用于基于重復(fù)結(jié)構(gòu)探索的三維模型壓縮的方法及裝置制造方法
【專利摘要】可以使用“圖案-實(shí)例”表示對(duì)3D模型進(jìn)行建模，其中，可以將實(shí)例成分表示為圖案的變換(例如，旋轉(zhuǎn)、平移和縮放)。為了提高壓縮效率，可以基于用于對(duì)對(duì)應(yīng)的圖案進(jìn)行編碼的量化參數(shù)確定實(shí)例的變換的旋轉(zhuǎn)部分和平移部分的量化參數(shù)。具體地，可以根據(jù)實(shí)例的大小確定旋轉(zhuǎn)部分的量化參數(shù)，并且可以根據(jù)平移的尺度確定平移部分的量化參數(shù)。也就是說(shuō)，對(duì)于旋轉(zhuǎn)部分，更大的實(shí)例可以使用更精細(xì)的量化參數(shù)。將量化參數(shù)確定為使得由壓縮圖案、變換的平移部分以及變換的旋轉(zhuǎn)部分造成的量化誤差在相似的水平。
【專利說(shuō)明】用于基于重復(fù)結(jié)構(gòu)探索的三維模型壓縮的方法及裝置 [0001] 相關(guān)申請(qǐng)
[0002] 本申請(qǐng)要求享有于2012年4月19日提交的國(guó)際專利申請(qǐng)第PCT/CN2012/074388 號(hào)的權(quán)益，通過(guò)引用將其并入本文。

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003] 本發(fā)明涉及用于產(chǎn)生表示3D模型的方法及裝置，以及用于解碼表示3D模型的方 法及裝置。

【背景技術(shù)】
[0004] 在實(shí)際的應(yīng)用中，很多3D模型由大量連通成分組成。如圖1所示，這些多成分3D 模型通常包含多種變換的很多重復(fù)結(jié)構(gòu)。
[0005] 已知利用輸入模型中的重復(fù)結(jié)構(gòu)的多成分3D模型的高效壓縮算法。以多種位置、 取向和縮放因子探索3D模型的重復(fù)結(jié)構(gòu)。然后，將3D模型組織成"圖案-實(shí)例"表示。圖 案用于表示對(duì)應(yīng)的重復(fù)結(jié)構(gòu)的代表性的幾何形狀。屬于重復(fù)結(jié)構(gòu)的成分被表示為對(duì)應(yīng)圖案 的實(shí)例，并且可以通過(guò)圖案ID和變換信息（例如，反射、平移、旋轉(zhuǎn)以及相對(duì)于圖案的可能 的縮放）來(lái)表示。可以將實(shí)例變換信息組織成例如反射部分、平移部分、旋轉(zhuǎn)部分以及相對(duì) 于圖案的可能的縮放部分?？赡苡?D模型的一些成分不是重復(fù)的，其被稱為獨(dú)特成分。
[0006] K. Cai、W. Jiang 和 T. Luo 共同擁有的標(biāo)題為 "System and method for error controllable repetitive structure discovery based compress ion，'的 PCT 申請(qǐng)（PCT/ CN2012/070877,律師案卷號(hào)PA120001)的教導(dǎo)（通過(guò)引用被具體地并入本文）公開了一 種方法和裝置，用于識(shí)別3D模型中的重復(fù)結(jié)構(gòu)以減少實(shí)例成分中的冗余，從而提高壓縮效 率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本原理提供了一種用于產(chǎn)生或解碼表示3D模型的比特流的方法，包含以下步驟： 存取用于編碼與3D模型相關(guān)聯(lián)的圖案的第一量化參數(shù)；確定所述圖案的實(shí)例的尺度以及 所述圖案的尺度，所述實(shí)例被表示為所述圖案的變換；響應(yīng)于所述第一量化參數(shù)、所述實(shí)例 的尺度以及所述圖案的尺度，確定所述實(shí)例的變換的旋轉(zhuǎn)部分的第二量化參數(shù)；以及，響應(yīng) 于所述第二量化參數(shù)，對(duì)所述實(shí)例的變換的旋轉(zhuǎn)部分執(zhí)行編碼或解碼。本原理還提供了一 種用于執(zhí)行這些步驟的裝置。
[0008] 本原理還提供了一種計(jì)算機(jī)可讀取的存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)用于根據(jù)上述方法產(chǎn)生 或解碼比特流的指令。
[0009] 本原理還提供了一種計(jì)算機(jī)可讀取的存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)根據(jù)上述方法產(chǎn)生的比 特流。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010] 圖1示出具有大量連通成分和重復(fù)成分的示例性的3D模型；
[0011] 圖2A示出圖示圖案的圖例，圖2B示出圖示對(duì)應(yīng)的實(shí)例和重建后的實(shí)例的圖例，圖 2C示出圖示對(duì)應(yīng)的實(shí)例以及具有旋轉(zhuǎn)參數(shù)的重建誤差的實(shí)例的圖例；
[0012] 圖3是圖示根據(jù)本原理的實(shí)施例對(duì)3D模型的圖案和實(shí)例進(jìn)行編碼的示例的流程 圖；
[0013] 圖4是圖示根據(jù)本原理的實(shí)施例對(duì)3D模型的圖案和實(shí)例進(jìn)行解碼的示例的流程 圖；
[0014] 圖5示出根據(jù)本原理的3D模型的示例性編碼器；
[0015] 圖6示出根據(jù)本原理的3D模型的示例性解碼器；以及 [0016] 圖7示出根據(jù)本原理的實(shí)施例的圖示比特流結(jié)構(gòu)的示例。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 如圖1所示，在3D模型中可能有很多重復(fù)結(jié)構(gòu)。為了有效地對(duì)3D模型進(jìn)行編碼， 可以將重復(fù)結(jié)構(gòu)組織成多個(gè)圖案和實(shí)例，其中，可以例如使用圖案ID和包含諸如平移、旋 轉(zhuǎn)和縮放這樣的信息的變換矩陣將實(shí)例表示為對(duì)應(yīng)的圖案的變換。
[0018] 在用圖案ID和變換矩陣表示實(shí)例時(shí)，在壓縮實(shí)例時(shí)將要壓縮圖案ID和變換矩陣。 因此，可以通過(guò)圖案ID和解碼后的變換矩陣重建實(shí)例，S卩，可以將實(shí)例重建為由圖案ID指 示的解碼后的圖案的變換（從解碼后的變換矩陣）。
[0019] 圖2A和2B例示了 2D表示中的示例性成分，其中，成分210和220是圖案，成分 230和250 (以實(shí)線的形式）是要壓縮的原始實(shí)例，成分240和260 (以虛線的形式）是重建 后的實(shí)例。具體地，實(shí)例230和250可以分別表示為圖案210和220的變換后的（亦即，經(jīng) 旋轉(zhuǎn)和平移的）版本。在圖2B中，在原始實(shí)例和重建實(shí)例之間，存在由平移和旋轉(zhuǎn)量化造 成的誤差。出于例示的目的，在圖2C中，提供了只帶有旋轉(zhuǎn)誤差的實(shí)例270和280。
[0020] 在圖2C的示例中，旋轉(zhuǎn)的量化引入了大約5°的誤差，造成原始實(shí)例和重建實(shí)例 之間的差異。在圖2C中可以看到，雖然對(duì)于實(shí)例230和250,旋轉(zhuǎn)誤差（以角度度量）是相 似的，但是由旋轉(zhuǎn)量化造成的頂點(diǎn)坐標(biāo)誤差（亦即，原始實(shí)例和重建實(shí)例之間的頂點(diǎn)移位， 例如在圖2C中的從A到A"以及從B到B"）在兩個(gè)實(shí)例之間顯著不同，其中實(shí)例250具有 大得多的頂點(diǎn)坐標(biāo)誤差。因此，如果對(duì)不同大小的實(shí)例使用相同的量化，重建成分的質(zhì)量可 能是不一致的，例如，較大的實(shí)例可能具有比較小的實(shí)例更低的重建質(zhì)量。
[0021] 本原理提供了一種通過(guò)考慮3D編碼器的率失真性能對(duì)3D實(shí)例成分的變換信息進(jìn) 行高效量化的方法及裝置。在一個(gè)示例性的實(shí)施例中，考慮最大允許失真，確定實(shí)例的旋轉(zhuǎn) 部分和平移部分的量化參數(shù)，使得改善率失真性能。下面，使用量化比特的數(shù)量作為示例性 的量化參數(shù)。在使用諸如量化步長(zhǎng)大小這樣的其他量化參數(shù)時(shí)也可以應(yīng)用本原理。
[0022] 因?yàn)樽儞Q的縮放部分可以通過(guò)無(wú)損浮點(diǎn)編碼解碼器進(jìn)行壓縮，所以變換的縮放部 分與下面的討論無(wú)關(guān)。
[0023] 基于發(fā)現(xiàn)的"圖案-實(shí)例"表示，原始實(shí)例的頂點(diǎn)v可以表示為：
[0024] v = R*p+T (1)
[0025] 其中，p是v在對(duì)應(yīng)的圖案中對(duì)應(yīng)的頂點(diǎn)，R和T分別是圖案和實(shí)例之間的旋轉(zhuǎn)矩 陣和平移矢量。
[0026] v的解碼后的位置vd可以計(jì)算為：
[0027] vd = Rd*pd+Td (2)
[0028] 其中，pd是p的解碼后的位置，Rd和Td分別是解碼后的旋轉(zhuǎn)矩陣和解碼后的平移 矢量。
[0029] 則對(duì)于頂點(diǎn)V，由壓縮造成的失真可以計(jì)算為：
[0030]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于產(chǎn)生或解碼表示3D模型的比特流的方法，包含以下步驟： 存?。?10,410)用于編碼與3D模型相關(guān)聯(lián)的圖案的第一量化參數(shù)； 確定（350,435)所述圖案的實(shí)例的尺度以及所述圖案的尺度，所述實(shí)例被表示為所述 圖案的變換； 響應(yīng)于所述第一量化參數(shù)、所述實(shí)例的尺度以及所述圖案的尺度，確定（360,440)所 述實(shí)例的變換的旋轉(zhuǎn)部分的第二量化參數(shù)；以及 響應(yīng)于所述第二量化參數(shù)，對(duì)所述實(shí)例的變換的旋轉(zhuǎn)部分執(zhí)行（370,450)編碼或解 碼。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，響應(yīng)于所述實(shí)例的尺度與所述圖案的尺度之間 的比率，確定所述第二量化參數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包含以下步驟：確定所述實(shí)例的旋轉(zhuǎn)部分的尺度，其 中，還響應(yīng)于所述實(shí)例的旋轉(zhuǎn)部分的尺度，確定所述第二量化參數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，響應(yīng)于所述3D模型中的所有圖案的邊界框的對(duì) 角線距離，確定所述圖案的尺度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，響應(yīng)于所述實(shí)例的邊界框的對(duì)角線距離，確定所 述實(shí)例的尺度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包含以下步驟： 確定所述實(shí)例的變換的平移部分的尺度；以及 響應(yīng)于所述第一量化參數(shù)、所述平移部分的尺度以及所述圖案的尺度，確定所述平移 部分的第三量化參數(shù)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，響應(yīng)于所述平移部分的尺度與所述圖案的尺度 之間的比率，確定所述平移部分的第三量化參數(shù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，由對(duì)所述圖案、所述變換的旋轉(zhuǎn)部分以及所述變 換的平移部分進(jìn)行編碼造成的量化誤差基本相同。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，響應(yīng)于所述3D模型的尺度與所述圖案的尺度之 中的至少一個(gè)，確定用于對(duì)所述圖案進(jìn)行編碼的第一量化參數(shù)。
10. -種裝置（500,600)，包括用于根據(jù)權(quán)利要求1至9產(chǎn)生或解碼表示3D模型的比 特流的部件。
11. 一種計(jì)算機(jī)可讀取的存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)用于根據(jù)權(quán)利要求1至9產(chǎn)生或解碼比特 流的指令。
12. -種計(jì)算機(jī)可讀取的存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)根據(jù)權(quán)利要求1至9產(chǎn)生的比特流。
【文檔編號(hào)】G06T9/00GK104303210SQ201280073273
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2012年12月29日 優(yōu)先權(quán)日:2012年4月19日
【發(fā)明者】蔡康穎, 江文斐, 田疆 申請(qǐng)人:湯姆遜許可公司