[發明專利]一種面向動態點云幾何信息壓縮的新型合并預測編碼方法

有效

• 申請號: 202110073333.7
• 申請日: 2021-01-20
• 公開（公告）號: CN112911302B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 熊健;羅旺;高浩
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04N19/42
• 分類號: H04N19/42;H04N19/103;H04N19/182
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 嚴志平

本發明公開了一種面向動態點云幾何信息壓縮的新型合并預測編碼方法，包括：根據對遠層圖像編碼單元進行預測的預測誤差和遠層圖像編碼單元的改進預測模式的預測誤差，獲得遠層圖像編碼單元中各像素的偏移值；根據解碼需求選擇占位圖引導合并預測編碼和非占位圖引導合并預測編碼；其中，占位圖引導合并預測編碼與非占位圖引導合并預測編碼，包括：篩選遠層圖像編碼單元的待預測像素，計算待預測像素的預測像素值。本發明能夠提升點云幾何信息的編碼性能。

技術領域

本發明涉及一種面向動態點云幾何信息壓縮的新型合并預測編碼方法，屬于點云處理技術領域。

背景技術

點云被定義為三維空間中點的集合，其中每個點被表示為三維坐標和具體的屬性信息(如顏色、法向量或反射率等)。隨著三維重建和三維成像技術的發展，點云被廣泛應用于虛擬現實、沉浸式遠程呈現、三維打印等領域。點云的一種典型應用是在虛擬現實和遠程呈現中表示動態人體的三維影像，這種影像被稱為動態點云(Dynamic Point Cloud,DPC)。也就是說，動態點云為一個靜態點云(Static Point Cloud,SPC)序列，其中每個靜態點云稱為一幀。與動態點云相關的應用會產生大量的數據，因此對動態點云的壓縮是這些3D應用系統的關鍵技術。

由于動態點云表示連續運動的前景對象，因此動態點云的連續幀之間具有大量的時域冗余。現有動態點云壓縮方法主要利用運動估計(Motion Estimation,ME)和運動補償的方式來降低時域冗余。這些運動估計方法可以分為兩大類，即三維運動估計(3D-ME)和二維運動估計(2D-ME)。3D-ME主要是按八叉樹的結構把點云分成很多立方塊，然后對立方塊進行運動估計和補償，然而由于點云的形狀通常是不規則的，使得連續幀中的點不一定能找到對應的匹配點；2D-ME則將3D點云按柱面或立方體表面的形式投影到2D空間，然后把投影生成的樣本組成為視頻，進而采用視頻壓縮中2D運動估計的形式降低時域冗余，然而，遮擋會導致大量的點在投影過程中被丟失。

為了更大程度利用時域相關性并同時減少丟失點的個數，現有技術中采用基于塊投影(patch projection)的動態點云編碼方法，將動態點云按照法向量的相似性分解為很多塊，然后把這些塊拼成2D圖像并組成視頻，其中每個塊的幾何信息組成幾何視頻，顏色信息組成屬性視頻，并生成指示點云投影的占位圖，然后采用現有視頻壓縮方法(Video-based Point Cloud Compression,V-PCC)分別對編碼中生成的占位圖、幾何視頻以及屬性視頻進行編碼。現有視頻壓縮方法中，動態點云的每個塊被投影為兩層：遠層圖像和相應的近層圖像；近層圖像表示最小深度值的點，遠層圖像表示最大深度值的點。在現有視頻壓縮方法中，預測編碼包括跳躍預測編碼方法和合并預測編碼方法，由于遠近層具有較高的相似性，在跳躍模式和合并模式中零運動矢量大概率會被采用。現有的視頻編碼方法的主要用于壓縮自然視覺數據，設計上缺乏對點云特點的考慮。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種面向動態點云幾何信息壓縮的新型合并預測編碼方法，能夠提升點云幾何信息的編碼性能。為達到上述目的，本發明是采用下述技術方案實現的：

第一方面，本發明提供了一種面向動態點云幾何信息壓縮的新型合并預測編碼方法，包括：

根據對遠層圖像編碼單元進行預測的預測誤差和遠層圖像編碼單元的改進預測模式的預測誤差，獲得遠層圖像編碼單元中各像素的偏移值δ；其中，偏移值δ＝1；

根據解碼需求選擇占位圖引導合并預測編碼和非占位圖引導合并預測編碼；其中，占位圖引導合并預測編碼與非占位圖引導合并預測編碼，包括：篩選遠層圖像編碼單元的待預測像素，計算待預測像素的預測像素值。

結合第一方面，進一步地，所述占位圖引導合并預測編碼，包括：

將遠層圖像編碼單元中的各像素作為采樣點；

判斷各采樣點對應的占位圖的取值是否為真：