[發(fā)明專利]一種壓縮感知矢量幾何模型的壓縮及恢復(fù)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510072633.8
• 申請日: 2015-02-11
• 公開（公告）號: CN104683649B
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周明全;杜卓明;耿國華;李康;王小鳳;張雨禾;張海波
• 申請（專利權(quán)）人: 西北大學(xué)
• 主分類號: H04N1/41
• 分類號: H04N1/41
• 代理公司: 西安恒泰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所61216
• 代理人: 史玫

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于計算機圖形學(xué)數(shù)字信號處理領(lǐng)域，特別涉及一種快速壓縮原則來進(jìn)行矢量幾何模型的壓縮方法。通過高效的抽樣技術(shù)達(dá)到模型的壓縮目的，在遠(yuǎn)距離傳輸、模型保持、模型檢索降維、等計算機圖形學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值。

背景技術(shù)

隨著計算機圖形學(xué)技術(shù)在計算機動畫、影視游戲等領(lǐng)域的深入的應(yīng)用，矢量幾何模型的應(yīng)用越來越廣泛，依賴于激光掃描和數(shù)碼攝像等信息獲取技術(shù)的進(jìn)步，從現(xiàn)實世界快速獲取矢量幾何數(shù)據(jù)已變得非常容易，用戶可以由獲取的高精度數(shù)據(jù)重建出復(fù)雜的幾何模型，通過進(jìn)一步處理以重用已有幾何模型，提高幾何設(shè)計效率。而矢量幾何模型遠(yuǎn)程傳輸?shù)暮诵脑谟谀Ｐ蛪嚎s技術(shù)，并且壓縮技術(shù)在模型存儲、檢索降維等領(lǐng)域也有很高的應(yīng)用價值。

目前壓縮研究較多的兩個類別是：幾何壓縮技術(shù)(也稱空間壓縮技術(shù))和基于信號壓縮的技術(shù)。常見的幾何壓縮技術(shù)為頂點簡化的模型壓縮技術(shù)，該技術(shù)根據(jù)模型頂點坐標(biāo)的位置，將一部分頂點進(jìn)行合并，達(dá)到減少頂點數(shù)量，完成壓縮的目的，該技術(shù)的特點是計算速度快，頂點數(shù)量與壓縮效果有很大關(guān)系，但幾何壓縮技術(shù)改變了模型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，且有壓縮損；基于信號壓縮方法只要求尋找一組合適的坐標(biāo)基，對模型進(jìn)行頻域分解。其與幾何壓縮技術(shù)相比，對用戶而言帶來極大的方便，最經(jīng)典的基于信號壓縮方法是低通濾波的壓縮方法，該方法將模型進(jìn)行多分辨率表達(dá)，使用低通濾波器過濾掉模型的高頻部分，保留其低頻部分，但其過程相對復(fù)雜，且有損壓縮。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷或不足，本發(fā)明的目的在于提供一種具有良好壓縮速度與恢復(fù)效果的矢量幾何模型壓縮方法，以提高矢量幾何模型的網(wǎng)上傳輸速度，并減少其儲存空間。

為實現(xiàn)上述技術(shù)任務(wù)，本發(fā)明采取如下的技術(shù)解決方案：

本發(fā)明的方法中二維矢量幾何模型的幾何信息由幾何信號x₂和幾何信號y₂構(gòu)成，三維矢量幾何模型的幾何信息由幾何信號x₃、幾何信號y₃和幾何信號z₃構(gòu)成，方法具體通過下列步驟實現(xiàn)：

(1)對于二維矢量幾何模型：其拉普拉斯算子n₁為二維矢量幾何模型的頂點總數(shù)，n₁取正整數(shù)；

對于三維矢量幾何模型：其拉普拉斯算子其中：A為三維矢量幾何模型的鄰接矩陣，D為三維矢量幾何模型的頂點度矩陣，且

其中：d_i為三維矢量幾何模型的第i個頂點的度，n₂為三維矢量幾何模型的頂點總數(shù)，n₂和i均取正整數(shù)；

(2)對于二維矢量幾何模型：

將二維矢量幾何模型的拉普拉斯算子作用到二維矢量幾何模型的幾何信號x₂，得到向量λ'₁：

根據(jù)設(shè)定的閾值ε₁，將向量λ'₁中的絕對值小于ε₁的元素賦值為0，得到幾何信號x₂的稀疏幾何信號λ₁；

將二維矢量幾何模型的拉普拉斯算子作用到二維矢量幾何模型的幾何信號y₂，得到向量λ'₂：

根據(jù)設(shè)定的閾值ε₂，將向量λ'₂中的絕對值小于ε₂的元素賦值為0，得到幾何信號y₂的稀疏幾何信號λ₂；

其中：λ₁和λ₂的維數(shù)均為n₁，ε₁和ε₂滿足：λ₁和λ₂中的非0元素的個數(shù)相等；

對于三維矢量幾何模型：

將三維矢量幾何模型的拉普拉斯算子作用到三維矢量幾何模型的幾何信號x₃，得到向量λ'₃：

根據(jù)設(shè)定的閾值ε₃，將向量λ'₃中的絕對值小于ε₃的元素賦值為0，得到幾何信號x₃的稀疏幾何信號λ₃；

將三維矢量幾何模型的拉普拉斯算子作用到三維矢量幾何模型的幾何信號y₃，得到向量λ'₄：