DE69737711T2

DE69737711T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Kodierung einer Objektkontur unter Verwendung ihrer Zeitkorrelation

Info

Publication number: DE69737711T2
Application number: DE1997637711
Authority: DE
Inventors: Jin-Hun Video Resear Namdaemoon-Ro Jung-Gu Kim
Original assignee: Daewoo Electronics Co Ltd
Current assignee: WiniaDaewoo Co Ltd
Priority date: 1997-04-11
Filing date: 1997-06-12
Publication date: 2008-01-31
Anticipated expiration: 2017-06-13
Also published as: KR100229546B1; KR19980076591A; CN1146248C; EP0871332A2; IN192579B; EP0871332B1; DE69737711D1; JPH10290465A; US6011588A; CN1196643A; EP0871332A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Kodieren einer Kontur eines Objekts in Form eines Videosignals, insbesondere betrifft sie ein Verfahren und eine Vorrichtung, die in der Lage sind, den Umfang von Übertragungsdaten zu reduzieren mit Hilfe der Verwendung einer Konturbewegungs-Abschätzmethode, die auf zeitlichen Korrelationen zwischen Konturen beruht.
In digitalen Fernsehsystemen, beispielsweise beim Video-Telefon, bei Telefonkonferenzen und bei hochauflösenden Fernsehsystemen, wird eine umfangreiche Menge digitaler Daten benötigt, um jedes Video-Vollbildsignal zu definieren, da ein Video-Zeilensignal innerhalb des Video-Vollbildsignals eine Folge von digitalen Daten umfasst, die als Pixelwerte bezeichnet werden.
Da allerdings die verfügbare Frequenzbandbreite eines herkömmlichen Übertragungssignals beschränkt ist, ist es, um die große Menge digitaler Daten zu übertragen, unvermeidlich, das Datenvolumen durch Verwendung unterschiedlicher Datenkompressionsmethoden zu komprimieren oder zu verringern, insbesondere in dem Fall solcher Videosignal-Kodierer mit niedrigen Bitraten wie zum Beispiel Videotelefon- und Telekonferenz-Systemen.
Eine solche Methode zum Kodieren von Videosignalen für ein Kodiersystem mit geringer Bitrate ist die sogenannte objektorientierte Analyse-Synthese-Kodiermethode (vgl. Michael Hötter "Object-Oriented Analysis-Synthesis Coding Based an Moving Two-Dimensional Objects", Signal Processing: Image Communication 2, S. 409–428 (Dezember 1990)).
Nach der objektorientierten Analyse-Synthese-Kodiermethode wird ein Eingangs-Videobild in Objekte unterteilt; ferner werden drei Sätze von Parametern, die die Bewegung, die Korrektur und die Pixeldaten jedes Objekts definieren, durch unterschiedliche Kodierkanäle verarbeitet.
Ein Beispiel für die objektorientierte Analyse-Synthese-Kodiermethode ist MPEG-4, die vorgeschlagen wurde, um einen Audio-Video-Kodierstandard zu haben, der eine inhaltsbasierte Interaktivität ebenso ermöglicht wie eine Kodier-Effizienz und/oder Allgemeingültigkeit bei der Kommunikation mit geringer Bitrate, bei interaktiven Multimediasystemen sowie Bereichsüberwachung (vgl. MPEG-4 Video Verification Model Version 2.0, International Organization of Standardization, ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 N1260, März 1996).
Nach MPEG-4 wird ein Videosignal in mehrere Video-Objektebenen (VOPs) unterteilt, wobei ein VOP ein Ding ist, welches Bit-Ströme enthält, auf die ein Benutzer zugreifen und die er handhaben kann. Ein VOP kann bezeichnet werden als ein Objekt, dargestellt wird es in Form eines begrenzenden Rechtecks, dessen Breite und Länge jeweils 16N Pixel umfassen, wobei N eine natürliche Zahl ist. VOPs sind Verarbeitungseinheiten in einem Kodierer. Ein VOP enthält Chrominanz-Farbinformation, zusammengesetzt aus einer Leuchtdichte-Komponente Y und Chrominanz-Komponenten Cr und Cb sowie Konturinformation, die beispielsweise durch eine Binärmaske dargestellt wird.
Um das Videosignal in VOP-Einheiten, das heißt in Objekt-Einheiten, zu verarbeiten, ist Konturinformation für die Analyse und die Synthese der Objektform von Bedeutung. Ein klassisches Kodierverfahren zur Darstellung der Konturinformation ist ein Kettenkodierverfahren. Allerdings erfordert das Kettenkodierverfahren eine beträchtliche Menge an Bits zur Darstellung, wenngleich das Verfahren keinerlei Konturinformation-Verlust mit sich bringt.
Um den Nachteil zu überwinden, wurden Kontur-Kodierverfahren vorgeschlagen, die von Polygonal-Approximationsmethoden Gebrauch machen. Bei den Polygonal-Approximationsmethoden werden als erstes zwei Anfangseckpunkte A und B ausgewählt. Handelt es sich bei der Kontur um eine offene Schleife, so werden zwei Endpunkte als die Anfangseckpunkte ausgewählt. Wenn andererseits die Kontur die Form einer geschlossenen Schleife hat, werden die auf der Kontur am weitesten entfernten Punkte als die Anfangseckpunkte ausgewählt. Anschließend wird ein Liniensegment AB zwischen den beiden Anfangseckpunkten gezogen, wobei das Liniensegment eine Gerade ist, die die beiden Anfangseckpunkte verbindet, und es wird ein von dem Liniensegment am weites ten entfernter Punkt C auf der Kontur ermittelt. Wenn der Abstand zwischen dem Liniensegment AB und dem Punkt C größer ist als ein vorbestimmter Wert D_max, wird der Punkt C als weiterer Eckpunkt ausgewählt. Diese Prozedur wird solange wiederholt, bis D_max für jedes Liniensegment, welches zwei benachbarte Eckpunkte verbindet, gleich oder kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert TH1 wird.
Durch Verwendung der Polygonal-Approximation, wie sie oben erläutert wurde, lässt sich die Menge zu übertragender Bits verringern. Allerdings wurde bei einem herkömmlichen Polygonal-Approximationsverfahren eine Kontur polygonal unabhängig ohne Berücksichtigung der temporären Korrelation mit Konturen in anderen Rahmen approximiert. In solchen Fällen, in denen in zwei aufeinanderfolgenden Rahmen enthaltene Konturen eine hohe zeitliche Korrelation besaßen, konnten also die zu übertragenden Bits immer noch mit Hilfe der zeitlichen Korrelation zwischen Rahmen im Zuge der Kodierung verringert werden. Das heißt: Wenn eine vorhergehende Kontur in einem vorhergehenden Rahmen und eine laufende Kontur in einem laufenden Rahmen abgesehen von einigen wenigen Teilen einander weitestgehend ähnlich sind, lassen sich die zu übertragenden Bitmengen noch weiter reduzieren, indem ähnliche Teile der laufenden Kontur unter Zuhilfenahme der vorhergehenden Kontur kodiert werden.
GB 2296839 A (HYUNDAI ELECTRONICS IND), 10.07.1996, zeigt ein Verfahren zur konturbasierten Bildkodierung mit bewegungskompensierter Zwischenrahmenkodierung und Konturvorhersage, wobei eine angenäherte Kontur mit Hilfe eines polygonalen/Spline-Approximationsverfahrens erzeugt wird, während ein Abstand zwischen jedem Pixel in dem approximierten Kontur-Spline und der laufenden Kontur für jedes Pixel des approximierten Kontur-Spline ermittelt wird, um festzustellen, ob von einer Polygonal-Approximation Gebrauch gemacht wird.
Es ist ein vornehmliches Ziel der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die in der Lage sind, die Übertragungsdaten zu reduzieren durch Verwendung einer Konturbewegungs-Abschätzmethode, die auf der temporalen oder zeitlichen Korrelation zwischen Konturen beruht.
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Kodieren eines Eingangs-Korrekturbilds geschaffen, welches eine laufende Kontur basierend auf einer vorhergehenden Kontur enthält, wobei die Kontur vorab kodiert wurde durch Erzeugen einer Vorhersagekontur aus einer Bewegungsabschätzung, und Kompensieren der Vorhersagekontur unter Bezugnahme auf die laufende Kontur. Durch Indizieren der Konturpixel auf der Vorhersagekontur und durch Kodieren der Indices der Endpunkte von passenden Segmenten, das sind Teile, bei denen die Vorhersagekontur und die laufende Kontur einander überlappen, wird kodierte Haupteckpunktinformation geliefert. Nicht passende Segmente, das sind Teile auf der laufenden Kontur, die in keinem der passenden Segmente enthalten sind, werden polygonal approximiert, um Nebeneckpunkte aufzufinden, und die relative Lage der Nebeneckpunkte wird kodiert, um eine kodierte Nebeneckpunktinformation zu erhalten. Bei der Kodierung der Nebeneckpunkte werden Arten zum Kodieren der Anzahl der Nebeneckpunkte so ausgewählt, dass die Anzahl von Bits zur Kodierung der Anzahl von Nebeneckpunkten minimiert wird. Durch Multiplexen der kodierten Haupteckpunktinformation und der kodierten Nebeneckpunktinformation liefert das vorliegende Verfahren die kodierte Konturinformation.
Die oben angegebenen sowie weitere Ziele und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, in welchen:
1 ein schematisches Blockdiagramm einer Vorrichtung zum Kodieren eines Eingangs-Konturbilds gemäß der Erfindung ist;
2A ein Beispiel für vorhergehende und laufende Rahmen zeigt, die von der Vorrichtung nach 1 kodiert werden;
2B und 2C Beispiele für passende und nicht passende Segmente der vorhergehenden und laufenden Konturen veranschaulichen, die durch die vorliegende Erfindung verwendet werden; und
3 ein detailliertes Blockdiagramm des in 1 gezeigten Nebeneckpunkt-Kodierblocks darstellen.
Bezugnehmend auf 1, ist dort ein schematisches Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Konturbild-Kodiervorrichtung 100 dargestellt, in der die eingegebenen Kontur-Bilddaten Stellen von Konturpixeln repräsentieren, die zusammengesetzt eine laufende oder derzeitige Kontur bilden. Das Eingabe-Konturbild wird zu einem Bewegungsabschätz- und Bewegungs-Kompensationsblock (ME&MC) 130, einem Block zum Erkennen eines passenden Segments, 150, und zu einem Block zum Abtrennen eines nicht-passenden Segments, 170 der Konturbild-Kodiervorrichtung 100 geleitet.
Zweckmäßigerweise wird eine Kontur, die zu vorhergehenden Rahmendaten gehört, die vor dem Eingabe-Konturbild kodiert wurden, als vorhergehende Kontur bezeichnet, verglichen mit der laufenden oder derzeitigen Kontur, von der in 2 Beispiele dargestellt sind.
Der ME & MC-Block 130 ermittelt die beste Übereinstimmung zwischen der vorhergehenden und der laufenden Kontur, indem er die vorhergehende Kontur in Richtung der laufenden Kontur verschiebt. Der ME & MC-Block 130 findet beispielsweise Schwerpunkte für die laufende und die vorhergehende Kontur auf, indem er beispielsweise die Positionskoordinaten sämtlicher Konturpixel der vorhergehenden und der laufenden Kontur mittelt und einen Bewegungsvektor berechnet, der eine räumliche Versetzung zwischen den Schwerpunkten der laufenden und der vorhergehenden Kontur beschreibt. Der Schwerpunkt der laufenden Kontur wird basierend auf der laufenden Kontur in dem Eingabe-Konturbild ermittelt, während der Schwerpunkt der vorhergehenden Kontur basierend auf der vorhergehenden Kontur ermittelt wird, die in dem vorhergehenden Konturbild enthalten ist, das von einem Kontur-Rekonstruktions-Block 110 rekonstruiert und in einem Speicher 120 abgespeichert wird, wobei das vorhergehende Konturbild Konturpixel und Stellen von Ecken der vorhergehenden Kontur repräsentiert. Durch Überlappen der vorhergehenden und der laufenden Kontur basierend auf dem in oben beschriebener Weise berechneten Bewegungsvektor erzeugt der ME & MC-Block 130 anschließend eine in der Bewegung kompensierte vorhergehende Kontur oder eine Vorhersagekontur. In 2A wird basierend auf dem Bewegungsvektor MV aus der vorhergehenden Kontur PC eine in der Bewegung kompensierte vorhergehende Kontur MC ermittelt.
Der Bewegungsvektor von dem ME & MC-Block 130 wird zu dem Kontur-Rekonstruktions-Block 110 und über eine Leitung 130 zu einem Multiplexer (MUX) 210 geleitet. Derweil werden die vorhergesagten Konturbilddaten, die durch den ME & MC-Block 130 gebildet wurden und Konturpixel der Vorhersagekontur repräsentieren, über eine Leitung 140 zu einem Vorhersagekontur-Pixelinduzierungsblock 140 und zu dem Block zum Erkennen eines passenden Segments, 150, geleitet.
Der Vorhersagekontur-Pixelindizierungsblock 140 ordnet jedem Konturpixel auf der Vorhersagekontur einen Index zu, beginnend an einem Referenzpunkt RP, indem die Vorhersagekontur-Bilddaten, die in ihn eingegeben werden, abgetastet werden. Beispielsweise werden gemäß 2B, beginnend an dem Referenzpunkt RP und im Gegenuhrzeigersinn fortschreitend, den vier Beispielpunkten A, B, C und D der vorhergehenden Kontur die Indices k, l, m und n zugeordnet. Ein Index i gibt an, dass der Punkt ein i-tes Pixel nach dem Beginn bei RP ist, wobei i eine natürliche Zahl ist. Gibt es daher n Pixel mit n als natürlicher Zahl auf der Vorhersagekontur, so erhalten die Pixel beginnend bei dem unmittelbar an RP anschließenden Pixel und fortschreitend im Gegenuhrzeigersinn die Indices i bis i+n. Jede Pixelstelle und der in obiger Weise ermittelte Index werden an einen Haupteckpunkt-Kodierblock 160 geliefert, sequentiell an dem Punkt mit dem kleinsten Index beginnend.
Ansprechend auf die eingegebenen Konturbilddaten und die vorhergesagten Konturbilddaten ermittelt der Block zum Erkennen des passenden Segments, 150, passende Segmente, bei denen eine Gruppe benachbarter Pixel an der gleichen Stelle auf der laufenden und auf der Vorhersagekontur vorhanden sind. Außerdem muss die Anzahl von Pixeln innerhalb der Gruppe über einer vorbestimmten Anzahl liegen, um ein übereinstimmendes oder passendes Segment zu bilden. Aus dem Beispiel der Vorhersagekontur nach 2A werden zwei passende Segmente MS durch die passenden Segmente nachgewiesen, die in 2B durch ausgezogene Linien dargestellt sind. In dem Block 150 zum Erkennen passender Segmente wird die Länge eines passenden Segments üblicherweise größer sein müssen als ein vorbestimmter Schwellenwert. Zusätzlich zu dem Polygon-Approximationsverfahren kann von einem diskreten Sinus-Transformationsverfahren (DST-Verfahren) bei der Kodierung Gebrauch gemacht werden, und wenn die Konturpixel der laufenden und der Vorhersagekontur in einem vorbestimmten Bereich voneinander getrennt sind, so kann dann von einem passenden Segment ausgegangen werden. Die Endpunkte des passenden Segments, welches in der oben beschriebenen Weise bestimmt wurde, sind definiert als die Haupteckpunkte des passenden Segments. Die horizontale und die vertikale Adresse jedes Paares von Haupteckpunkten repräsentieren das entsprechende passende Segment und bilden eine Haupteckpunktinformation für jedes passende Segment. Die Haupteckpunktinformation für sämtliche passenden Segmente bilden, gepaart mit Information, die Haupteckpunkte als Paar angibt, jedes passende Segment und wird sequentiell dem Haupteckpunkt-Kodierblock 160 und dem Block zum Abtrennen von nicht passenden Segmenten zugeleitet.
Der Haupteckpunkt-Kodierungsblock 160 kodiert die Haupteckpunkt-Information jedes in ihn von dem Block 150 eingegebenen passenden Segments anhand der damit verbundenen Indices aus dem Block für die Vorhersagekontur-Pixelindizierung 140. Eines der passenden Segmente besitzt Endpunkte entsprechend den Haupteckpunkten A(k) und D(n) während das andere als Endpunkte die Punkte B(I) und C(m) aufweist. Der Pfeil bedeutet die Richtung der von dem Vorhersagekontur-Pixelindizierungsblock 140 ausgeführten Indizierung, beginnend bei RP, was wiederum die Kodierungsreihenfolge der Haupteckpunkte in dem Haupteckpunkt-Kodierungsblock 160 angibt. Dem ersten Haupteckpunkt A(k), der für die Kodierung ansteht, werden ausreichend Bits zugeordnet, um die gesamte Konturlänge (CL) kodieren zu können. Dem nächsten Haupteckpunkt B(I) allerdings werden nur so viele Bits zugeordnet, um (CL-k) zu kodieren. In ähnlicher Weise werden den Haupteckpunkten C(m) und D(n) ausreichend Bits für die Kodierung von (CL-I) und (CL-m) zugeordnet. Der Haupteckpunkt-Kodierblock 160 kodiert die Indices k, l, m und n der Haupteckpunkte A, B, C und D, wobei die Bits entsprechend zugeordnet werden, um die kodierte Haupteckpunkt-Information dem MUX 210 zuzusenden in Verbindung mit der paarweisen Information, die ihm von dem Block 150 zum Erkennen passende Segment zugeleitet wurde.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann der Haupteckpunkt-Kodierungsblock 160 so abgewandelt werden, dass er prüft, ob RP sich auf einem passenden Segment befindet oder nicht, um die paarweise Information zu gewinnen, anstatt diese von dem Block 150 zum Erkennen passender Segmente zu erhalten. Wenn RP sich auf einem passenden Segment befindet, so bilden die als erstes und als letztes kodierten Haupteckpunkte ein passendes Segment. Für sämtliche übrigen Haupteckpunkte bilden die danach hintereinander kodierten Haupteckpunkte ein passendes Segment. In dem in 2B gezeigten Beispiel liegt RP auf dem passenden Segment. Folglich bilden die als erstes und als letztes kodierten Haupteckpunkte A und D ein passendes Segment, und die Haupteckpunkte B und C, die anschließend kodiert werden, bilden ein weiteres passendes Segment. Die paarweise durch den Block 160 erhaltene Information wird außerdem an den MUX 210 mit der kodierten Haupteckpunktinformation weitergeleitet.
Der Block 170 zum Abtrennen nicht passender Segmente trennt nicht passende Segmente ab, das sind Teile, bei denen die laufenden und vorhergesagten Konturen nicht miteinander übereinstimmen, basierend auf der Haupteckpunktinformation und der paarweisen Information, die von dem Block 150 für das Erkennen passender Segmente eingegeben werden. Die abgetrennten unpassenden Segmente werden Segment für Segment an einen Polygon-Approximations-Block 180 geleitet. Dieser Block 180 findet mehrere Nebeneckpunkte auf, indem er von einer Polygon-Approximationsmethode bei den nicht passenden Segmenten Gebrauch macht, die jeweils eine offene Schleife von Segment zu Segment bilden. Von dem Polygon-Approximations-Block 180 wird Nebeneckpunkt-Information, die Orte für aufgefundene Nebeneckpunkte repräsentiert, über eine Leitung 110 an einen Dynamikbereich-Entscheidungsblock 190 und einen Nebeneckpunkt-Kodierblock 200 geleitet. Dargestellt ist ein Beispiel für die nicht passenden Segmente (USs) und MSs der laufenden Kontur in 2B, dargestellt in gestrichelter bzw. ausgezogener Kurve, wobei die MSs identisch mit den MSs der in 2B gezeigten Vorhersagekontur sind.
Der Dynamikbereich-Entscheidungsblock 190 ermittelt einen dynamischen Bereich zum Kodieren jedes US auf der laufenden Kontur, und er sendet die ermittelten dynamischen Bereiche an den Nebeneckpunkt-Kodierblock 200 und den MUX 210 über eine Leitung 120.
Der Nebeneckpunkt-Kodierblock 200 kodiert die Nebeneckpunktinformation, die ihm von dem Polygon-Approximationsbiock 180 segmentweise übermittelt wurde, um kodierte Nebeneckpunktinformation an den MUX 210 und an einen Kontur-Rekonstruktionsblock 110 zu geben.
3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines Nebeneckpunkt-Kodierblocks 200 nach 1, bei dem der Block 220 für den Nebeneckpunkt-Nummernmodus, ein Nebeneckpunkt-Nummern-Kodierblock 203 und ein Relativstellen-Kodierungs-Block 240 vorgesehen sind.
Die Nebeneckpunktsinformation auf der Leitung 110 wird sämtlichen oben genannten drei Blöcken in 3 zugeleitet, das heißt dem Block 220 für den Nebeneckpunkt-Nummernmodus, dem Block 230 für die Nebeneckpunkt-Nummernkodierung und dem Relativstellen-Kodierungs-Block 240. Die dynamischen Bereiche zum Kodieren jeder US auf der Leitung 120 werden nur in den in 3 gezeigten Block 240 für die Relativstellen-Kodierung eingegeben. Der Block für die Relativstellen-Kodierung, 240, kodiert die relative Lage jedes Nebeneckpunkts in der Nebeneckpunktinformation basierend auf dem entsprechenden dynamischen Bereich, um dadurch über eine Leitung 140 eine kodierte relative Stelle für jeden Nebeneckpunkt zu liefern. Die relative Lage eines Nebeneckpunkts repräsentiert einen Versatz gegenüber dem Haupteckpunkt zu einem am nächsten liegenden Haupt- oder einem weiteren Nebeneckpunkt. Diese kodierten relativen Stellen werden sequentiell über die Leitung 140 dem MUX 210 und dem Kontur-Rekonstruktionsblock 110 zugeleitet.
Der Block 220 für den Nebeneckpunkt-Nummernmodus und der Block 210 für die Nebeneckpunkt-Nummernkodierung kodieren den Nebeneckpunkt-Nummernmodus und die aktuelle Nummer oder Anzahl der Nebeneckpunkte. Da die aktuelle Anzahl von Nebeneckpunkten relativ klein ist, kodiert der Block 220 als erstes einen Nebeneckpunkt-Nummernmodus und liefert den kodierten Neben eckpunkt-Nummernmodus m über eine Leitung 142, die auch zu dem Nebeneckpunkt-Nummernkodierungsblock 230 führt, wobei m eine natürliche Zahl ist. Der Nebeneckpunkt-Nummernkodierungs-Block 230 kodiert dann die aktuelle Anzahl von Nebeneckpunkten in 2^m Bits. Auf diese Weise kann die Anzahl von zu übertragenden Bits wirksam reduziert werden. Wenn beispielsweise drei Nebeneckpunkte vorhanden sind, kodiert der Nebeneckpunkt-Nummernmodus-Block 210 eine "1", und der Nebeneckpunkt-Nummernkodierungs-Block 230 kodiert mit 2 (=2¹) Bits den Wert 3. Aus diesem Grund beträgt die kodierte Nebeneckpunktnummer oder -zahl "11", die dann auf die Leitung 141 gegeben wird. Ein anderes Beispiel: Wenn es 254 Nebeneckpunkte gibt, kodiert der Nebeneckpunkt-Nummernmodusblock 220 eine "3", und der Block 230 für die Nebeneckpunkt-Nummernkodierung kodiert 254 in 8 (=2³) Bits in der Form "11111110".
Zurückkehrend zur 1 führt der MUX 210 eine Multiplexbehandlung für die kodierte Haupteckpunktinformation und die paarweise Information aus dem Haupteckpunkt-Kodierblock 160, die Dynamikbereiche zum Kodieren jedes nicht passenden Segments aus dem Dynamikbereich-Entscheidungsblock 190, den Bewegungsvektor auf der Leitung 130 aus dem ME & MC-Block 130 und die kodierte Nebeneckpunktinformation aus dem Nebeneckpunkt-Kodierblock 200 durch, um dadurch kodierte Konturinformation für die laufende Kontur bereitzustellen, die von einem (nicht gezeigten) Sender gesendet werden soll, wobei die kodierte Nebeneckpunktinformation, die sequentiell für jedes nicht passende Segment übertragen wird, die kodierte Relativstelle des Nebeneckpunkts auf der Leitung 140 enthält, die kodierte Nebeneckpunktzahl auf der Leitung L41 enthält, und den kodierten Nebeneckpunkt-Nummernmodus auf der Leitung 142 enthält.
In einem am Empfangsende befindlichen Dekodierer werden die passenden Segmente der laufenden Kontur zunächst basierend auf der dekodierten vorhergehenden Kontur und dem Bewegungsvektor dekodiert. Zweitens werden die nicht passenden Segmente sequentiell auf der Grundlage der entsprechenden dynamischen Bereiche und der kodierten Nebeneckpunktinformation dekodiert, um eine vollständige dekodierte laufende Kontur zu generieren.
Der Kontur-Rekonstruktionsblock 110 rekonstruiert die laufende Kontur in ähnlicher Weise, wie es oben für den Dekodierer am Empfangsende beschrieben wurde, und leitet die rekonstruierte Kontur zu einem Speicher 120 zwecks dortiger Abspeicherung. Der Speicher 120 speichert die eingegebene rekonstruierte Kontur, die bei der Kodierung der nächsten laufenden Kontur zu verwenden ist.
Während die Erfindung hier nur in Verbindung mit gewissen bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, sind weitere Abwandlungen und Variationen möglich, ohne von dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen, der durch die beigefügten Patentansprüche festgelegt wird.

Claims

Verfahren zum Kodieren eines Eingangs-Konturbilds, welches eine laufende Kontur eines Objekts basierend auf einer vorhergehenden Kontur des Objekts repräsentiert, umfassend folgende Schritte: (a) Abschätzen der Bewegung und Kompensieren der Bewegung der vorhergehenden Kontur anhand der laufenden Kontur, um eine Vorhersagekontur zu schaffen; (b) Erfassen jedes von passenden Segmenten der Vorhersagekontur und der laufenden Kontur, wobei ein passendes Segment einen Konturteil repräsentiert, bei dem sich die laufende Kontur und die Vorhersagekontur überlappen, und Erzeugen von Endpunkten jedes passenden Segments als ein Paar von Haupteckpunkten, die jedes passende Segment repräsentieren; (c) Kodieren der Paare von Haupteckpunkten basierend auf der Vorhersagekontur; (d) Isolieren sämtlicher nicht passender Segmente aus der laufenden Kontur, wobei ein nicht passendes Segment ein Segment ist, welches sich mit keinem der passenden Segmente überlappt, und Kodieren sämtlicher nicht passender Segmente.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt (a) folgende Schritte beinhaltet: (a1) Auffinden von Schwerpunkten der laufenden Kontur und der vorhergehenden Kontur durch Mitteln von Positionskoordinaten sämtlicher Pixel jeder der Konturen; (a2) Berechnen eines Versatzes zwischen den Schwerpunkten der laufenden Kontur und der vorhergehenden Kontur; und (a3) Überlappen der Schwerpunkte der laufenden und der vorhergehenden Kontur, um die Vorhersagekontur zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt (c) folgende Schritte beinhaltet: (c1) Einrichten eines Konturpixels auf der Vorhersagekontur als Referenzpunkt; (c2) Zuteilen eines Index zu jedem Konturpixel auf der Vorhersagekontur, um dadurch aufeinander folgende Konturpixel mit aufeinander folgendem Indizes einer vorbestimmten Reihenfolge darzustellen, beginnend bei dem Referenzpunkt und fortschreitend in einer voreingestellten Richtung; und (c3) Kodieren der Indizes der Haupteckpunkte, die jedes Paar bilden, für sämtliche Paare von Haupteckpunkten.
Verfahren nach Anspruch 3, bei dem jedes passende Segment größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Schritt (d) folgende Schritte beinhaltet: (d1) polygonales Approximieren der nicht passenden Segmente, um eine Mehrzahl von Nebeneckpunkten zu erzeugen; und (d2) Kodieren der Nebeneckpunkte.
Verfahren nach Anspruch 5, bei dem der Schritt (d2) beinhaltet: (d21) Berechnen eines dynamischen Bereichs für die Kodierung jedes Nebeneckpunkts; und (d22) Kodieren der relativen Lage jedes Nebeneckpunkts in Bits, zugewiesen durch den im Schritt (d21) berechneten dynamischen Bereich, wobei die relative Lage des Nebeneckpunkts einen Versatz gegenüber jedem Haupteckpunkt zu einem nächstgelegenen Haupteckpunkt oder einem anderem Nebeneckpunkt repräsentiert.
Verfahren nach Anspruch 6, bei dem der Schritt (d22) folgende Schritte beinhaltet: Zuordnen von Bits zum Kodieren jedes Nebeneckpunkts gemäß dem im Schritt (d21) berechneten entsprechenden dynamischen Bereichs; Kodieren der relativen Lage jedes Nebeneckpunkts mit den durch die Zuordnungsbits zugewiesenen Bits; Entscheiden eines Nebeneckpunkt-Zahlenmodus, der Bits zum Kodieren einer Anzahl von Nebeneckpunkten bestimmt; und Kodieren der Anzahl von Nebeneckpunkten basierend auf dem Nebeneckpunkt-Zahlenmodus.
Vorrichtung zum Kodieren eines Eingabe-Konturbilds, welches Stellen von Konturpixeln repräsentiert, welche eine laufende Kontur ausmachen, basierend auf einer vorhergehenden Kontur, welche Stellen von Konturpixeln repräsentiert, die eine zuvor kodierte Kontur bilden, um dadurch kodierte Konturinformation zu erhalten, umfassend: eine Vorhersagekontur-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen einer Vorhersagekontur durch Abschätzen der Bewegung und Kompensieren der Bewegung der vorhergehenden Kontur, basierend auf der laufenden Kontur; eine Indiziereinrichtung (140) zum Indizieren von Konturpixeln auf der Vorhersagekontur, beginnend an einem Referenzpunkt und sequenziell fortschreitend in eine voreingestellte Richtung; eine Passendsegment-Nachweiseinrichtung (150) zum Nachweisen jedes von passenden Segmenten der laufenden und der Vorhersagekontur, wobei ein passendes Segment einen Konturteil repräsentiert, bei dem die laufende und die Vorhersagekontur einander überlappen, und Liefern von Endpunkten jedes passenden Segments als Paar von Haupteckpunkten; eine Haupteckpunkt-Kodiereinrichtung (160) zum sequentiellen Kodieren von Indizes der Haupteckpunkte, die durch die Indiziereinrichtung geliefert werden, um dadurch kodierte Haupteckpunktinformation zu erhalten, die Paarungsinformation beinhaltet, repräsentativ dafür, welches Paar von Haupteckpunkten jedes passende Segment bildet; eine Unpassend-Segment-Detektoreinrichtung (170) zum Nachweisen jedes von nicht passenden Segmenten, wobei ein nicht passendes Segment ein Segment repräsentiert, welches nicht in irgendeinem der passenden Segmente enthalten ist; eine Polygon-Approximationeinrichtung (180) zur Polygon-Approximation jedes der nicht passenden Segmente, um dadurch Nebeneckpunkte zu erfassen; eine Nebeneckpunkt-Kodiereinrichtung (200) zum Kodieren der Nebeneckpunkte, um dadurch kodierte Nebeneckpunktinformation zu erhalten; und eine Multiplexeinrichtung zum Kombinieren der kodierten Haupteckpunktinformation und der kodierten Nebeneckpunktinformation als die kodierte Konturinformation.
Vorrichtung nach Anspruch 8, bei der die Vorhersagekontur-Erzeugungseinrichtung enthält: eine Einrichtung zum Auffinden von Schwerpunkten der laufenden und der vorherigen Kontur durch Mitteln von Positionskoordinaten sämtlicher Pixel jeder der Konturen; eine Einrichtung zum Berechnen eines Versatzes zwischen den Schwerpunkten der laufenden und der vorherigen Kontur; und eine Einrichtung zum Bewegen der vorherigen Kontur um den von der Berechnungseinrichtung berechneten Versatz, um dadurch die Vorhersagekontur zu liefern.
Vorrichtung nach Anspruch 9, bei der die Indiziereinrichtung enthält: eine Einrichtung zum Ermitteln eines Konturpixels auf der Vorhersagekontur als Referenzpunkt; eine Einrichtung, die einem Konturpixel, welches dem Referenzpunkt in der voreingestellten Richtung am nächsten liegt, einen Index i, der eine natürliche Zahl ist, zuweist; eine Einrichtung, die einem benachbarten Konturpixel des Konturpixels i in der voreingestellten Richtung einen Index i+1 zuweist; und eine Einrichtung zum Fortschreiten in der voreingestellten Richtung und zum Wiederholen der obigen Indizierungsprozedur solange, bis sämtliche Konturpixel auf den Vorhersagekonturen Indizes e bis i+n aufweisen, wobei n eine natürliche Zahl ist, die der Anzahl von Konturpixeln auf der Vorhersagekontur entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der die voreingestellte Richtung dem Gegenuhrzeigersinn entspricht.
Vorrichtung nach Anspruch 11, bei der jedes passende Segment größer als ein vorbestimmter Schwellenwert ist.
Vorrichtung zum Kodieren einer laufenden Kontur, die in einem Eingabe-Konturbild enthalten ist, um dadurch kodierte Konturinformation zu erhalten, indem auf eine vorherige Kontur, eine zuvor kodierte Kontur, Bezug ge nommen wird, wobei eine Vorhersagekontur erzeugt wird durch Abschätzen einer Bewegung und Kompensieren einer Bewegung der laufenden Kontur basierend auf der vorherigen Kontur, umfassend: eine Einrichtung zum Indizieren von Konturpixeln auf der vorherigen Kontur; eine Einrichtung (150) zum Entscheiden von Haupteckpunkten der Vorhersagekontur durch Abgleichen der Vorhersagekontur mit der vorherigen Kontur, um dadurch passende Segmente nachzuweisen, wobei ein passendes Segment einen Konturteil repräsentiert, bei dem die beiden Konturen einander überlappen, und Bereitstellen von Endpunkten der passenden Segmente als Haupteckpunkte; eine Einrichtung (180) zum Entscheiden von Nebeneckpunkten der Vorhersagekontur durch Polygon-Approximation nicht passender Segmente, wobei ein nicht passendes Segment ein Kontursegment repräsentiert, welches sich nicht mit irgendeinem der passenden, von der Haupteckpunkt-Entscheidungseinrichtung aufgefundenen Segmente überlappt; eine Einrichtung (160) zum Kodieren der von der Indiziereinrichtung den Konturpixeln an Stellen der Haupteckpunkte gegebenen Indizes, um dadurch kodierte Haupteckpunktinformation zu erhalten; eine Einrichtung (190) zum Berechnen eines dynamischen Bereichs zum Kodieren jedes Nebeneckpunkts, wobei der dynamische Bereich Bits zum Kodieren des entsprechenden Nebeneckpunkts zuweist; eine Nebeneckpunktstellen-Kodiereinrichtung (240) zum Kodieren der relativen Lage jedes Nebeneckpunkts mit Bits, die von dem entsprechenden dynamischen Bereich zugewiesen wurden, wobei die relative Lage des Nebeneckpunkts einen Versatz von jedem Nebeneckpunkt zu einem nächstgelegenen Haupteckpunkt oder einem anderen Nebeneckpunkt repräsentiert; eine Entscheidungseinrichtung (220) zum Entscheiden eines Nebeneckpunkt-Zahlenmodus, welcher Bits zum Kodieren der Anzahl von Nebeneckpunkten bestimmt; und eine Nebeneckpunktzahl-Kodiereinrichtung (230) zum Kodieren der Anzahl von Nebeneckpunkten basierend auf dem Nebeneckpunkt-Zahlenmodus.
Vorrichtung nach Anspruch 13, bei dem die Indiziereinrichtung enthält: eine Einrichtung zum Bestimmen eines Konturpixels auf der vorherigen Kontur als Referenzpunkt; eine Einrichtung, die einem dem Referenzpunkt in einer voreingestellten Richtung am nächsten kommenden Konturpixel einen Index i verleiht, wobei i eine natürliche Zahl ist; eine Einrichtung, die einem dem Pixel i in der voreingestellten Richtung benachbarten Konturpixel einen Index i+1 verleiht; und eine Einrichtung zum Wiederholen der obigen Prozedur solange, bis sämtliche Konturpixel in den vorherigen Konturen Indizes i bis i+n aufweisen, wobei n eine natürliche Zahl ist, die die Anzahl von Konturpixeln auf der vorherigen Kontur repräsentiert.
Vorrichtung nach Anspruch 14, bei dem das passende Segment größer als sein vorbestimmter Schwellenwert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 15, bei der die kodierte Haupteckpunktinformation Paarungsinformation beinhaltet, welche angibt, welche Haupteckpunkte als Paar jedes passende Segment bilden.
Vorrichtung nach Anspruch 16, weiterhin enthalten: eine Einrichtung zum Multiplexen der kodierten relativen Lagen der Nebeneckpunkte, des kodierten Nebeneckpunkt-Zahlenmodus und der kodierten Nebeneckpunktzahl als kodierte Nebeneckpunktinformation; und eine Einrichtung zum Kombinieren der kodierten Haupteckpunktinformation und der kodierten Nebeneckpunktinformation, um die kodierte Konturinformation zu bilden.