用于定向内插器节点的编码装置和方法制造方法及图纸

提供一个用于一个定向内插器节点的编码装置和方法。用于定向内插器节点的该编码装置提供关于３维空间的一个目标的旋转信息，包括指示出现旋转和平移运动的一个时间点的“关键字信息”和指示对应于该时间点的旋转位置的“关键字值信息”。一个在该编码处理中使用的预测编码装置，用于压缩该关键字和关键字值信息的信息量。因此，在预测编码方法的信息量压缩方法中编码一个输入定向内插器节点时，改进编码的效率，并且能够校正由于有损编码的编码误差而引起的反向旋转。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及复合图像编码，尤其涉及。
技术介绍
MPEG-4用于场景的二进制格式(BIFS)支持关键帧型动画技术，该动画技术使用由场数据组成的一个内插器节点，其中的动画信息被表示成一个关键字和关键字值。该关键帧对应于电脑动画中的一个基础场景。在该关键帧方法中，为了提供平滑的动画，需要在大量关键字和关键字值数据中进行分段线性内插。由于这种特性，MPEG-4 BIFS通过在每一内插器节点中量化场数据，然后压缩该数据而改进数据传输效率。一种使用一个目标的旋转信息的内插法以旋转轴和一个旋转角表示旋转信息。象虚拟现实模型语言(VRML)那样，该MPEG-4 BIFS支持旋转信息，通过定向内插器节点以如上所述的旋转轴和旋转角表示该旋转信息。即，使用用于表示旋转轴和角度的一个角度位移表达式，该定向内插器节点表示旋转信息并且提供该旋转信息作为关键字值。当关键字值数据表示对应一个内插特性的平滑动画时，在连续关键字值组当中的差值的分布是紧凑的。由于具有线性内插特征数据组具有在相邻数据组之间的高相关性，所以使用一种利用在相邻数据组之间的差值的差分编码方法是有效率的。在MPEG-4BIFS中，两个有代表性的方法被用于编码场数据，该场数据由定向内插器节点的一个关键字和关键字值表示并且将被处理一种方法不使用差分脉冲编码调制(DPCM)的方法和一种使用该DPCM的方法。首先，在不使用DPCM的方法中，只相对于将被编码数据的关键字和关键字值执行量化。因此，由于不考虑将被编码的数据的唯一特征，所以该方法效率低。现在将简要说明不使用该DPCM的方法。定向内插器节点的场数据被输入并且该场数据的关键字值被转换成一个四元数空间中的值。随后，调节该关键字或关键字值的数据精度并且量化该关键字和关键字值。随后该量化的场数据被作为二进制格式数据输出。随后，为了检验该量化结果，通过反向量化把输出的二进制格式数据还原为场数据，并且每一恢复的四元数值被映射到由旋转轴和旋转角形成的一个关键字值格式。随后，还原的该定向结点的场数据被存储并且输出到一个屏幕。而且，使用该数据，测量一个量化误差的可视失真。该失真可由下面方程式1度量D=((Σi=0i<N|ϵi|)/N)2=((Σi=0i<N|Qi-Q~i|)/N)2-----(1)]]>其中，N表示场数据的数量，εi表示在此刻将被编码的一个值(Qi)和还原值 之间的差值。随后，使用DCPM的方法考虑在连续数据组中的关系，因此能够把编码效率提到比不使用DCPM的方法更高。现在简要说明两个方法之间的差别。在使用该DCPM的方法中，在量化前计算先前还原的关键字值和将被此刻编码的值之间的差值。并且量化该差值。由此，出现在此变异中的特征在一定程度上改进了编码效率。附图说明图1是用于说明DPCM的一般原理的方框图。DPCM单元100使用一个加法器102计算将在此刻被编码的值(Qi)和还原值 之间的差值(Ei)。计算的值在量化器120中量化。量化值 送到目标单元和一个反向量化器140，由其把该董化值 反向量化 然而，在通过球面线性内插在连续关键字值之间作内插的该定向内插器中，图1所示的该DPCM方法不会有高效率。当分析确定一个目标的旋转位置的关键字值时，在一个四元数空间中可见这种情形。确定在一3维空间上的一个目标的旋转位置的一个关键字值(q)被表示成旋转轴和旋转角的组合。在下面方程式2中，方程式(aa)示出定向内插器表示一个关键字值的方式，方程式(bb)是用于把该关键字值转换成一个四元数的方程式。(aa)(r→,θ)=(nx,ny,nz,θ)-------(0≤θ≤π)]]>(bb)q=(cosθ2,nx||n||sinθ2,ny||n||sinθ2,nz||n||sinθ2)---(2)]]>如方程式(bb)所示，如果在四元数空间上的两个四元数的旋转轴矢量和旋转角具有相同的绝对值，则该两个四元数相同。这在物理方面意味着两个旋转变换相同并且影响一个旋转变换的因素是该旋转轴方向和旋转角，而不是该旋转轴矢量。因此，表示一个目标的旋转变换的四元数表达式成功地表示影响该旋转变换的因素的该旋转轴方向和旋转角。同时，其中方程式(aa)被用于计算指示在旋转变换的关键字值之间的时间差值的图1的DPCM方法顾及到在旋转轴矢量之间的差，因此没有示出在旋转轴方向中的改变相对于时间变化的相关性，并且编码效率被降低。同时，由于具有线性内插特征的数据组在相邻数据组之间具有高相关性，所以可以使用一个预测编码方法。在该预测编码方法中，根据在前输入的相邻信息，预测此刻输入并且将要被编码的信息。随即，通过获得在该预测值和输入值之间的差值，即一个预测误差，编码在比刻将要被编码的信息。现解释在该已有技术的DPCM方法中的一个差分四元数计算。首先，计算在一个先前还原值和此刻将要被编码值之间的一个差分旋转值。计算的差分旋转值被量化，随后被可变长度编码。同时，量化差分旋转值被反向量化，并且在一个四元数相乘运算中与先前还原值相乘。由此，获得对应于此刻被编码值的一个恢复值，并且在编码随后输入的信号时使用。用于获得一个差分四元数的方法中包括一个方法，通过在四元数因数之间的相减获得一个差分四元数，其中每一四元数由四个成分组成；以及一个方法，其中获得两个四元数之间的一个旋转差值，并且用作一个差分值。首先，其中通过相减而获得一个差分值的方法使用下面方程式Q~=Q-Q^=(q0-q^0,q1-q^1,q2-q^2,q3-q^3)T]]>但是，根据该方法，没有示出一个四元数值的特征，即没有示出由旋转运动表明的物理含意，使得很可能由于出现在编码中的编码误差而出现一个旋转位置误差。为了解决此问题，一种旋转差值可以用作一个差分四元数值。在此情况中，假定当前输入值是Q＝(q0，q1，q2，q3)T，而先前还原值是 则通过下面方程式获得一个差分四元数值Q~=Q(Q^)*]]>因为如此，在执行定向内插器节点编码过程中，当考虑在连续四元数值之间的高相关性时，在通过使用一个先前还原值的获得对应于输入旋转信息的一个差分四元数值以后执行量化并且可变长度编码的方法中，如果此刻输入的一个值能够通过一个正确的预测方法预测的话，则该方法能够缩小差分四元数值的分布。因此，本方法通过改进量化和可变长度编码的效率而改进信息压缩效率。本专利技术概要为了解决上述问题，本专利技术的第一目标是提供用于一个定向内插器节点的编码装置和方法，其中使用旋转差分矩阵转换而通过自适应DPCM处理编码一个定向内插器节点的场数据，消除时域中的数据冗余性，消除通过附加算术编码量化的符号之间的比特冗余性，以及消除各种成分的附加信息，以反映一个四元数空间中的转动和平移运动的物理特征，以便改进数据传输的效率并且更客观地测量可视质量失真的程度。本专利技术的第二目标是提供用于一个定向内插器节点的编码装置和方法，其中在使用一本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于一个定向内插器节点的编码装置，提供目标在一个３维空间上的旋转信息，该编码装置包括：一个差分调制处理单元，用于通过把具有关键字和关键字值的场数据的关键字值转换成一个四元数空间，然后旋转差分转换该四元数空间来执行差分脉冲编码调制（ＤＰＣ Ｍ）；一个量化单元，用于量化经ＤＰＣＭ处理的关键字值数据并且输出该量化的关键字值数据；一个可变长度编码单元，用于可变长度编码该量化的差分关键字值数据；一个反向量化单元，用于反向量化该量化的差分关键字值数据，并且输出该反向量化的差 分关键字值数据；一个四元数乘法单元，用于执行该反向量化的差分关键字值数据的四元数乘法，并且将该四元数乘积的结果与先前差分关键字值相乘，以便产生一个解码关键字值；一个延迟单元，用于延迟该四元数乘法单元的输出；和一个能接收延迟输出的 具有预测级控制功能的预测单元，预测将要被随后编码的一个输入值，并且可变地控制该预测级。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：金成珍，金道均，郑锡润，禹相玉，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]