[發明專利]一種基于預測的三維網格編碼方法

有效

• 申請號: 201210078435.9
• 申請日: 2012-03-22
• 公開（公告）號: CN102625126A
• 公開（公告）日: 2012-08-01
• 發明（設計）人: 云惠;李敬華;文波;齊娜
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: H04N13/00
• 分類號: H04N13/00;H04N7/26;H04N7/32
• 代理公司: 北京中北知識產權代理有限公司 11253
• 代理人: 馮夢洪

1.一種基于預測的三維網格編碼方法，包括編碼和解碼，編碼利用編碼器并包括以下步驟：

(E1)生成原始幾何圖像、原始法向量紋理圖像；

(E2)對原始幾何圖像進行編碼壓縮生成原始幾何圖像的碼流，并輸出；

(E3)根據原始幾何圖像的碼流生成預測法向量紋理圖像；

解碼利用解碼器并包括以下步驟：

(D1)對解碼端收到的原始幾何圖像的碼流進行解碼，生成重構幾何圖像；

(D6)根據解碼后的幾何圖像和重構的法向量紋理圖像重構出三維網格模型；

其特征在于：在編碼端還包括以下步驟：

(E4)根據原始法向量圖像的前兩個分量和步驟(E3)中生成的預測法向量圖像的前兩個分量，計算前兩個分量的預測殘差；

(E5)對法向量紋理圖像的前兩個分量的預測殘差進行編碼壓縮生成預測殘差的碼流，并輸出預測殘差的碼流；

(E6)對法向量紋理圖像的前兩個分量的預測殘差進行解碼，并與預測圖像相加，重構出法向量紋理圖像的前兩個分量；

(E7)用重構的法向量紋理圖像的前兩個分量計算第三個法向量紋理圖像的分量；

(E8)用原始法向量紋理圖像的第三個分量和步驟(E7)中計算的預測圖像做差，生成法向量紋理圖像的第三個分量的預測殘差；

(E9)對法向量紋理圖像的第三個分量的預測殘差進行編碼壓縮生成預測殘差的碼流，并輸出預測殘差的碼流；

解碼在步驟(D1)和(D6)之間包括以下步驟：

(D2)根據步驟(D1)中重構的幾何圖像計算法向量紋理圖像的前兩個分量的預測圖像；

(D3)對法向量紋理圖像的前兩個分量的預測殘差進行解碼，并根據解碼的法向量紋理殘差的前兩個分量和步驟(D2)中生成的預測法向量圖像的前兩個分量，計算法向量紋理圖像的前兩個分量；

(D4)用重構的法向量紋理圖像的前兩個分量計算第三個法向量紋理圖像的分量；

(D5)對法向量紋理圖像的第三個分量的預測殘差進行解碼，并根據步驟(D4)中生成的預測法向量圖像的第三個分量，計算法向量紋理圖像的第三個分量。

2.根據權利要求1所述的基于預測的三維網格編碼方法，其特征在于：

所述步驟(E1)包括以下分步驟：

(E1.1)將原始三維網格模型通過由精到粗的步驟進行簡化操作，并記錄簡化過程中刪除的頂點和邊，直到三維網格簡化成一個四面體，將此四面體嵌入單位圓內，這樣四面體的四個頂點在圓域上擁有唯一的坐標；

(E1.2)按照由粗到精的步驟將步驟(E1.1)的簡化過程中刪除的頂點和邊逐步嵌入圓域上：當加入頂點時，以幾何拉伸為度量優化每個新加入頂點的位置，以減少參數化過程中帶來的扭曲；當所有頂點都嵌入圓域上之后，就完成了對原始三維網格的球面參數化，新生成的球面網格和原始網格拓撲同構；

(E1.3)為了進行后續的采樣，將球面網格的所有頂點映射到一個正八面體上，將正八面體從一個頂點以及與該頂點相鄰的四條棱分裂并參數化到平面域上，對平面域的三維網格進行離散重采樣，得到規則化的二維網格圖像，與二維網格上的每個柵格點所對應的三維網格的幾何坐標值(x，y，z)對應于二維網格上的每個柵格點的顏色值(r，g，b)，于是就得到一副與原始三維網格模型對應的真彩色的二維原始幾何圖像，并且采用傳統的圖像壓縮算法進行編碼和傳輸；

(E1.4)當與二維網格上的每個柵格點所對應的三維網格的法向量值(n1，n2，n3)對應于二維網格上的每個柵格點的顏色值(r，g，b)，就得到與該三維網格模型對應的原始法向量紋理圖像。

3.根據權利要求2所述的基于預測的三維網格編碼方法，其特征在于：所述步驟(E2)為：通過編碼器對由原始三維網格生成的原始幾何圖像進行壓縮編碼，生成原始幾何圖像的碼流，其中一路輸出給編碼端的解碼器，另一路輸出給信道。

4.根據權利要求3所述的基于預測的三維網格編碼方法，其特征在于：所述步驟(E3)為：對原始幾何圖像的碼流進行解碼，生成重構幾何圖像，根據重構幾何圖像所隱含的拓撲關系重構出三維網格，計算與重構幾何圖像相對應的法向量信息，并將計算的法向量由[-1，1]映射到[0，255]范圍，生成預測法向量圖像。