3が得られる。次に、三次元データ復号装置は、閾値R_THの値63と、残り符号の値3とを加算することで予測残差の値66を得る。
[0629]
 また、復号したnビット符号の値が32である場合、三次元データ復号装置は、nビット符号の値32を予測残差の値に設定する。
[0630]
 また、三次元データ復号装置は、復号した量子化後の予測残差を、例えば、三次元データ符号化装置における処理と逆の処理により、符号なし整数値から符号付整数値に変換する。これにより、三次元データ復号装置は、予測残差をエントロピー符号化する場合に、負の整数の発生を考慮せずに生成したビットストリームを適切に復号できる。なお、三次元データ復号装置は、必ずしも符号なし整数値を符号付整数値に変換する必要はなく、例えば符号ビットを別途エントロピー符号化して生成されたビットストリームを復号する場合は、符号ビットを復号してもよい。
[0631]
 三次元データ復号装置は、符号付整数値に変換した量子化後の予測残差を、逆量子化及び再構成によって復号することで復号値を生成する。また、三次元データ復号装置は、生成した復号値を、復号対象の三次元点以降の予測に利用する。具体的には、三次元データ復号装置は、量子化後の予測残差に、復号した量子化スケールを乗算することで逆量子化値を算出し、逆量子化値と予測値とを加算して復号値を得る。
[0632]
 復号された符号なし整数値(符号なし量子化値)は、以下の処理により符号付整数値に変換される。三次元データ復号装置は、復号された符号なし整数値a2uのLSB(least significant bit)が1である場合、符号付整数値a2qを-((a2u+1)>>1)に設定する。三次元データ復号装置は、符号なし整数値a2uのLSBが1でない場合、符号付整数値a2qを(a2u>>1)に設定する。
[0633]
 同様に、三次元データ復号装置は、復号された符号なし整数値b2uのLSBが1である場合、符号付整数値b2qを-((b2u+1)>>1)に設定する。三次元データ復号装置は、符号なし整数値n2uのLSBが1でない場合、符号付整数値b2qを(b2u>>1)に設定する。
[0634]
 また、三次元データ復号装置による逆量子化及び再構成処理の詳細は、三次元データ符号化装置における逆量子化及び再構成処理と同様である。
[0635]
 以下、三次元データ復号装置における処理の流れを説明する。図80は、三次元データ復号装置による三次元データ復号処理のフローチャートである。まず、三次元データ復号装置は、ビットストリームから位置情報(geometry)を復号する(S3031)。例えば、三次元データ復号装置は、8分木表現を用いて復号を行う。
[0636]
 次に、三次元データ復号装置は、ビットストリームから属性情報(Attribute)を復号する(S3032)。例えば、三次元データ復号装置は、複数種類の属性情報を復号する場合は、複数種類の属性情報を順に復号してもよい。例えば、三次元データ復号装置は、属性情報として色と反射率とを復号する場合は、ビットストリームに付加されている順に従い、色の符号化結果と反射率の符号化結果とを復号する。例えば、ビットストリームにおいて、色の符号化結果の後に反射率の符号化結果が付加されている場合、三次元データ復号装置は、色の符号化結果を復号し、その後に反射率の符号化結果を復号する。なお、三次元データ復号装置は、ビットストリームに付加される属性情報の符号化結果をどのような順番で復号してもよい。
[0637]
 また、三次元データ復号装置は、ビットストリーム内の各属性情報の符号化データ開始場所を示す情報を、ヘッダ等を復号することで取得してもよい。これにより、三次元データ復号装置は、復号が必要な属性情報を選択的に復号できるので、復号が不必要な属性情報の復号処理を省略できる。よって、三次元データ復号装置の処理量を削減できる。また、三次元データ復号装置は、複数種類の属性情報を並列に復号し、復号結果を1つの三次元点群に統合してもよい。これにより、三次元データ復号装置は、高速に複数種類の属性情報を復号できる。
[0638]
 図81は、属性情報復号処理(S3032)のフローチャートである。まず、三次元データ復号装置は、LoDを設定する(S3041)。つまり、三次元データ復号装置は、復号された位置情報を有する複数の三次元点の各々を複数のLoDのいずれかに割り当てる。例えば、この割り当て方法は、三次元データ符号化装置で用いられた割り当て方法と同じ方法である。
[0639]
 次に、三次元データ復号装置は、LoD単位のループを開始する(S3042)。つまり、三次元データ復号装置は、LoD毎にステップS3043~S3049の処理を繰り返し行う。
[0640]
 次に、三次元データ復号装置は、三次元点単位のループを開始する(S3043)。つまり、三次元データ復号装置は、三次元点毎にステップS3044~S3048の処理を繰り返し行う。
[0641]
 まず、三次元データ復号装置は、処理対象の対象三次元点の予測値の算出に用いる、対象三次元点の周囲に存在する三次元点である複数の周囲点を探索する(S3044)。次に、三次元データ復号装置は、複数の周囲点の属性情報の値の重み付け平均を算出し、得られた値を予測値Pに設定する(S3045)。なお、これらの処理は三次元データ符号化装置における処理と同様である。
[0642]
 次に、三次元データ復号装置は、ビットストリームから量子化値を算術復号する(S3046)。また、三次元データ復号装置は、復号した量子化値を逆量子化することで逆量子化値を算出する(S3047)。次に、三次元データ復号装置は、逆量子化値に予測値を加算することで復号値を生成する(S3048)。次に、三次元データ復号装置は、三次元点単位のループを終了する(S3049)。また、三次元データ復号装置は、LoD単位のループを終了する(S3050)。
[0643]
 次に、本実施の形態に係る三次元データ符号化装置及び三次元データ復号装置の構成を説明する。図82は、本実施の形態に係る三次元データ符号化装置3000の構成を示すブロック図である。この三次元データ符号化装置3000は、位置情報符号化部3001と、属性情報再割り当て部3002と、属性情報符号化部3003とを備える。
[0644]
 属性情報符号化部3003は、入力点群に含まれる複数の三次元点の位置情報(geometry)を符号化する。属性情報再割り当て部3002は、入力点群に含まれる複数の三次元点の属性情報の値を、位置情報の符号化及び復号結果を用いて再割り当てする。属性情報符号化部3003は、再割り当てされた属性情報(attribute)を符号化する。また、三次元データ符号化装置3000は、符号化された位置情報及び符号化された属性情報を含むビットストリームを生成する。
[0645]
 図83は、本実施の形態に係る三次元データ復号装置3010の構成を示すブロック図である。この三次元データ復号装置3010は、位置情報復号部3011と、属性情報復号部3012とを含む。
[0646]
 位置情報復号部3011は、ビットストリームから複数の三次元点の位置情報(geometry)を復号する。属性情報復号部3012は、ビットストリームから複数の三次元点の属性情報(attribute)を復号する。また、三次元データ復号装置3010は、復号した位置情報と復号した属性情報とを結合することで出力点群を生成する。
[0647]
 以上のように、本実施の形態に係る三次元データ符号化装置は、図84に示す処理を行う。三次元データ符号化装置は、属性情報を有する三次元点を符号化する。まず、三次元データ符号化装置は、三次元点の属性情報の予測値を算出する(S3061)。次に、三次元データ符号化装置は、三次元点の属性情報と、予測値との差分である予測残差を算出する(S3062)。次に、三次元データ符号化装置は、予測残差を二値化することで二値データを生成する(S3063)。次に、三次元データ符号化装置は、二値データを算術符号化する(S3064)。
[0648]
 これによれば、三次元データ符号化装置は、属性情報の予測残差を算出し、さらに、当該予測残差を二値化及び算術符号化することで、属性情報の符号化データの符号量を削減できる。
[0649]
 例えば、算術符号化(S3064)では、三次元データ符号化装置は、二値データのビット毎に異なる符号化テーブルを用いる。これによれば、三次元データ符号化装置は、符号化効率を向上できる。
[0650]
 例えば、算術符号化(S3064)では、二値データの下位ビットほど、使用する符号化テーブルの数が多い。
[0651]
 例えば、算術符号化(S3064)では、三次元データ符号化装置は、二値データに含まれる対象ビットの上位ビットの値に応じて、対象ビットの算術符号化に使用する符号化テーブルを選択する。これによれば、三次元データ符号化装置は、上位ビットの値に応じて符号化テーブルを選択できるので符号化効率を向上できる。
[0652]
 例えば、三次元データ符号化装置は、二値化(S3063)では、予測残差が閾値(R_TH)より小さい場合、固定ビット数で予測残差を二値化することで二値データを生成し、予測残差が閾値(R_TH)以上である場合、閾値(R_TH)を示す固定ビット数の第1符号(nビット符号)と、予測残差から閾値(R_TH)を減算した値を指数ゴロムで二値化した第2符号(残り符号)とを含む二値データを生成する。三次元データ符号化装置は、算術符号化(S3064)では、第1符号と第2符号とに異なる算術符号化方法を用いる。
[0653]
 これによれば、三次元データ符号化装置は、例えば、第1符号と第2符号との各々に適した算術符号化方法により第1符号と第2符号を算術符号化できるので符号化効率を向上できる。
[0654]
 例えば、三次元データ符号化装置は、予測残差を量子化し、二値化(S3063)では、量子化された予測残差を二値化する。閾値(R_TH)は、量子化における量子化スケールに応じて変更される。これによれば、三次元データ符号化装置は、量子化スケールに応じた適切な閾値を用いることができるので符号化効率を向上できる。
[0655]
 例えば、第2符号は、prefix部と、suffix部とを含む。三次元データ符号化装置は、算術符号化(S3064)では、prefix部とsuffix部とに異なる符号化テーブルを用いる。これによれば、三次元データ符号化装置は、符号化効率を向上できる。
[0656]
 例えば、三次元データ符号化装置は、プロセッサと、メモリとを備え、プロセッサは、メモリを用いて、上記の処理を行う。
[0657]
 また、本実施の形態に係る三次元データ復号装置は、図85に示す処理を行う。三次元データ復号装置は、属性情報を有する三次元点を復号する。まず、三次元データ復号装置は、三次元点の属性情報の予測値を算出する(S3071)。次に、三次元データ復号装置は、ビットストリームに含まれる符号化データを算術復号することで二値データを生成する(S3072)。次に、三次元データ復号装置は、二値データを多値化することで予測残差を生成する(S3073)。次に、三次元データ復号装置は、予測値と予測残差とを加算することで、三次元点の属性情報の復号値を算出する(S3074)。
[0658]
 これによれば、三次元データ復号装置は、属性情報の予測残差を算出し、さらに、当該予測残差を二値化及び算術符号化することで生成された属性情報のビットストリームを適切に復号できる。
[0659]
 例えば、算術復号(S3072)では、三次元データ復号装置は、二値データのビット毎に異なる符号化テーブルを用いる。これによれば、三次元データ復号装置は、符号化効率が向上されたビットストリームを適切に復号できる。
[0660]
 例えば、算術復号(S3072)では、二値データの下位ビットほど、使用する符号化テーブルの数が多い。
[0661]
 例えば、算術復号(S3072)では、三次元データ復号装置は、二値データに含まれる対象ビットの上位ビットの値に応じて、対象ビットの算術復号に使用する符号化テーブルを選択する。これによれば、三次元データ復号装置は、符号化効率が向上されたビットストリームを適切に復号できる。
[0662]
 例えば、三次元データ復号装置は、多値化(S3073)では、二値データに含まれる固定ビット数の第1符号(nビット符号)を多値化することで第1の値を生成する。三次元データ復号装置は、第1の値が閾値(R_TH)より小さい場合、第1の値を予測残差に決定し、第1の値が閾値(R_TH)以上の場合、二値データに含まれる指数ゴロム符号である第2符号(残り符号)を多値化することで第2の値を生成し、第1の値と第2の値とを加算することで予測残差を生成する。三次元データ復号装置は、算術復号(S3072)では、第1符号と第2符号とに異なる算術復号方法を用いる。
[0663]
 これによれば、三次元データ復号装置は、符号化効率が向上されたビットストリームを適切に復号できる。
[0664]
 例えば、三次元データ復号装置は、予測残差を逆量子化し、加算(S3074)では、予測値と、逆量子化された予測残差とを加算する。閾値(R_TH)は、逆量子化における量子化スケールに応じて変更される。これによれば、三次元データ復号装置は、符号化効率が向上されたビットストリームを適切に復号できる。
[0665]
 例えば、第2符号は、prefix部と、suffix部とを含む。三次元データ復号装置は、算術復号(S3072)では、prefix部とsuffix部とに異なる符号化テーブルを用いる。これによれば、三次元データ復号装置は、符号化効率が向上されたビットストリームを適切に復号できる。
[0666]
 例えば、三次元データ復号装置は、プロセッサと、メモリとを備え、プロセッサは、メモリを用いて、上記の処理を行う。
[0667]
 (実施の形態10)
 以下では、主に三次元データ符号化装置の動作を説明するが、三次元データ復号装置においても同様の処理が行われてもよい。
[0668]
 本実施の形態では、三次元データ符号化装置は、入力された三次元点群(Point Cloud)を8分木構造で符号化する場合に、8分木に含まれるリーフが1個の三次元点を持つまで分割を繰り返し符号化する場合は、8分木の各リーフが1個の三次元点を含むか、1個以上の三次元点を含むかを示すモード情報をビットストリームに付加する。また、三次元データ符号化装置は、モード情報が真の場合(8分木の各リーフが1個の三次元点を含む場合)は、リーフに関わるリーフ情報を符号化せず、モード情報が偽の場合(8分木の各リーフが1個以上の三次元点を含む場合)は、リーフに関わるリーフ情報を符号化する。
[0669]
 ここでリーフ情報とは、例えば、リーフ内に何個の三次元点が含まれるかを示す情報、或いは、リーフに含まれる三次元点の相対座標等を示す情報、又は、その両方を含む。これにより、8分木の各リーフが1個の三次元点を含む場合は、リーフ情報をリーフ毎に符号化する必要がないので、符号化効率を向上できる。また、三次元データ符号化装置は、8分木の各リーフが1個以上の三次元点を含む場合は、リーフ情報を適切に符号化してビットストリームに付加する。これにより、三次元データ復号装置は、リーフ情報を用いてリーフ内の三次元点を正しく復元することが可能となる。
[0670]
 図86は、本実施の形態に係るビットストリームのヘッダ情報のシンタックス例を示す図である。このヘッダ情報は、例えば、WLD、SPC又はVLM等のヘッダ情報である。図86に示すsingle_point_per_leafは、8分木の各リーフが1個の三次元点を含むか、1個以上の三次元点を含むかを示す情報である。ここで、8分木の各リーフが1個の三次元点を含むとは、8分木に含まれる全てのリーフが1個の三次元点を含む(つまり、2個以上の三次元点を含むリーフが存在しない)ことを意味する。なお、ここでの8分木とは、例えば、モード情報が付加される単位の8分木であり、例えば、WLD、SPC又はVLM等に対応する8分木である。
[0671]
 また、8分木の各リーフが1個以上の三次元点を含むとは、8分木に含まれる複数のリーフのうち少なくとも一つが2個以上の三次元点を含むことを意味する。つまり、複数のリーフのうち、一部のリーフは2個以上の三次元点を含み、残りのリーフは1個の三次元点を含んでもよい。
[0672]
 例えば、モード情報の値が1である場合は、各リーフが1個の三次元点を含むことを示し、モード情報の値が0である場合は、各リーフが1個以上の三次元点を含むことを示す。なお、三次元データ符号化装置は、8分木に含まれる全てのリーフが1個の三次元点を含む場合でも、モード情報(single_point_per_leaf)を0に設定してもよい。
[0673]
 図87は、モード情報が1の場合の8分木の構成例を示す図である。図87に示すように、モード情報が1の場合、各リーフは1個の三次元点を含む。図88は、モード情報が0の場合の8分木の構成例を示す図である。図88に示すように、モード情報が0の場合、各リーフは1個又は2個以上の三次元点を含む。
[0674]
 なお、リーフに2個以上の三次元点が含まれる場合、例えば、リーフ内の三次元点の座標がそれぞれ異なる。または、リーフ内の三次元点の座標は同一であり、色又は反射率などの属性情報(つまり情報の種類)が異なる。または、リーフ内の三次元点の座標と属性情報との両方が異なってもよい。
[0675]
 次に、リーフ情報のシンタックス例を説明する。なお、上記では、モード情報がビットストリームのヘッダに付加される例を述べたが、モード情報がヘッダに付加されず、規格又は規格のプロファイル或いはレベル等により8分木の各リーフが1個の三次元点を含むか、1個以上の三次元点を含むかが規定されてもよい。この場合、三次元データ復号装置は、例えば、ビットストリームに含まれる規格情報を参照して、8分木の各リーフが1個の三次元点を含むか、1個以上の三次元点を含むかを判定することで、ビットストリームを正しく復元できる。
[0676]
 図89は、8分木に含まれる各ノードの情報のシンタックス例を示す図である。図89に示すisleafは、ノードがリーフであるか否かを示すフラグである。isleafが1の場合、ノードがリーフであることを示す。isleafが0の場合、ノードがリーフでないことを示す。
[0677]
 なお、ノードがリーフであるか否かを示す情報はヘッダに付加されなくてもよい。この場合、三次元データ復号装置は、別の方法でノードがリーフであるか否かを判定する。例えば、三次元データ復装置は、8分木の各ノードをこれ以上分割できないサイズまで分割したかを判定し、真であればノードがリーフであると判定してもよい。これにより、ノードがリーフであるか否かを示すフラグを符号化する必要がなくなり、ヘッダの符号量を削減できる。
[0678]
 図89に示すnum_point_per_leafは、リーフ情報であり、リーフに含まれる三次元点の数を示す。このnum_point_per_leafは、single_point_per_leaf==0の場合に符号化され、single_point_per_leaf==1の場合には符号化されない。
[0679]
 なお、三次元データ符号化装置は、num_point_per_leafをエントロピー符号化によって符号化してもよい。また、その際、三次元データ符号化装置は、複数の符号化テーブルを切替えながら符号化を行ってもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、num_point_per_leafの先頭ビットを符号化テーブルAを用いて算術符号化し、残りのビットを符号化テーブルBを用いて算術符号化してもよい。
[0680]
 上記のように、三次元データ符号化装置は、ビットストリームのヘッダに8分木の各リーフが1個の三次元点を含むか、1個以上の三次元点を含むかを示すモード情報を付加し、モード情報の値に応じてリーフ情報(リーフに含まれる三次元点の数を示す情報)を符号化するか否かを切替えてもよい。また、三次元データ符号化装置は、リーフ情報として、リーフに含まれる三次元点の位置情報を符号化してもよい。
[0681]
 なお、三次元データ符号化装置は、上記方法で生成されたsingle_point_per_leaf、isleaf、及びnum_point_per_leafをエントロピー符号化してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、各値を二値化したうえで算術符号化する。
[0682]
 また、本実施の形態では、8分木構造を例に示したが、必ずしもこれに限らず、4分木、16分木等のN分木構造に上記手法を適用してもよい。
[0683]
 また、三次元データ符号化装置は、同一リーフ内の2個以上の三次元点の位置情報をリーフ情報としてそれぞれ符号化する場合に、各三次元点の持つ属性情報(色又は反射率等)もそれぞれ符号化してもよい。この場合、各三次元点の位置情報と各三次元点の属性情報とが紐付けられてもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、同一リーフ内の2点A、Bの位置情報をリーフ情報としてそれぞれ符号化する場合は、2点A、Bの両方の属性情報も符号化し、ビットストリームに付加してもよい。つまり、リーフ情報は、点Aの位置情報と、点Aの属性情報と、点Bの位置情報と、点Bの属性情報とを含んでもよい。また、2点A、Bの位置情報で各属性情報を紐付けしてもよい。
[0684]
 また、三次元データ符号化装置は、同一リーフ内のM個以上の三次元点の位置情報を丸めてN個(N<M)の三次元点の位置情報として符号化してもよい。この場合、三次元データ符号化装置は、M個以上の三次元点のM個以上の属性情報を例えば平均化等で丸めてN個の属性情報を生成し、生成したN個の属性情報を符号化してもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、同一リーフ内の2点A、Bの位置情報を丸めて1点として符号化してもよい。この場合、三次元データ符号化装置は、2点A、Bの属性情報を例えば平均化等で丸めて1点の属性情報を算出し、算出した属性情報を符号化してもよい。
[0685]
 (実施の形態11)
 以下、量子化パラメータの伝送方法について説明する。
[0686]
 図90は、量子化パラメータの伝送方法の第1の例について説明するための図である。図90の(a)は、QP値の関係の一例を示す図である。
[0687]
 図90において、Q およびQ は、それぞれ、位置情報の符号化に用いるQP値の絶対値、および、属性情報の符号化に用いるQP値の絶対値を示す。Q は、複数の三次元点のそれぞれの位置情報を量子化するために用いられる第1量子化パラメータの一例である。また、Δ(Q ,Q )は、Q の導出に用いるQ との差分を示す差分情報を示す。つまり、Q は、Q とΔ(Q ,Q )とを用いて導出される。このように、QP値は、基準値(絶対値)と差分情報(相対値)とに分けて伝送される。また、復号では、伝送された基準値および差分情報から所望のQP値を導出する。
[0688]
 例えば、図90の(a)では、絶対値Q と差分情報Δ(Q ,Q )とが伝送され、復号では、下記の(式G5)で示すように、Q は、Q にΔ(Q ,Q )を加算することで導出される。
[0689]
 Q =Q +Δ(Q ,Q )   (式G5)
[0690]
 図90の(b)および(c)を用いて位置情報および属性情報からなる点群データをスライス分割する場合のQP値の伝送方法を説明する。図90の(b)は、各QP値の基準値と差分情報との関係の第1の例を示す図である。図90の(c)は、QP値、位置情報、および、属性情報の伝送順の第1の例を示す図である。
[0691]
 QP値は、位置情報毎、および、属性情報毎に、大きく、PCCのフレーム単位のQP値(フレームQP)と、データ単位のQP値(データQP)に分かれている。データ単位のQP値は、符号化に用いるQP値である。
[0692]
 ここでは、PCCフレーム単位の位置情報の符号化に用いるQP値であるQ を基準値とし、データ単位のQP値をQ からの差分を示す差分情報として生成し、送出する。
[0693]
 Q :PCCフレームにおける位置情報の符号化のQP値・・・GPSを用いて基準値「1.」として送出される値である。
[0694]
 Q :PCCフレームにおける属性情報の符号化のQP値・・・APSを用いてQ からの差分を示す差分情報「2.」として送出される値である。
[0695]
 Q Gs1,Q Gs2:スライスデータにおける位置情報の符号化のQP値…位置情報の符号化データのヘッダを用いて、Q からの差分を示す差分情報「3.」および「5.」として送出される値である。
[0696]
 Q As1,Q As2:スライスデータにおける属性情報の符号化のQP値…属性情報の符号化データのヘッダを用いて、Q からの差分を示す差分情報「4.」および「6.」として送出される値である。
[0697]
 なお、フレームQPの導出に用いる情報は、フレームに係るメタデータ(GPS,APS)に記載され、データQPの導出に用いる情報は、データに係るメタデータ(符号化データのヘッダ)に記載される。
[0698]
 このように、データQPは、フレームQPからの差分を示す差分情報として生成され、送出される。よって、データQPのデータ量を削減することができる。
[0699]
 第1の復号部は、それぞれの符号化データにおいて、図90の(c)の矢印で示したメタデータを参照し、当該符号化データに対応する基準値および差分情報を取得する。そして、第1の復号部5340は、取得した基準値および差分情報に基づいて、復号対象の符号化データに対応するQP値を導出する。
[0700]
 第1の復号部は、例えば、図90の(c)において矢印で示した基準情報「1.」および差分情報「2.」、「6.」をメタデータあるいはヘッダから取得し、下記の(式G6)で示すように、基準情報「1.」に差分情報「2.」および「6.」を加算することで、A s2のQP値を導出する。
[0701]
 Q AS2=Q +Δ(Q ,Q )+Δ(Q As2,Q )   (式G6)
[0702]
 点群データは、位置情報と0以上の属性情報とを含む。すなわち、点群データは、属性情報を持たない場合もあれば、複数の属性情報を持つ場合もある。
[0703]
 例えば、1つの三次元点に対して、属性情報として、色情報を持つ場合、色情報と反射情報とを持つ場合、1以上の視点情報にそれぞれ紐づく1以上の色情報を持つ場合などがある。
[0704]
 ここで、2つの色情報、および反射情報を持つ場合の例について、図91を用いて説明する。図91は、量子化パラメータの伝送方法の第2の例について説明するための図である。図91の(a)は、各QP値の基準値と差分情報との関係の第2の例を示す図である。図91の(b)は、QP値、位置情報、および、属性情報の伝送順の第2の例を示す図である。
[0705]
 Q は、図90と同様に、第1量子化パラメータの一例である。
[0706]
 2つの色情報のそれぞれは、輝度(ルマ)Yと色差(クロマ)Cb、Crとで示される。第1の色の輝度Y1の符号化に用いるQP値であるQ Y1は、基準値であるQ と、その差分を示すΔ(Q Y1、Q )とを用いて導出される。輝度Y1は、第1輝度の一例であり、Q Y1は、第1輝度としての輝度Y1を量子化するために用いられる第2量子化パラメータの一例である。Δ(Q Y1、Q )は、差分情報「2.」である。
[0707]
 また、第1の色の色差Cb1、Cr1の符号化に用いるQP値であるQ Cb1、Q Cr1は、それぞれ、QY1と、その差分を示すΔ(Q Cb1,Q Y1)、Δ(Q Cr1,Q Y1)とを用いて導出される。色差Cb1、Cr1は、第1色差の一例であり、Q Cb1、Q Cr1は、第1色差としての色差Cb1、Cr1を量子化するために用いられる第3量子化パラメータの一例である。Δ(Q Cb1,Q Y1)は、差分情報「3.」であり、Δ(Q Cr1,Q Y1)は、差分情報「4.」である。Δ(Q Cb1,Q Y1)およびΔ(Q Cr1,Q Y1)は、それぞれ、第1差分の一例である。
[0708]
 なお、Q Cb1およびQ Cr1は、互いに同じ値が用いられてもよく、共通する値が用いられてもよい。共通する値が用いられる場合、Q Cb1およびQ Cr1の一方が用いられればよいため、他方はなくてもよい。
[0709]
 また、スライスデータにおける第1の色の輝度Y1Dの符号化に用いるQP値であるQ Y1Dは、Q Y1と、その差分を示すΔ(Q Y1D,Q Y1)とを用いて導出される。スライスデータにおける第1の色の輝度Y1Dは、サブ空間に含まれる1以上の三次元点の第1輝度の一例であり、Q Y1Dは、輝度Y1Dを量子化するために用いられる第5量子化パラメータの一例である。Δ(Q Y1D,Q Y1)は、差分情報「10.」であり、第2差分の一例である。
[0710]
 同様に、スライスデータにおける第1の色の色差Cb1D、Cr1Dの符号化に用いるQP値であるQ Cb1D、Q Cr1Dは、それぞれ、Q Cb1、Q Cr1と、その差分を示すΔ(Q Cb1D,Q Cb1)、Δ(Q Cr1D,Q Cr1)とを用いて導出される。スライスデータにおける第1の色の色差Cb1D、Cr1Dは、サブ空間に含まれる1以上の三次元点の第1色差の一例であり、Q Cb1D、Q Cr1Dは、色差Cb1D、Cr1Dを量子化するために用いられる第6量子化パラメータの一例である。Δ(Q Cb1D,Q Cb1)は、差分情報「11.」であり、Δ(Q Cr1D,Q Cr1)は、差分情報「12.」である。Δ(Q Cb1D,Q Cb1)およびΔ(Q Cr1D,Q Cr1)は、第3差分の一例である。
[0711]
 第1の色におけるQP値の関係は、第2の色にも同様のことが言えるため、説明を省略する。
[0712]
 反射率Rの符号化に用いるQP値であるQ は、基準値であるQ と、その差分を示すΔ(Q ,Q )とを用いて導出される。Q は、反射率Rを量子化するために用いられる第4量子化パラメータの一例である。Δ(Q ,Q )は、差分情報「8.」である。
[0713]
 また、スライスデータにおける反射率RDの符号化に用いるQP値であるQ RDは、Q と、その差分を示すΔ(Q RD,Q )とを用いて導出される。Δ(Q RD,Q )は、差分情報「16.」である。
[0714]
 このように、差分情報「9.」~「16.」は、データQPとフレームQPとの差分情報を示す。
[0715]
 なお、例えば、データQPとフレームQPとの値が同一の値であるような場合は、差分情報を0としてもよいし、差分情報を送出しないことにより0とみなすとしてもよい。
[0716]
 第1の復号部は、例えば、第2の色の色差Cr2を復号する際、図91の(b)の矢印で示した基準情報「1.」および差分情報「5.」、「7.」および「15.」をメタデータあるいはヘッダから取得し、下記の(式G7)で示すように、基準情報「1.」に差分情報「5.」、「7.」および「15.」を加算することで、色差Cr2のQP値を導出する。
[0717]
 Q Cr2D=Q +Δ(Q Y2,Q )+Δ(Q Cr2,Q Y2)+Δ(Q Cr2D,Q Cr2)   (式G7)
[0718]
 次に、位置情報および属性情報をタイルに2分割した後に、スライスに2分割する場合の例について図92を用いて説明する。図92は、量子化パラメータの伝送方法の第3の例について説明するための図である。図92の(a)は、各QP値の基準値と差分情報との関係の第3の例を示す図である。図92の(b)は、QP値、位置情報、および、属性情報の伝送順の第3の例を示す図である。図92の(c)は、第3の例における、差分情報の中間生成値について説明するための図である。
[0719]
 複数のタイルに分割した後に、さらに複数のスライスに分割する場合、図92の(c)に示すように、タイルに分割した後にタイル毎のQP値(Q At1)および差分情報Δ(Q At1,Q )が中間生成値として生成される。そして、スライスに分割した後にスライス毎のQP値(Q At1s1,Q At1s2)および差分情報(Δ(Q At1s1,Q At1),Δ(Q At1s2,Q At1))が生成される。
[0720]
 この場合、例えば、図92の(a)における、差分情報「4.」は、以下の(式G8)で導出される。
[0721]
 Δ(Q At1s1,Q )=Δ(Q At1,Q )+Δ(Q At1s1,Q At1)   (式G8)
[0722]
 第1の復号部は、例えば、タイル2におけるスライス1の属性情報A t2s1を復号する際、図92の(b)の矢印で示した基準情報「1.」および差分情報「2.」、「8.」をメタデータあるいはヘッダから取得し、下記の(式G9)で示すように、基準情報「1.」に差分情報「2.」、「8.」を加算することで、属性情報A t2s1のQP値を導出する。
[0723]
 Q At2s1=Q +Δ(Q At2s1,Q )+Δ(Q ,Q )   (式G9)
[0724]
 (実施の形態12)
 点群を構成する三次元点の数が少ない場合(すなわち、点群データに含まれる三次元点の数が少ない場合)、三次元データ符号化装置が上記した8分木分割等の符号化方法を用いたとき、例えば、パラメータセット、ヘッダ等の付加情報であるメタデータのサイズに対する符号化された三次元点のデータ(より具体的には、符号化された三次元点の位置情報及び属性情報のデータ)のサイズ(すなわち、データ量)が小さくなる。そのため、点群を構成する三次元点の数が少ない場合、三次元データ符号化装置が上記した8分木分割等の符号化方法を用いたとき、オーバーヘッドが大きくなる等、圧縮効率が低くなる(すなわち、符号化効率が悪くなる)可能性がある。
[0725]
 また、このような場合、圧縮効率に対する処理量も大きくなる等、三次元点(具体的には、三次元点の位置情報及び属性情報)を符号化するメリットがないときがある。
[0726]
 そのため、三次元点の数が少ない場合には、本実施の形態に係る三次元データ符号化装置は、三次元点の数が少ない点群に含まれる複数の三次元点を符号化するための符号化方法を適用する。
[0727]
 これにより、三次元データ符号化装置は、三次元点の数に応じて符号化効率よく三次元点を符号化できる。
[0728]
 図93は、本実施の形態に係る三次元データ符号化装置8000のブロック図である。
[0729]
 三次元データ符号化装置8000は、位置情報符号化部8001と、属性情報符号化部8002と、付加情報符号化部8003と、多重化部(MUX)8004と、を備える。
[0730]
 位置情報符号化部8001は、三次元データ符号化装置8000に入力された点群データにおける三次元点の位置情報を符号化することで、符号化データである符号化位置情報(Compressed Geometry)を生成する。位置情報符号化部8001は、符号化した三次元点の位置情報(符号化位置情報)を多重化部8004に出力する。
[0731]
 属性情報符号化部8002は、三次元データ符号化装置8000に入力された点群データにおける三次元点の属性情報を符号化することで、符号化データである符号化属性情報(Compressed Attribute)を生成する。属性情報符号化部8002は、符号化した三次元点の属性情報(符号化属性情報)を多重化部8004に出力する。
[0732]
 付加情報符号化部8003は、三次元データ符号化装置8000に入力された点群データにおける三次元点の付加情報のうち、圧縮可能なデータを符号化することで符号化データである符号化付加情報(Compressed MetaData)を生成する。付加情報符号化部8003は、符号化した三次元点の付加情報(符号化付加情報)を多重化部8004に出力する。
[0733]
 多重化部8004は、符号化位置情報、符号化属性情報、及び、符号化付加情報を多重化することで符号化データである符号化ストリーム(Compressed Stream、以下、単にビットストリームともいう)を生成して出力する。例えば、多重化部8004は、当該ビットストリームを三次元データ復号装置に出力する。
[0734]
 図94は、本実施の形態に係る位置情報符号化部8001のブロック図である。
[0735]
 位置情報符号化部8001は、量子化部8010と、ポイント数判定部8011と、8分木符号化部8012と、エントロピー符号化部8013と、を備える。
[0736]
 量子化部8010は、入力された点群データにおける三次元点の位置情報を量子化する。
[0737]
 ポイント数判定部8011は、入力された点群データにおける三次元点の数を判定(算出)する。ポイント数判定部8011は、判定した三次元点の数に応じて、量子化された点群データにおける三次元点の位置情報を8分木符号化部8012及びエントロピー符号化部8013のうちの一方に出力する。ポイント数判定部8011は、例えば、予め定められた所定の閾値に基づいて、三次元点の数を判定する。例えば、ポイント数判定部8011は、三次元点の数が所定の閾値以上の場合、8分木符号化部8012に量子化された位置情報を出力し、三次元点の数が所定の閾値より少ない場合、エントロピー符号化部8013に量子化された位置情報を出力する。
[0738]
 8分木符号化部8012は、量子化された位置情報を上記した8分木分割(Octree分割)を用いて符号化する。8分木符号化部8012は、8分木分割を用いて符号化した三次元点の位置情報をエントロピー符号化部8013に出力する。
[0739]
 エントロピー符号化部8013は、入力された三次元点の位置情報をエントロピー符号化する。エントロピー符号化部8013は、例えば、8分木符号化部8012から符号化された三次元点の位置情報が入力された場合、当該符号化された三次元点の位置情報をさらにエントロピー符号化する。一方、エントロピー符号化部8013は、例えば、ポイント数判定部8011から量子化された三次元点の位置情報が入力された場合、当該量子化された三次元点の位置情報をエントロピー符号化する。
[0740]
 以上のように、位置情報符号化部8001は、例えば、ポイント数判定部8011において点群データにおける三次元点の数を判定し、三次元点の数が所定の閾値以上の場合、三次元点の位置情報を、8分木分割を用いた符号化をした後に、さらにエントロピー符号化する。一方、位置情報符号化部8001は、三次元点の数が所定の閾値より少ない場合、三次元点の位置情報を、8分木符号化をせずにエントロピー符号化する。このように、位置情報符号化部8001は、三次元点の数が所定の閾値より少ない場合、量子化した位置情報を8分木分割せずに直接符号化してもよい。
[0741]
 例えば、8分木分割を用いた符号化では、三次元点の数が非常に少ない場合、符号化効率が向上しにくい。そのため、三次元点の位置情報を符号化する際には、三次元点の数が非常に少ない場合、8分木分割を用いずに符号化した方が、8分木分割を用いて符号化するよりも、符号化効率がよい場合がある。
[0742]
 そこで、三次元データ符号化装置8000は、例えば、8分木分割をする前に三次元点の数を判定することで、三次元点の数が少ない場合には位置情報を量子化した後に8分木分割せずに直接符号化(ダイレクトコーディング)を行う。
[0743]
 これによれば、三次元データ符号化装置8000は、三次元点の数が少なく、8分木分割を行うメリットが少ない場合、8分木分割を実施しない。そのため、三次元データ符号化装置8000は、三次元点の数に応じて適切に符号化効率を向上できる。
[0744]
 図95は、本実施の形態に係る属性情報符号化部8002のブロック図である。
[0745]
 属性情報符号化部8002は、ポイント数判定部8020と、変換部8021と、量子化部8022と、エントロピー符号化部8023と、を備える。
[0746]
 ポイント数判定部8020は、入力された点群データにおける三次元点の数を判定(算出)する。ポイント数判定部8020は、判定した三次元点の数に応じて、点群データの属性情報を変換部8021及び量子化部8022のうちの一方に出力する。ポイント数判定部8020は、例えば、予め定められた所定の閾値に基づいて、三次元点の数を判定する。例えば、ポイント数判定部8020は、三次元点の数が所定の閾値以上の場合、変換部8021に三次元点の属性情報を出力し、三次元点の数が所定の閾値より少ない場合、量子化部8022に三次元点の属性情報を出力する。
[0747]
 変換部8021は、点群データにおける三次元点の属性情報の変換処理を行う。
[0748]
 量子化部8022は、変換処理が行われた点群データにおける三次元点の属性情報に量子化処理を行う。
[0749]
 エントロピー符号化部8023は、量子化された点群データにおける三次元点の属性所法にエントロピー符号化処理を行う。
[0750]
 以上のように、例えば、属性情報符号化部8002では、ポイント数判定部8020において、点群データにおける三次元点の数(ポイント数)を判定し、三次元点の数が所定の閾値以上の場合、変換部8021において、上記した予測処理(Predicting)、Lifting、RAHT等の方法を用いて三次元点の属性情報の変換処理(Transform)を行った後に、エントロピー符号化部8023において、変換処理が行われた三次元点の属性情報をエントロピー符号化する。一方、属性情報符号化部8002では、三次元点の数が所定の閾値より小さい場合、三次元点の属性情報を、変換処理を行わずにエントロピー符号化部でエントロピー符号化する。このように、三次元データ符号化装置8000は、三次元点の属性情報を、変換処理を行わずに直接符号化してもよい。
[0751]
 なお、三次元データ符号化装置8000においては、上記した8分木符号化(8分木分割)を行う8分木符号化部8012、変換処理を行う変換部8021以外にも、三次元点の数に応じて処理を行わないブロック(構成要素)があってもよい。
[0752]
 また、属性情報の符号化処理において、変換処理を行わない場合、三次元データ符号化装置8000は、上記した量子化テーブルに含まれるシフト演算のシフト量の逆シフトをしてもよい。
[0753]
 図96は、本実施の形態に係る付加情報符号化部8003のブロック図である。
[0754]
 付加情報符号化部8003は、ポイント数判定部8030と、ヘッダ圧縮部8031と、符号化部8032と、を備える。
[0755]
 ポイント数判定部8030は、入力された点群データにおける三次元点の数を判定(算出)する。ポイント数判定部8020は、判定した三次元点の数に応じて、点群データの付加情報をヘッダ圧縮部8031及び符号化部8032のうちの一方に出力する。ポイント数判定部8030は、例えば、予め定められた所定の閾値に基づいて、三次元点の数を判定する。例えば、ポイント数判定部8030は、三次元点の数が所定の閾値以上の場合、符号化部8032に付加情報を出力し、三次元点の数が所定の閾値より少ない場合、ヘッダ圧縮部8031に付加情報を出力する。
[0756]
 ヘッダ圧縮部8031は、ビットストリームに含まれるヘッダのデータ量を圧縮(削減)する。
[0757]
 図97は、本実施の形態に係るビットストリームの第1例を示す図である。図98は、本実施の形態に係るビットストリームの第2例を示す図である。
[0758]
 なお、図97に示すビットストリームは、図98に示すビットストリームよりも三次元点の数が多い場合のビットストリームを例示する図である。また、図97及び図98に示す、SPS(Sequential Parameter set)、GPS(Geometry Parameter set)、APS(Attribute Parameter set)、G(位置情報)、及び、A(属性情報)のそれぞれを囲む矩形の横幅は、それぞれのデータ量を相対的に示す。
[0759]
 また、図97及び図98に示すビットストリームにおけるハッチングを付した部分は、スライスヘッダを示す。
[0760]
 SPS、GPS、及び、APS等のパラメータセットは、ビットストリームのヘッダに格納されている。
[0761]
 図97及び図98に示すように、例えば、ヘッダ圧縮部8031は、三次元点の数に応じて、ビットストリームに含まれる付加情報(例えば、SPS、GPS、及び、APS)のデータ量を削減する。例えば、ヘッダ圧縮部8031は、三次元点の数が所定の閾値より少ない場合、三次元点の位置情報を8分木符号化(8分木分割)するために用いられるパラメータセットを削除することで、ビットストリーム(より具体的には、ビットストリームのヘッダ)に含めないようにする。つまり、例えば、ヘッダ圧縮部8031は、三次元点の数が所定の閾値より少ない場合、三次元点の位置情報を8分木符号化するために用いられるパラメータセットを多重化部8004(より具体的には、符号化部8032)に出力しない。
[0762]
 符号化部8032は、ポイント数判定部8030又はヘッダ圧縮部8031から入力された三次元点の付加情報を符号化する。
[0763]
 以上のように、例えば、付加情報符号化部8003は、ポイント数判定部8030において、点群データにおける三次元点の数を判定し、三次元点の数が所定の閾値以上の場合、符号化部8032において、所定のパラメータセット、ヘッダのシンタックス等を用いて付加情報を符号化する。一方、付加情報符号化部8003は、三次元点の数が所定の閾値より少ない場合、ヘッダ圧縮部8031においてヘッダに含まれる不要なパラメータセットを削除したり、所定の圧縮方法を用いることにより、ヘッダ領域を削減して符号化する。
[0764]
 或いは、ヘッダ圧縮部8031は、所定の付加情報を符号化部8032に送らないとしてもよい。
[0765]
 或いは、ヘッダ圧縮部8031は、位置情報又は属性情報の符号化処理において、一部の処理を省略(バイパス)したか否かに応じて、付加情報を削除してもよい。例えば、ヘッダ圧縮部8031は、位置情報又は属性情報の符号化処理において、一部の処理を省略されている場合は、省略された処理に関わる付加情報を削除してもよい。これらの処理を省略したか否かを示す付加情報を付加情報符号化部8003は、位置情報符号化部8001又は属性情報符号化部8002から取得してもよい。
[0766]
 ここで、付加情報とは、SPS、GPS、APS等のパラメータセット、又は、位置情報及び属性情報等のデータヘッダ等である。
[0767]
 なお、ポイント数判定部8011、8020、8030は、位置情報符号化部8001と属性情報符号化部8002と付加情報符号化部8003とで共通としてもよいし、個別でもよい。
[0768]
 また、ポイント数判定部8011、8020、8030が用いた所定の閾値は、それぞれ異なる値としてもよい。
[0769]
 また、位置情報符号化部8001、属性情報符号化部8002、及び、付加情報符号化部8003のうちのいずれかは、ポイント数判定部8011、8020、8030を備えず、三次元点の数に応じて一部の処理を省略する構成としなくてもよい。
[0770]
 また、ポイント数判定部8011、8020、8030は、それぞれ、互いに値が異なる複数の所定の閾値を有してもいてもよい。位置情報符号化部8001、属性情報符号化部8002、及び、付加情報符号化部8003は、それぞれ、複数の所定の閾値に基づいて、三次元点の数に応じて符号化処理の省略方法、又は、圧縮方法を変更してもよい。
[0771]
 また、位置情報符号化部8001、属性情報符号化部8002、及び、付加情報符号化部8003は、三次元点の数に基づいて、符号化処理の一部を省略する方法だけでなく、所定の符号化方法を用いるように変更してもよい。
[0772]
 或いは、位置情報符号化部8001、属性情報符号化部8002、及び、付加情報符号化部8003は、三次元点の数に基づいて、符号化におけるパラメータを変更してもよい。例えば、位置情報符号化部8001、属性情報符号化部8002、及び、付加情報符号化部8003は、三次元点の数に基づいて、符号化におけるパラメータを変更することにより、処理の軽い符号化方法で三次元点を符号化できる。また、例えば、属性情報符号化部8002は、符号化処理の一部を省略する場合、エントロピー符号化ではない符号化方法を用いて属性情報を符号化してもよい。
[0773]
 図99は、本実施の形態に係るビットストリームのヘッダのシンタックスの第1例を示す図である。具体的には、図99は、SPSのシンタックス例を示す図である。図100は、本実施の形態に係るビットストリームのヘッダのシンタックスの第2例を示す図である。具体的には、図100は、GPSのシンタックス例を示す図である。図101は、本実施の形態に係るビットストリームのヘッダのシンタックスの第3例を示す図である。具体的には、図101は、APSのシンタックス例を示す図である。
[0774]
 octree_bypass_flagは、8分木分割処理を省略したか否かを示すフラグ(位置情報フラグ)である。
[0775]
 transform_bypass_flagは、変換処理を省略したか否かを示すフラグ(属性情報フラグ)である。
[0776]
 例えば、octree_bypass_flag!=1の場合、三次元データ符号化装置8000は、GPSが8分木分割(Octree分割)に関わるデータ(メタデータ)を含み、且つ、8分木分割(Octree分割)に関わらないデータ(メタデータ)を含む付加情報を含むビットストリームを生成する。一方、octree_bypass_flag!=1ではない場合、三次元データ符号化装置8000は、GPSに8分木分割(Octree分割)に関わるデータ(メタデータ)を含めず、8分木分割(Octree分割)に関わらないデータ(メタデータ)を含む付加情報を含むビットストリームを生成する。
[0777]
 また、例えば、transform_bypass_flag!=1の場合、三次元データ符号化装置8000は、APSが変換処理(transform)に関わるデータ(メタデータ)を含み、且つ、変換処理(transform)に関わらないデータ(メタデータ)を含む付加情報を含むビットストリームを生成する。一方、transform_bypass_flag!=1ではない場合、三次元データ符号化装置8000は、APSに変換処理(transform)に関わるデータ(メタデータ)を含めず、変換処理(transform)に関わらないデータ(メタデータ)を含む付加情報を含むビットストリームを生成する。
[0778]
 これらのフラグは、独立でもよいし、マージされていてもよい。また、これらのフラグは、三次元点の数が少ない場合におけるフラグとしてもよい。また、三次元データ符号化装置8000は、三次元点の数が少ない場合、当該フラグをONにするとしてもよい。
[0779]
 図102は、本実施の形態に係る三次元データ復号装置8040のブロック図である。
[0780]
 三次元データ復号装置8040は、逆多重化部(DeMUX)8041と、位置情報復号部8042と、属性情報復号部8043と、付加情報復号部8044と、を備える。
[0781]
 逆多重化部8041は、ビットストリームに含まれる符号化位置情報、符号化属性情報、及び、符号化付加情報を分割(分離)して出力する。具体的には、逆多重化部8041は、ビットストリームに含まれる、符号化位置情報を位置情報復号部8042に出力し、符号化属性情報を属性情報復号部8043に出力し、符号化付加情報を付加情報復号部8044に出力する。
[0782]
 位置情報復号部8042は、符号化位置情報を復号することで位置情報を生成し、生成した位置情報を出力する。
[0783]
 属性情報復号部8043は、符号化属性情報を復号することで属性情報を生成し、生成した属性情報を出力する。
[0784]
 付加情報復号部8044は、符号化付加情報を復号することで付加情報を生成し、生成した付加情報を出力する。例えば、付加情報復号部8044は、付加情報のうちの上記したフラグを示す情報、復号に用いるパラメータセット等を位置情報復号部8042及び属性情報復号部8043に出力する。
[0785]
 図103は、本実施の形態に係る位置情報復号部8042のブロック図である。
[0786]
 位置情報復号部8042は、エントロピー復号部8050と、メタデータ解析部8051と、8分木復号部8052と、逆量子化部8053と、を備える。
[0787]
 エントロピー復号部8050は、符号化された三次元点の位置情報をエントロピー復号する。
[0788]
 メタデータ解析部8051は、ビットストリームに含まれる付加情報(より具体的には、フラグ(位置情報フラグ))を解析することで、当該フラグが、符号化された位置情報が8分木分割を用いて符号化されたか8分木分割を用いずに符号化されたかを判定する。メタデータ解析部8051は、当該フラグが、符号化された位置情報が8分木分割を用いて符号化されたことを示すフラグであると判定した場合、エントロピー復号された位置情報を8分木復号部8052に出力する。一方、メタデータ解析部8051は、当該フラグが、符号化された位置情報が8分木分割を用いずに符号化されたことを示すフラグであると判定した場合、エントロピー復号された位置情報を逆量子化部8053に出力する。
[0789]
 8分木復号部8052は、エントロピー復号された位置情報を、8分木分割を用いて復号(8分木復号)する。
[0790]
 逆量子化部8053は、メタデータ解析部8051から入力された、エントロピー復号された位置情報、又は、8分木復号部8052から入力された、エントロピー復号され、さらに、8分木復号された位置情報を逆量子化する。
[0791]
 図104は、本実施の形態に係る属性情報復号部8043のブロック図である。
[0792]
 属性情報復号部8043は、エントロピー復号部8060と、逆量子化部8061と、メタデータ解析部8062と、逆変換部8063と、を備える。
[0793]
 エントロピー復号部8060は、ビットストリームを可変長復号する。例えば、エントロピー復号部8060は、符号化属性情報を算術復号して二値信号を生成し、生成した二値信号から量子化係数を生成する。
[0794]
 逆量子化部8061は、エントロピー復号部8060から入力された量子化係数を、ビットストリーム等に付加された量子化パラメータを用いて逆量子化することで、逆量子化係数を生成する。
[0795]
 メタデータ解析部8062は、ビットストリームに含まれる付加情報(より具体的には、フラグ(属性情報フラグ))を解析することで、当該フラグが、符号化された属性情報が変換処理を行われた後に符号化されたか、変換処理を行われずに符号化されたかを判定する。メタデータ解析部8062は、当該フラグが、符号化された属性情報が変換処理を行われた後に符号化されたことを示すフラグであると判定した場合、逆量子化された属性情報を逆変換部8063に出力する。一方、メタデータ解析部8062は、当該フラグが、符号化された属性情報が変換処理を行われずに符号化されたことを示すフラグであると判定した場合、逆量子化された属性情報を逆量子化部8061には出力せずに外部(例えば、復号された点群データを受信して表示する外部装置)に出力する。
[0796]
 逆変換部8063は、メタデータ解析部8062から入力された逆量子化係数を逆変換する。逆変換部8063は、例えば、変換部8021と逆の処理を行う。
[0797]
 以上のように、位置情報復号部8042は、メタデータ解析部8051において付加情報を解析し(具体的には、位置情報フラグを確認することで)、符号化された位置情報が8分木分割を用いて符号化されたか否かを判定し、符号化された位置情報が8分木分割を用いて符号化されていないと判定した場合、8分木復号の処理を省略(スキップ)する。
[0798]
 また、属性情報復号部8043は、メタデータ解析部8062において付加情報を解析し(具体的には、属性情報フラグを確認することで)、符号化された属性情報が変換処理(Transform)を行われた後に符号化されたか否かを判定し、符号化された属性情報が変換処理を行われた後に符号化されていないと判定した場合、逆変換処理(Inverse Transform)を省略する。
[0799]
 以上のように、本実施の形態に係る三次元データ符号化装置8000は、三次元点の数に応じた所定の方法で、当該三次元点を符号化する。また、三次元データ符号化装置8000は、当該所定の方法を示すフラグをビットストリームに含めて出力する。言い換えると、三次元データ符号化装置8000は、当該所定の方法を用いて三次元点を符号化したことをシグナリングしたビットストリームを出力する。三次元データ復号装置8040は、ビットストリームがシグナリングされている場合(言い換えると、ビットストリームに、符号化方法を示すフラグが含まれている場合)、シグナリングされた符号化方法に対応する復号方法で符号化された三次元点を復号する。
[0800]
 図105は、本実施の形態に係る三次元データ符号化装置8000の符号化方法のシグナリング処理のフローチャートである。
[0801]
 まず、三次元データ符号化装置8000は、ポイントクラウドの総ポイント数をカウントする(ステップS8001)。言い換えると、三次元データ符号化装置8000は、点群データにおける三次元点の数を算出する。
[0802]
 次に、三次元データ符号化装置8000は、総ポイント数(三次元点の数)が所定の数未満であるか否かを判定する(S8002)。
[0803]
 なお、本実施の形態では、「以上」、「未満」等の表現を用いる場合がある。例えば、「所定の数以上」、「所定の数未満」等と記載をする場合があるが、厳密な意味で記載するものではない。例えば、「所定の数以上」と記載する場合においては、所定の数よりも大きい(多い)ことを意味してもよい。また、例えば、「所定の数以下」と記載する場合においては、所定の数よりも小さい(未満)ことを意味してもよい。また、「所定の数以上」、「所定の数未満」と対比して記載する場合に、当該所定の数を境に区別されることを意味し、それぞれ、「所定の数より大きい」、「所定の数以下」であることを意味してもよい。
[0804]
 三次元データ符号化装置8000は、総ポイント数(三次元点の数)が所定の数未満であると判定した場合(S8002でYes)、少ないポイント数(三次元点の数)のための符号化方法を用いて当該三次元点(より具体的には、当該三次元点の位置情報、属性情報、及び、付加情報)を符号化し、符号化した三次元点を含み、当該符号化方法を用いたことをシグナリングしたビットストリームを生成して出力する(S8003)。少ない三次元点の数のための符号化方法とは、例えば、8分木分割、及び、変換処理を用いない符号化方法である。例えば、三次元データ符号化装置8000は、三次元点の位置情報を、8分木分割を用いずに符号化し、符号化した三次元点の位置情報(符号化位置情報)と、8分木分割を用いずに符号化したことを示すフラグ(位置情報フラグ)とを生成する。また、例えば、三次元データ符号化装置8000は、三次元点の属性情報を、変換処理を行わずに符号化し、符号化した三次元点の属性情報(符号化属性情報)と、変換処理を行わずに符号化したことを示すフラグ(属性情報フラグ)とを生成する。また、例えば、三次元データ符号化装置8000は、三次元点の付加情報を、8分木分割及び変換処理を行うためのデータを含まない付加情報を符号化して符号化付加情報を生成する。例えば、三次元データ符号化装置8000は、符号化位置情報と、符号化属性情報と、上記2つのフラグと、符号化付加情報とを含むビットストリームを生成する。
[0805]
 一方、三次元データ符号化装置8000は、総ポイント数(三次元点の数)が所定の数未満でないと判定した場合(S8002でNo)、通常の符号化方法を用いて当該三次元点(より具体的には、当該三次元点の位置情報、属性情報、及び、付加情報)を符号化し、符号化した三次元点を含み、当該符号化方法を用いたことをシグナリングしたビットストリームを生成して出力する(S8004)。通常の符号化方法とは、例えば、8分木分割、及び、変換処理を用いた符号化方法である。例えば、三次元データ符号化装置8000は、三次元点の位置情報を、8分木分割を用いて符号化し、符号化した三次元点の位置情報(符号化位置情報)と、8分木分割を用いて符号化したことを示すフラグ(位置情報フラグ)とを生成する。また、例えば、三次元データ符号化装置8000は、三次元点の属性情報を、変換処理を行った後に符号化し、符号化した三次元点の属性情報(符号化属性情報)と、変換処理を行った後に符号化したことを示すフラグ(属性情報フラグ)とを生成する。また、例えば、三次元データ符号化装置8000は、三次元点の付加情報を、8分木分割及び変換処理を行うためのデータを含む付加情報を符号化して符号化付加情報を生成する。例えば、三次元データ符号化装置8000は、符号化位置情報と、符号化属性情報と、上記2つのフラグと、符号化付加情報とを含むビットストリームを生成する。
[0806]
 図106は、本実施の形態に係る三次元データ復号装置8040の復号処理のフローチャートである。
[0807]
 まず、三次元データ復号装置8040は、ビットストリームから、当該ビットストリームに含まれる三次元点の数(総ポイント数)に関わる符号化方法の情報を取得する(ステップS8011)。例えば、三次元データ復号装置8040は、ビットストリームから、上記したフラグを取得する。
[0808]
 次に、三次元データ復号装置8040は、ビットストリームに含まれる三次元点が、少ないポイント数(三次元点の数)のための符号化方法を用いて符号化されたか否かを判定する(S8012)。例えば、三次元データ復号装置8040は、ビットストリームに含まれるフラグを確認することで、ビットストリームに含まれる三次元点が、8分木分割及び変換処理が行われて符号化されたか否かを判定する。
[0809]
 三次元データ復号装置8040は、ビットストリームに含まれる三次元点が、少ない三次元点の数のための符号化方法を用いて符号化されたと判定した場合(S8012でYes)、少ないポイント数(三次元点の数)のための符号化方法に応じた復号方法を用いて当該三次元点(より具体的には、当該三次元点の符号化位置情報、符号化属性情報、及び、符号化付加情報)を復号する(S8013)。少ない三次元点の数のための符号化方法に応じた復号方法とは、例えば、8分木復号、及び、逆変換処理を用いない復号方法である。例えば、三次元データ復号装置8040は、三次元点の位置情報を、8分木復号をせずに復号する。また、例えば、三次元データ復号装置8040は、三次元点の属性情報を、逆変換処理を行わずに復号する。
[0810]
 一方、三次元データ復号装置8040は、ビットストリームに含まれる三次元点が、少ない三次元点の数のための符号化方法を用いて符号化されていないと判定した場合(S8012でNo)、通常の符号化方法に応じた復号方法を用いて当該三次元点(より具体的には、当該三次元点の符号化位置情報、符号化属性情報、及び、符号化付加情報)を復号する(S8014)。通常の符号化方法に応じた復号方法とは、例えば、8分木復号、及び、逆変換処理を用いた復号方法である。例えば、三次元データ復号装置8040は、三次元点の位置情報を、8分木復号する。また、例えば、三次元データ復号装置8040は、三次元点の属性情報を、逆変換処理を行って復号する。
[0811]
 なお、三次元データ符号化装置8000は、三次元点の数が予め定められた所定の数以上であるか否かに応じて付加情報を圧縮(例えば、符号化又は削減)するか否かを決定してもよい。
[0812]
 また、三次元データ復号装置8040は、付加情報が圧縮されているか否かに応じて、三次元点の符号化方法、及び、当該符号化方法に応じた復号方法を決定してもよい。
[0813]
 図107は、本実施の形態に係るビットストリームの第4例を示す図である。なお、図107に示す、SPS、GPS、及び、APSは、ビットストリームのヘッダに格納されている。また、Gは、位置情報を示し、Aは、属性情報を示す。また、ハッチング部分は、スライスヘッダを示す。GとAとには、それぞれスライスヘッダが設けられている。
[0814]
 スライス等に点群データを分割する場合、スライスごとに含まれる三次元点の数が異なる場合が多い。このような場合、三次元データ符号化装置8000は、スライスごとに(例えば、図107に示すslice1とslice2とで別々に)、三次元点の数を判定し、位置情報及び属性情報の符号化処理を変更してもよい(例えば、上記した一部の符号化処理の省略)。つまり、例えば、三次元データ符号化装置8000は、三次元点の数が所定の閾値(所定の数)以上の場合に用いる符号化方法を行うスライスと、三次元点の数が所定の閾値より小さい場合に用いる符号化方法を行うスライスとが混在してもよい。或いは、三次元データ符号化装置8000は、全ての三次元点の数(全てのスライスの三次元点の数の合計)が所定の閾値以上であるか否かに応じて、全てのスライスに同じ符号化方法を用いてもよい。
[0815]
 また、三次元データ符号化装置8000は、付加情報(例えば、スライスヘッダに含まれる情報)も同様に、スライスごとに、所定の閾値以上であるか否かに応じて、圧縮(符号化又は削除)するか否かを決定してもよい。この場合、例えば、三次元データ符号化装置8000は、位置情報又は属性情報のスライスヘッダに、どのような符号化方法を用いたかを示すフラグを格納し、当該フラグに応じて、当該符号化方法に関する付加情報をヘッダ又はスライスヘッダに含めるか否かを決定する。
[0816]
 また、三次元データ復号装置8040は、ビットストリームから、三次元データ符号化装置8000がどのような符号化方法を用いたかを示すフラグを判定することで、ビットストリームに符号化のための付加情報が含まれているか否か、及び、どのような復号方法を用いるかを判定する。
[0817]
 図108は、本実施の形態に係る位置情報のスライスヘッダのシンタックス例を示す図である。
[0818]
 octree_bypass_flagは、8分木分割処理を省略したか否かを示すフラグ(位置情報フラグ)である。
[0819]
 例えば、octree_bypass_flag!=1の場合、三次元データ符号化装置8000は、位置情報のスライスヘッダに8分木分割(Octree分割)に関わるデータ(メタデータ)を含み、且つ、8分木分割(Octree分割)に関わらないデータ(メタデータ)を含む付加情報を含むビットストリームを生成する。一方、octree_bypass_flag!=1ではない場合、三次元データ符号化装置8000は、位置情報のスライスヘッダに8分木分割(Octree分割)に関わるデータ(メタデータ)を含めず、8分木分割(Octree分割)に関わらないデータ(メタデータ)を含む付加情報を含むビットストリームを生成する。
[0820]
 図109は、本実施の形態に係る属性情報のスライスヘッダのシンタックス例を示す図である。
[0821]
 transform_bypass_flagは、変換処理を省略したか否かを示すフラグ(属性情報フラグ)である。
[0822]
 例えば、transform_bypass_flag=!1の場合、三次元データ符号化装置8000は、属性情報のスライスヘッダに変換処理(transform)に関わるデータ(メタデータ)を含み、且つ、変換処理(transform)に関わらないデータ(メタデータ)を含む付加情報を含むビットストリームを生成する。一方、transform_bypass_flag!=1ではない場合、三次元データ符号化装置8000は、属性情報のスライスヘッダに変換処理(transform)に関わるデータ(メタデータ)を含めず、変換処理(transform)に関わらないデータ(メタデータ)を含む付加情報を含むビットストリームを生成する。
[0823]
 これらのフラグは、独立でもよいし、マージされていてもよい。また、これらのフラグは、三次元点の数が少ない場合におけるフラグとしてもよい。また、三次元データ符号化装置8000は、三次元点の数が少ない場合、当該フラグをONにするとしてもよい。
[0824]
 なお、所定の閾値は、実際のヘッダサイズ及びデータサイズに基づき、最もトータルのサイズが小さくなる境界の値又は当該境界の値に近い値でもよい。
[0825]
 また、三次元データ符号化装置8000は、所定の閾値に基づいて符号化方法を切り替える(選択する)のではなく、実際にヘッダのサイズ及びデータのサイズを算出して、算出結果に基づいて切り替えてもよい。
[0826]
 また、属性情報は、色、反射率、又は、フレーム番号であってもよいし、その他の属性情報であってもよい。三次元データ符号化装置8000は、属性情報のタイプに応じて符号化方法を選択してもよい。
[0827]
 以上のように、本実施の形態に係る三次元データ符号化装置は、図110に示す処理を行う。
[0828]
 図110は、本実施の形態に係る符号化処理のフローチャートである。
[0829]
 まず、三次元データ符号化装置は、複数の三次元点のそれぞれの位置情報を、8分木分割を用いて符号化する第1位置情報符号化方法、及び、8分木分割を用いずに符号化する第2位置情報符号化方法のうちの一方の符号化方法に基づいて符号化する(S8021)。例えば、三次元データ符号化装置は、外部機器からそれぞれが位置情報、属性情報、及び、付加情報を含む複数の三次元点のデータを取得する。三次元データ符号化装置は、所定の条件(例えば、上記した三次元点の数)に基づいて、第1位置情報符号化方法で三次元点(より具体的には、三次元点の位置情報、属性情報、及び、付加情報)を符号化するか、第2位置情報符号化方法で三次元点を符号化するかを決定し、決定した符号化方法で三次元点を符号化する。
[0830]
 次に、三次元データ符号化装置は、第1位置情報符号化方法に基づいて三次元点を符号化したか否かを判定する(S8022)。
[0831]
 三次元データ符号化装置は、第1位置情報符号化方法に基づいて符号化したと判定した場合(S8022でYes)、符号化された複数の三次元点のそれぞれの位置情報と、第1位置情報符号化方法に基づいて符号化したことを示す位置情報フラグと、8分木分割するために用いるパラメータセットとを含むビットストリームを生成する(S8023)。
[0832]
 一方、三次元データ符号化装置は、第2位置情報符号化方法に基づいて符号化したと判定した場合(S8022でNo)、符号化された複数の三次元点のそれぞれの位置情報と、第2位置情報符号化方法に基づいて符号化したことを示す位置情報フラグとを含み、8分木分割するために用いるパラメータセットを含まないビットストリームを生成する(S8024)。
[0833]
 このように、三次元データ符号化装置は、符号化された複数の三次元点のそれぞれの位置情報と、第1位置情報符号化方法及び第2位置情報符号化方法のいずれの符号化方法に基づいて符号化したかを示す位置情報フラグとを含むビットストリームを生成し(S8023又はS8024)、ビットストリームの生成(S8023又はS8024)では、第1位置情報符号化方法に基づいて符号化した場合(S8022でYes)、8分木分割するために用いるパラメータセットを含むビットストリームを生成し(S8023)、第2位置情報符号化方法に基づいて符号化した場合(S8022でNo)、8分木分割するために用いるパラメータセットを含まないビットストリームを生成する(S8024)。
[0834]
 これによれば、位置情報の符号化方法に応じて、ビットストリームに含めるパラメータセットを削減できる。そのため、これによれば、ビットストリームに含まれるデータ量を削減できる。
[0835]
 また、例えば、三次元データ符号化装置は、さらに、複数の三次元点の数を算出し、位置情報の符号化処理(S8021)では、当該複数の三次元点の数が所定の数以上の場合、第1位置情報符号化方法に基づいて符号化し、当該複数の三次元点の数が当該所定の数未満の場合、第2位置情報符号化方法に基づいて符号化する。例えば、三次元データ符号化装置は、位置情報の符号化処理の前に、複数の三次元点の数を算出する処理を行う。所定の数は、予め任意に定められていればよい。
[0836]
 三次元点の数によっては、8分木分割による符号化方法を用いた方が符号化効率がよい場合と、8分木分割をしない符号化方法を用いた方が符号化効率がよい場合とがある。そのため、これによれば、三次元点の数に応じて、符号化効率のよい符号化方法を選択できる。
[0837]
 また、例えば、三次元データ符号化装置は、さらに、複数の三次元点のそれぞれの属性情報を、所定の方法で属性情報の値を変換する変換処理を行った後にエントロピー符号化する第1属性情報符号化方法、及び、変換処理を行わずにエントロピー符号化する第2属性情報符号化方法のうちの一方の符号化方法に基づいて符号化し、属性情報の符号化処理では、当該複数の三次元点の数が所定の数以上の場合、第1属性情報符号化方法に基づいて符号化し、当該複数の三次元点の数が所定の数未満の場合、第2属性情報符号化方法に基づいて符号化し、ビットストリームの生成処理(S8023及びS8024)では、第1属性情報符号化方法及び第2属性情報符号化方法のいずれの符号化方法に基づいて符号化したかを示す属性情報フラグを含むビットストリームを生成する。ここで、所定の方法とは、例えば、上記した予測処理(Predicting)、Lifting、RAHT等の方法である。所定の方法は、予め任意に定められていればよい。
[0838]
 三次元点の数によっては、変換処理を行った後にエントロピー符号化した方が符号化効率がよい場合と、変換処理をせずにエントロピー符号化した方が符号化効率がよい場合とがある。そのため、これによれば、三次元点の数に応じて、符号化効率のよい符号化方法を選択できる。
[0839]
 また、例えば、三次元データ符号化装置は、ビットストリームの生成処理(S8023及びS8024)では、複数の三次元点の位置情報を含む複数のスライスを生成し、生成した複数のスライス全てに共通の情報である共通パラメータセットが格納されるヘッダと、当該複数のスライスごとの情報である個別パラメータセットが格納されるスライスヘッダとを含むビットストリームを生成し、当該ヘッダと当該スライスヘッダとの両方に位置情報フラグを格納する。具体的には、スライスは、複数の三次元点の位置情報のうちの少なくとも1つの三次元点の位置情報を含む。
[0840]
 また、例えば、スライスは、複数の三次元点の位置情報と属性情報との組である。
[0841]
 例えば、三次元データ符号化装置は、プロセッサと、メモリとを備え、プロセッサは、メモリを用いて、上記の処理を行う。
[0842]
 また、本実施の形態に係る三次元データ復号装置は、図111に示す処理を行う。
[0843]
 図111は、本実施の形態に係る復号処理のフローチャートである。
[0844]
 まず、三次元データ復号装置は、ビットストリームから、符号化された複数の三次元点のそれぞれの位置情報と、当該符号化された複数の三次元点のそれぞれの位置情報が、8分木分割を用いて符号化する第1位置情報符号化方法、及び、8分木分割を用いずに符号化する第2位置情報符号化方法のうちのいずれの符号化方法に基づいて符号化されたかを示す位置情報フラグとを取得する(S8031)。例えば、三次元データ復号装置は、三次元データ符号化装置からそれぞれが符号化された位置情報、符号化された属性情報、及び、符号化された付加情報を含む複数の三次元点のデータを取得する。
[0845]
 次に、三次元データ復号装置は、位置情報フラグに基づいて、符号化された三次元点が第1位置情報符号化方法に基づいて符号化されたか否かを判定する(S8032)。
[0846]
 三次元データ復号装置は、第1位置情報符号化方法に基づいて符号化されたと判定した場合(S8032でYes)、8分木分割するために用いるパラメータセットをビットストリームから取得し、取得したパラメータセットを用いて符号化された複数の三次元点のそれぞれの位置情報を、第1位置情報符号化方法に応じた復号方法に基づいて復号する(S8033)。
[0847]
 一方、三次元データ符号化装置は、第2位置情報符号化方法に基づいて符号化したと判定した場合(S8022でNo)、8分木分割するために用いるパラメータセットをビットストリームから取得せずに、符号化された複数の三次元点のそれぞれの位置情報を、第2符号化方法に応じた復号方法に基づいて復号する(S8034)。第1位置情報符号化方法に応じた復号方法とは、例えば、上記した8分木復号を含む復号処理である。また、第2位置情報符号化方法に応じた復号方法とは、例えば、上記した8分木復号を含まない復号処理である。
[0848]
 このように、三次元データ復号装置は、位置情報フラグに基づいて、符号化された複数の三次元点のそれぞれの位置情報を第1位置情報符号化方法及び第2位置情報符号化方法のうちの一方の符号化方法に応じた復号方法に基づいて復号し(S8033又はS8034)、符号化された位置情報の復号処理(S8033又はS8034)では、第1位置情報符号化方法に応じた復号方法に基づいて復号する場合(S8032でYes)、8分木分割するために用いるパラメータセットをビットストリームから取得し、取得したパラメータセットを用いて符号化された複数の三次元点のそれぞれの位置情報を復号し(S8033)、第2位置情報符号化方法に応じた復号方法に基づいて復号する場合(S8032でNo)、当該パラメータセットをビットストリームから取得しない(S8034)。
[0849]
 これによれば、位置情報の符号化方法に応じて、ビットストリームに含まれるパラメータセットが異なっていたとしても、符号化された三次元点の位置情報を適切に復号できる。
[0850]
 また、例えば、位置情報フラグは、複数の三次元点の数が所定の数以上の場合、符号化された複数の三次元点の位置情報が第1位置情報符号化方法に基づいて符号化されたことを示し、当該複数の三次元点の数が所定の数未満の場合、符号化された複数の三次元点の位置情報が第2位置情報符号化方法に基づいて符号化されたことを示す。
[0851]
 三次元点の数によっては、8分木分割による符号化方法を用いた方が符号化効率がよい場合と、8分木分割をしない符号化方法を用いた方が符号化効率がよい場合とがある。そのため、これによれば、三次元点の数に応じて、符号化効率のよい符号化方法で符号化された三次元点の位置情報を適切に復号できる。
[0852]
 また、例えば、三次元データ復号装置は、さらに、符号化された複数の三次元点のそれぞれの属性情報と、符号化された複数の三次元点のそれぞれの属性情報が、所定の方法で属性情報の値を変換する変換処理を行った後にエントロピー符号化する第1属性情報符号化方法、及び、変換処理を行わずにエントロピー符号化する第2属性情報符号化方法のいずれの符号化方法に基づいて符号化されたかを示す属性情報フラグとをビットストリームから取得し、取得した属性情報フラグに基づいて、符号化された複数の三次元点のそれぞれの属性情報を第1属性情報符号化方法及び第2属性情報符号化方法のうちの一方の符号化方法に応じた復号方法に基づいて復号する。また、属性情報フラグは、複数の三次元点の数が所定の数以上の場合、符号化された複数の三次元点の属性情報が第1属性情報符号化方法に基づいて符号化されたことを示し、当該複数の三次元点の数が当該所定の数未満の場合、符号化された複数の三次元点の属性情報が第2属性情報符号化方法に基づいて符号化されたことを示す。所定の数は、予め任意に定められてよい。或いは、所定の数を示す情報がビットストリームに含められていてもよい。例えば、三次元データ符号化装置は、所定の数を示す情報を含むビットストリームを生成してもよい。また、所定の方法とは、例えば、上記した予測処理(Predicting)、Lifting、RAHT等の方法である。また、例えば、第1属性情報符号化方法に応じた復号方法とは、逆変換処理を含む復号処理である。また、例えば、第2属性情報符号化方法に応じた復号方法とは、逆変換処理を含まない復号処理である。
[0853]
 三次元点の数によっては、8分木分割による符号化方法を用いた方が符号化効率がよい場合と、8分木分割をしない符号化方法を用いた方が符号化効率がよい場合とがある。そのため、これによれば、三次元点の数に応じて、符号化効率のよい符号化方法で符号化された三次元点の位置情報を適切に復号できる。
[0854]
 また、例えば、ビットストリームには、符号化された複数の三次元点の位置情報を含む複数のスライス全てに共通の情報である共通パラメータセットが格納されるヘッダと、複数のスライスごとの情報である個別パラメータセットが格納されるスライスヘッダとが含まれており、当該ヘッダと当該スライスヘッダの両方に位置情報フラグが格納されている。
[0855]
 また、例えば、スライスは、複数の三次元点の位置情報と属性情報との組である。
[0856]
 例えば、三次元データ復号装置は、プロセッサと、メモリとを備え、プロセッサは、メモリを用いて、上記の処理を行う。
[0857]
 以上、本開示の実施の形態に係る三次元データ符号化装置及び三次元データ復号装置等について説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。
[0858]
 また、上記実施の形態に係る三次元データ符号化装置及び三次元データ復号装置等に含まれる各処理部は典型的には集積回路であるLSIとして実現される。これらは個別に1チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように1チップ化されてもよい。
[0859]
 また、集積回路化はLSIに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。LSI製造後にプログラムすることが可能なFPGA(Field Programmable Gate Array)、又はLSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。
[0860]
 また、上記各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、CPUまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。
[0861]
 また、本開示は、三次元データ符号化装置及び三次元データ復号装置等により実行される三次元データ符号化方法又は三次元データ復号方法等として実現されてもよい。
[0862]
 また、ブロック図における機能ブロックの分割は一例であり、複数の機能ブロックを一つの機能ブロックとして実現したり、一つの機能ブロックを複数に分割したり、一部の機能を他の機能ブロックに移してもよい。また、類似する機能を有する複数の機能ブロックの機能を単一のハードウェア又はソフトウェアが並列又は時分割に処理してもよい。
[0863]
 また、フローチャートにおける各ステップが実行される順序は、本開示を具体的に説明するために例示するためのものであり、上記以外の順序であってもよい。また、上記ステップの一部が、他のステップと同時(並列)に実行されてもよい。
[0864]
 以上、一つまたは複数の態様に係る三次元データ符号化装置及び三次元データ復号装置等について、実施の形態に基づいて説明したが、本開示は、この実施の形態に限定されるものではない。本開示の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。

産業上の利用可能性

[0865]
 本開示は、三次元データ符号化装置及び三次元データ復号装置に適用できる。

符号の説明

[0866]
 100、400 三次元データ符号化装置
 101、201、401、501 取得部
 102、402 符号化領域決定部
 103 分割部
 104、644 符号化部
 111 三次元データ
 112、211、413、414、511、634 符号化三次元データ
 200、500 三次元データ復号装置
 202 復号開始GOS決定部
 203 復号SPC決定部
 204、625 復号部
 212、512、513 復号三次元データ
 403 SWLD抽出部
 404 WLD符号化部
 405 SWLD符号化部
 411 入力三次元データ
 412 抽出三次元データ
 502 ヘッダ解析部
 503 WLD復号部
 504 SWLD復号部
 620、620A 三次元データ作成装置
 621、641 三次元データ作成部
 622 要求範囲決定部
 623 探索部
 624、642 受信部
 626 合成部
 631、651 センサ情報
 632 第1三次元データ
 633 要求範囲情報
 635 第2三次元データ
 636 第3三次元データ
 640 三次元データ送信装置
 643 抽出部
 645 送信部
 652 第5三次元データ
 654 第6三次元データ
 700 三次元情報処理装置
 701 三次元マップ取得部
 702 自車検知データ取得部
 703 異常ケース判定部
 704 対処動作決定部
 705 動作制御部
 711 三次元マップ
 712 自車検知三次元データ
 810 三次元データ作成装置
 811 データ受信部
 812、819 通信部
 813 受信制御部
 814、821 フォーマット変換部
 815 センサ
 816 三次元データ作成部
 817 三次元データ合成部
 818 三次元データ蓄積部
 820 送信制御部
 822 データ送信部
 831、832、834、835、836、837 三次元データ
 833 センサ情報
 901 サーバ
 902、902A、902B、902C クライアント装置
 1011、1111 データ受信部
 1012、1020、1112、1120 通信部
 1013、1113 受信制御部
 1014、1019、1114、1119 フォーマット変換部
 1015 センサ
 1016、1116 三次元データ作成部
 1017 三次元画像処理部
 1018、1118 三次元データ蓄積部
 1021、1121 送信制御部
 1022、1122 データ送信部
 1031、1032、1135 三次元マップ
 1033、1037、1132 センサ情報
 1034、1035、1134 三次元データ
 1117 三次元データ合成部
 1201 三次元マップ圧縮/復号処理部
 1202 センサ情報圧縮/復号処理部
 1211 三次元マップ復号処理部
 1212 センサ情報圧縮処理部
 1300 三次元データ符号化装置
 1301 分割部
 1302 減算部
 1303 変換部
 1304 量子化部
 1305、1402 逆量子化部
 1306、1403 逆変換部
 1307、1404 加算部
 1308、1405 参照ボリュームメモリ
 1309、1406 イントラ予測部
 1310、1407 参照スペースメモリ
 1311、1408 インター予測部
 1312、1409 予測制御部
 1313 エントロピー符号化部
 1400 三次元データ復号装置
 1401 エントロピー復号部
 2100 三次元データ符号化装置
 2101、2111 8分木生成部
 2102、2112 幾何情報算出部
 2103、2113 符号化テーブル選択部
 2104 エントロピー符号化部
 2110 三次元データ復号装置
 2114 エントロピー復号部
 3000 三次元データ符号化装置
 3001 位置情報符号化部
 3002 属性情報再割り当て部
 3003 属性情報符号化部
 3010 三次元データ復号装置
 3011 位置情報復号部
 3012 属性情報復号部
 8000 三次元データ符号化装置
 8001 位置情報符号化部
 8002 属性情報符号化部
 8003 付加情報符号化部
 8004 多重化部
 8010、8022 量子化部
 8011、8020、8030 ポイント数判定部
 8012 8分木符号化部
 8013、8023 エントロピー符号化部
 8021 変換部
 8031 ヘッダ圧縮部
 8032 符号化部
 8040 三次元データ復号装置
 8041 逆多重化部
 8042 位置情報復号部
 8043 属性情報復号部
 8044 付加情報復号部
 8050、8060 エントロピー復号部
 8051、8062 メタデータ解析部
 8052 8分木復号部
 8053、8061 逆量子化部
 8063 逆変換部

請求の範囲

[請求項1]
 複数の三次元点のそれぞれの位置情報を、8分木分割を用いて符号化する第1位置情報符号化方法、及び、8分木分割を用いずに符号化する第2位置情報符号化方法のうちの一方の符号化方法に基づいて符号化し、
 符号化された前記複数の三次元点のそれぞれの位置情報と、前記第1位置情報符号化方法及び前記第2位置情報符号化方法のいずれの符号化方法に基づいて符号化したかを示す位置情報フラグとを含むビットストリームを生成し、
 前記ビットストリームの生成では、前記第1位置情報符号化方法に基づいて符号化した場合、8分木分割するために用いるパラメータセットを含むビットストリームを生成し、前記第2位置情報符号化方法に基づいて符号化した場合、8分木分割するために用いるパラメータセットを含まないビットストリームを生成する
 三次元データ符号化方法。
[請求項2]
 さらに、前記複数の三次元点の数を算出し、
 前記位置情報の符号化では、
 前記複数の三次元点の数が所定の数以上の場合、前記第1位置情報符号化方法に基づいて符号化し、
 前記複数の三次元点の数が前記所定の数未満の場合、前記第2位置情報符号化方法に基づいて符号化する
 請求項1に記載の三次元データ符号化方法。
[請求項3]
 さらに、前記複数の三次元点のそれぞれの属性情報を、所定の方法で前記属性情報の値を変換する変換処理を行った後にエントロピー符号化する第1属性情報符号化方法、及び、前記変換処理を行わずにエントロピー符号化する第2属性情報符号化方法のうちの一方の符号化方法に基づいて符号化し、
 前記属性情報の符号化では、
 前記複数の三次元点の数が前記所定の数以上の場合、前記第1属性情報符号化方法に基づいて符号化し、
 前記複数の三次元点の数が前記所定の数未満の場合、前記第2属性情報符号化方法に基づいて符号化し、
 前記ビットストリームの生成では、前記第1属性情報符号化方法及び前記第2属性情報符号化方法のいずれの符号化方法に基づいて符号化したかを示す属性情報フラグを含むビットストリームを生成する
 請求項2に記載の三次元データ符号化方法。
[請求項4]
 前記ビットストリームの生成では、
 前記複数の三次元点の位置情報を含む複数のスライスを生成し、
 前記複数のスライス全てに共通の情報である共通パラメータセットが格納されるヘッダと、前記複数のスライスごとの情報である個別パラメータセットが格納されるスライスヘッダとを含むビットストリームを生成し、
 前記ヘッダと前記スライスヘッダとの両方に前記位置情報フラグを格納する
 請求項1~3のいずれか1項に記載の三次元データ符号化方法。
[請求項5]
 前記スライスは、前記複数の三次元点の位置情報と属性情報との組である
 請求項4に記載の三次元データ符号化方法。
[請求項6]
 ビットストリームから、符号化された複数の三次元点のそれぞれの位置情報と、前記符号化された複数の三次元点のそれぞれの位置情報が、8分木分割を用いて符号化する第1位置情報符号化方法、及び、8分木分割を用いずに符号化する第2位置情報符号化方法のうちのいずれの符号化方法に基づいて符号化されたかを示す位置情報フラグとを取得し、
 前記位置情報フラグに基づいて、前記符号化された複数の三次元点のそれぞれの位置情報を前記第1位置情報符号化方法及び前記第2位置情報符号化方法のうちの一方の符号化方法に応じた復号方法に基づいて復号し、
 前記符号化された位置情報の復号では、前記第1位置情報符号化方法に応じた復号方法に基づいて復号する場合、8分木分割するために用いるパラメータセットを前記ビットストリームから取得し、前記パラメータセットを用いて前記符号化された複数の三次元点のそれぞれの位置情報を復号し、前記第2位置情報符号化方法に応じた復号方法に基づいて復号する場合、前記パラメータセットを前記ビットストリームから取得しない
 三次元データ復号方法。
[請求項7]
 前記位置情報フラグは、
 前記複数の三次元点の数が所定の数以上の場合、前記符号化された複数の三次元点の位置情報が前記第1位置情報符号化方法に基づいて符号化されたことを示し、
 前記複数の三次元点の数が前記所定の数未満の場合、前記符号化された複数の三次元点の位置情報が前記第2位置情報符号化方法に基づいて符号化されたことを示す
 請求項6に記載の三次元データ復号方法。
[請求項8]
 さらに、前記符号化された複数の三次元点のそれぞれの属性情報と、前記符号化された複数の三次元点のそれぞれの属性情報が、所定の方法で前記属性情報の値を変換する変換処理を行った後にエントロピー符号化する第1属性情報符号化方法、及び、前記変換処理を行わずにエントロピー符号化する第2属性情報符号化方法のいずれの符号化方法に基づいて符号化されたかを示す属性情報フラグとを前記ビットストリームから取得し、
 前記属性情報フラグに基づいて、前記符号化された複数の三次元点のそれぞれの属性情報を前記第1属性情報符号化方法及び前記第2属性情報符号化方法のうちの一方の符号化方法に応じた復号方法に基づいて復号し、
 前記属性情報フラグは、
 前記複数の三次元点の数が前記所定の数以上の場合、前記符号化された複数の三次元点の属性情報が前記第1属性情報符号化方法に基づいて符号化されたことを示し、
 前記複数の三次元点の数が前記所定の数未満の場合、前記符号化された複数の三次元点の属性情報が前記第2属性情報符号化方法に基づいて符号化されたことを示す
 請求項7に記載の三次元データ復号方法。
[請求項9]
 前記ビットストリームには、
 前記符号化された複数の三次元点の位置情報を含む複数のスライス全てに共通の情報である共通パラメータセットが格納されるヘッダと、前記複数のスライスごとの情報である個別パラメータセットが格納されるスライスヘッダとが含まれており、
 前記ヘッダと前記スライスヘッダの両方に前記位置情報フラグが格納されている
 請求項6~8のいずれか1項に記載の三次元データ復号方法。
[請求項10]
 前記スライスは、前記複数の三次元点の位置情報と属性情報との組である
 請求項9に記載の三次元データ復号方法。
[請求項11]
 プロセッサと、
 メモリとを備え、
 前記プロセッサは、前記メモリを用いて、
 複数の三次元点のそれぞれの位置情報を、8分木分割を用いて符号化する第1位置情報符号化方法、及び、8分木分割を用いずに符号化する第2位置情報符号化方法のうちの一方の符号化方法に基づいて符号化し、
 符号化された前記複数の三次元点のそれぞれの位置情報と、前記第1位置情報符号化方法及び前記第2位置情報符号化方法のいずれの符号化方法に基づいて符号化したかを示す位置情報フラグとを含むビットストリームを生成し、
 前記ビットストリームの生成では、前記第1位置情報符号化方法に基づいて符号化した場合、8分木分割するために用いるパラメータセットを含むビットストリームを生成し、前記第2位置情報符号化方法に基づいて符号化した場合、8分木分割するために用いるパラメータセットを含まないビットストリームを生成する
 三次元データ符号化装置。
[請求項12]
 プロセッサと、
 メモリとを備え、
 前記プロセッサは、前記メモリを用いて、
 ビットストリームから、符号化された複数の三次元点のそれぞれの位置情報と、前記符号化された複数の三次元点のそれぞれの位置情報が、8分木分割を用いて符号化する第1位置情報符号化方法、及び、8分木分割を用いずに符号化する第2位置情報符号化方法のうちのいずれの符号化方法に基づいて符号化されたかを示す位置情報フラグとを取得し、
 前記位置情報フラグに基づいて、前記符号化された複数の三次元点のそれぞれの位置情報を前記第1位置情報符号化方法及び前記第2位置情報符号化方法のうちの一方の符号化方法に応じた復号方法に基づいて復号し、
 前記符号化された位置情報の復号では、前記第1位置情報符号化方法に応じた復号方法に基づいて復号する場合、8分木分割するために用いるパラメータセットを前記ビットストリームから取得し、前記パラメータセットを用いて前記符号化された複数の三次元点のそれぞれの位置情報を復号し、前記第2位置情報符号化方法に応じた復号方法に基づいて復号する場合、前記パラメータセットを前記ビットストリームから取得しない
 三次元データ復号装置。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]

[ 図 10]

[ 図 11]

[ 図 12]

[ 図 13]

[ 図 14]

[ 図 15]

[ 図 16]

[ 図 17]

[ 図 18]

[ 図 19]

[ 図 20]

[ 図 21]

[ 図 22]

[ 図 23]

[ 図 24]

[ 図 25]

[ 図 26]

[ 図 27]

[ 図 28]

[ 図 29]

[ 図 30]

[ 図 31]

[ 図 32]

[ 図 33]

[ 図 34]

[ 図 35]

[ 図 36]

[ 図 37]

[ 図 38]

[ 図 39]

[ 図 40]

[ 図 41]

[ 図 42]

[ 図 43]

[ 図 44]

[ 図 45]

[ 図 46]

[ 図 47]

[ 図 48]

[ 図 49]

[ 図 50]

[ 図 51]

[ 図 52]

[ 図 53]

[ 図 54]

[ 図 55]

[ 図 56]

[ 図 57]

[ 図 58]

[ 図 59]

[ 図 60]

[ 図 61]

[ 図 62]

[ 図 63]

[ 図 64]

[ 図 65]

[ 図 66]

[ 図 67]

[ 図 68]

[ 図 69]

[ 図 70]

[ 図 71]

[ 図 72]

[ 図 73]

[ 図 74]

[ 図 75]

[ 図 76]

[ 図 77]

[ 図 78]

[ 図 79]

[ 図 80]

[ 図 81]

[ 図 82]

[ 図 83]

[ 図 84]

[ 図 85]

[ 図 86]

[ 図 87]

[ 図 88]

[ 図 89]

[ 図 90]

[ 図 91]

[ 図 92]

[ 図 93]

[ 図 94]

[ 図 95]

[ 図 96]

[ 図 97]

[ 図 98]

[ 図 99]

[ 図 100]

[ 図 101]

[ 図 102]

[ 図 103]

[ 図 104]

[ 図 105]

[ 図 106]

[ 図 107]

[ 図 108]

[ 図 109]

[ 図 110]

[ 図 111]