[發(fā)明專利]基于自適應(yīng)仿射變換的三維動(dòng)態(tài)網(wǎng)格壓縮方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110317661.3
• 申請(qǐng)日: 2011-10-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102510498A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 季向陽(yáng);張磊;張永兵;戴瓊海
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04N7/26
• 分類(lèi)號(hào): H04N7/26;H04N7/50
• 代理公司: 北京清亦華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張大威

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及3D網(wǎng)格壓縮編碼技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于自適應(yīng)仿射變換的三維動(dòng)態(tài)網(wǎng)格壓縮方法及裝置。

背景技術(shù)

3D動(dòng)畫(huà)內(nèi)容越來(lái)越廣泛地應(yīng)用在各種不同的領(lǐng)域，包括視頻游戲、動(dòng)畫(huà)電影、特效和計(jì)算機(jī)輔助制造等。一般而言，3D動(dòng)畫(huà)內(nèi)容采用基于關(guān)鍵幀的表示方法，即每幀是一個(gè)靜態(tài)網(wǎng)格。不同時(shí)刻的靜態(tài)網(wǎng)格具有相同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和不同的幾何結(jié)構(gòu)。但是，基于關(guān)鍵幀表示的3D三維動(dòng)態(tài)網(wǎng)格的數(shù)據(jù)量特別大，因此如何能夠有效的存儲(chǔ)、傳輸和繪制成為3D三維動(dòng)態(tài)網(wǎng)格發(fā)展所面臨的問(wèn)題。另外針對(duì)不同的用戶終端(電腦、筆記本、便攜式設(shè)備、手機(jī))需要支持網(wǎng)格的空間可伸縮性；不同的網(wǎng)絡(luò)帶寬(寬帶、窄帶、無(wú)線)需要支持網(wǎng)格的質(zhì)量可伸縮性。因此，3D三維動(dòng)態(tài)網(wǎng)格壓縮是一個(gè)非常關(guān)鍵的問(wèn)題。

現(xiàn)有的3D三維動(dòng)態(tài)網(wǎng)格壓縮方法有基于空間-時(shí)間的預(yù)測(cè)方法，通過(guò)消除空間和時(shí)間相關(guān)性來(lái)提高壓縮效率；基于主成分分析(PCA)的技術(shù)，在特征向量空間進(jìn)行投影，使能量集中；基于小波的方法，支持空間可伸縮和質(zhì)量可伸縮；基于分割的方法，將每個(gè)區(qū)域看成一個(gè)剛體，使用仿射變換來(lái)預(yù)測(cè)3D模型的運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)有的壓縮方法計(jì)算復(fù)雜度過(guò)大，并且不能夠充分利用網(wǎng)格的局部特性來(lái)對(duì)動(dòng)態(tài)網(wǎng)格的不規(guī)則運(yùn)動(dòng)進(jìn)行建模。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決上述技術(shù)問(wèn)題之一。

為此，本發(fā)明的一個(gè)目的在于提出一種基于自適應(yīng)仿射變換的三維動(dòng)態(tài)網(wǎng)格壓縮方法。

本發(fā)明的另一目的在于提出一種基于自適應(yīng)仿射變換的三維動(dòng)態(tài)網(wǎng)格壓縮裝置。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面實(shí)施例提出的基于自適應(yīng)仿射變換的三維動(dòng)態(tài)網(wǎng)格壓縮方法，包括以下步驟：A：構(gòu)造包含所有網(wǎng)格頂點(diǎn)的未編碼頂點(diǎn)集，并在每一幀圖像上隨機(jī)選擇預(yù)定數(shù)目的頂點(diǎn)進(jìn)行編碼和重構(gòu)以將所述頂點(diǎn)更新信息加入到所述未編碼頂點(diǎn)集中，其中，所述未編碼頂點(diǎn)集中每個(gè)頂點(diǎn)包含其鄰域中已重構(gòu)頂點(diǎn)的個(gè)數(shù)；B：從所述未編碼頂點(diǎn)集中選擇鄰域中已重構(gòu)頂點(diǎn)的個(gè)數(shù)最多的頂點(diǎn)作為最優(yōu)待編碼點(diǎn)；C：根據(jù)所述最優(yōu)待編碼點(diǎn)的鄰域中已重構(gòu)頂點(diǎn)的信息構(gòu)造所述最優(yōu)待編碼點(diǎn)的鄰域的自適應(yīng)的仿射變換；D：以所述仿射變換作為所述最優(yōu)待編碼點(diǎn)的仿射變換，并根據(jù)所述最優(yōu)待編碼點(diǎn)的仿射變換計(jì)算所述最優(yōu)待編碼點(diǎn)的空間預(yù)測(cè)位置和預(yù)測(cè)殘差；E：對(duì)所述預(yù)測(cè)殘差進(jìn)行時(shí)域預(yù)測(cè)以得到所述最優(yōu)待編碼點(diǎn)的最終預(yù)測(cè)殘差；F：對(duì)所述最終預(yù)測(cè)殘差進(jìn)行量化、熵編碼和重構(gòu)，并將所述編碼后最優(yōu)待編碼點(diǎn)加入所述已重構(gòu)頂點(diǎn)中和更新所述鄰域中的頂點(diǎn)在所述未編碼頂點(diǎn)集中的信息。

根據(jù)本發(fā)明第二方面實(shí)施例提出的基于自適應(yīng)仿射變換的三維動(dòng)態(tài)網(wǎng)格壓縮裝置，包括：未編碼頂點(diǎn)集構(gòu)造模塊，用于構(gòu)造包含所有網(wǎng)格頂點(diǎn)的未編碼頂點(diǎn)集，并在每一幀圖像上隨機(jī)選擇預(yù)定數(shù)目的頂點(diǎn)進(jìn)行編碼和重構(gòu)以將所述頂點(diǎn)更新信息加入到所述未編碼頂點(diǎn)集中，其中，所述未編碼頂點(diǎn)集中每個(gè)頂點(diǎn)包含其鄰域中已重構(gòu)頂點(diǎn)的個(gè)數(shù)；最優(yōu)待編碼點(diǎn)獲取模塊，用于從所述未編碼頂點(diǎn)集中選擇鄰域中已重構(gòu)頂點(diǎn)的個(gè)數(shù)最多的頂點(diǎn)作為最優(yōu)待編碼點(diǎn)；仿射變換構(gòu)造模塊，用于根據(jù)所述最優(yōu)待編碼點(diǎn)的鄰域中已重構(gòu)頂點(diǎn)的信息構(gòu)造所述最優(yōu)待編碼點(diǎn)的鄰域的自適應(yīng)的仿射變換；預(yù)測(cè)殘差生成模塊，用于以所述仿射變換作為所述最優(yōu)待編碼點(diǎn)的仿射變換，并根據(jù)所述最優(yōu)待編碼點(diǎn)的仿射變換計(jì)算所述最優(yōu)待編碼點(diǎn)的空間預(yù)測(cè)位置和預(yù)測(cè)殘差；最終預(yù)測(cè)殘差生成模塊，用于對(duì)所述預(yù)測(cè)殘差進(jìn)行時(shí)域預(yù)測(cè)以得到所述最優(yōu)待編碼點(diǎn)的最終預(yù)測(cè)殘差；編碼模塊，用于對(duì)所述最終預(yù)測(cè)殘差進(jìn)行量化、熵編碼和重構(gòu)，并將所述編碼后最優(yōu)待編碼點(diǎn)加入所述已重構(gòu)頂點(diǎn)中和更新所述鄰域中的頂點(diǎn)在所述未編碼頂點(diǎn)集中的信息。

根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的方法和裝置不僅支持網(wǎng)格的空間可伸縮性、網(wǎng)格的質(zhì)量的可伸縮性，且壓縮效率高。

本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

附圖說(shuō)明

本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點(diǎn)從結(jié)合下面附圖對(duì)實(shí)施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的基于自適應(yīng)仿射變換的三維動(dòng)態(tài)網(wǎng)格壓縮方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的基于自適應(yīng)仿射變換的三維動(dòng)態(tài)網(wǎng)格壓縮方法中對(duì)任意一個(gè)待編碼頂點(diǎn)的鄰域定義的示意圖；

圖3為本發(fā)明方法實(shí)施例的基于自適應(yīng)仿射變換的三維動(dòng)態(tài)網(wǎng)格壓縮方法中仿射變換的構(gòu)造示意圖；以及

圖4為本發(fā)明實(shí)施例的基于自適應(yīng)仿射變換的三維動(dòng)態(tài)網(wǎng)格壓縮裝置的結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式