几何点云压缩中的平面和方位角模式制造技术

一种用于编码点云数据的设备，该设备包括：存储器，用于存储点云数据；以及耦合到所述存储器并且在电路中实施的一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为：确定节点的水平平面位置，其中所述水平平面位置指示垂直于坐标系的第一轴的单个平面的位置，其中所述第一轴是水平轴；从由8个上下文组成的多个上下文中确定所述节点的所述水平平面位置的上下文；以及使用所确定的上下文对指示所述水平平面位置的语法元素执行算术编码。面位置的语法元素执行算术编码。面位置的语法元素执行算术编码。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】几何点云压缩中的平面和方位角模式
[0001]本申请要求于2021年6月17日提交的美国专利申请17/350,603、于2020年6月22日提交的美国临时专利申请63/042,432和于2020年6月30日提交的美国临时专利申请63/046,512的优先权，这些申请的全部内容通过引用并入本文中。


[0002]本公开涉及点云编码和解码。

技术介绍

[0003]点云是三维空间中的点的集合。这些点可以对应于三维空间内对象上的点。因此，点云可以用来表示三维空间的物理内容。点云在很多情况下都有用处。例如，点云可以在自主车辆的上下文中用于表示道路上的对象的位置。在另一示例中，点云可以在表示环境的物理内容的上下文中使用，以便在增强现实(AR)或混合现实(MR)应用中定位虚拟对象。点云压缩是对点云数据进行编码和解码的过程。点云数据包括表示点云的数据。对点云数据进行编码可以减少存储和传输点云数据所需的数据量。

技术实现思路

[0004]总的来说，本公开描述了可以简化三维图形(3DG)组在运动图像专家组(MPEG)内开发的几何点云压缩(GPCC)标准中的平面模式和方位角模式的技术。更具体地，用于确定用于指示平面位置和点偏移的语法元素的算术译码的上下文的现有过程是复杂的。这种复杂性可能增加硬件实施成本，并且可能减慢编码和解码点云数据的过程。本公开的技术可以解决这个技术问题。如本文所描述，数量减少的上下文可用于平面位置语法元素和点偏移语法元素的算术译码。这可以降低硬件实施成本和/或加速编码和解码点云数据的过程。/>[0005]在一个示例中，本公开描述了一种用于编码点云数据的设备，该设备包括：存储器，用于存储所述点云数据；以及耦合到所述存储器并且在电路中实施的一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为：确定节点的被占用的子节点形成垂直于坐标系的第一轴的单个平面，其中，所述第一轴是水平轴，并且所述被占用的子节点包含由所述点云数据表示的点；确定所述节点的水平平面位置，其中，所述水平平面位置指示垂直于所述坐标系的所述第一轴的所述单个平面的位置；从由8个上下文组成的多个上下文中确定所述节点的所述水平平面位置的上下文；以及使用所确定的上下文对指示所述水平平面位置的语法元素执行算术编码。
[0006]在另一示例中，本公开描述了一种用于解码点云数据的设备，该设备包括：存储器，用于存储所述点云数据；以及耦合到所述存储器并且在电路中实施的一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为：确定节点的被占用的子节点形成垂直于坐标系的第一轴的单个平面，其中，所述第一轴是水平轴，并且所述被占用的子节点包含由所述点云数据表示的点；从由8个上下文组成的多个上下文中确定所述节点的水平平面位置的上下文，其中，所述水平平面位置指示垂直于所述坐标系的所述第一轴的所述单个平面的位置；以
及使用所确定的上下文对指示所述水平平面位置的语法元素执行算术解码。
[0007]在另一示例中，本公开描述了一种用于编码点云数据的方法，该方法包括：确定节点的被占用的子节点形成垂直于坐标系的第一轴的单个平面，其中，所述第一轴是水平轴，并且所述被占用的子节点包含由所述点云数据表示的点；确定所述节点的水平平面位置，其中，所述水平平面位置指示垂直于所述坐标系的所述第一轴的所述单个平面的位置；从由8个上下文组成的多个上下文中确定所述节点的所述水平平面位置的上下文；以及使用所确定的上下文对指示所述水平平面位置的语法元素执行算术编码。
[0008]在另一示例中，本公开描述了一种用于解码点云数据的方法，该方法包括：确定节点的被占用的子节点形成垂直于坐标系的第一轴的单个平面，其中，所述第一轴是水平轴，并且所述被占用的子节点包含由所述点云数据表示的点；从由8个上下文组成的多个上下文中确定所述节点的水平平面位置的上下文，其中，所述水平平面位置指示垂直于所述坐标系的所述第一轴的所述单个平面的位置；以及使用所确定的上下文对指示所述水平平面位置的语法元素执行算术解码。
[0009]在附图和以下描述中阐述了一个或多个示例的细节。根据说明书、附图和权利要求，其他特征、目的和优点将是显而易见的。
附图说明
[0010]图1是示出可以执行本公开的技术的示例编码和解码系统的框图。
[0011]图2是示出示例几何点云压缩(G
‑
PCC)编码器的框图。
[0012]图3是示出示例G
‑
PCC解码器的框图。
[0013]图4是示出垂直方向上的示例平面占用的概念图。
[0014]图5是示出第一水平方向上的示例平面占用的概念图。
[0015]图6是示出第二水平方向上的示例平面占用的概念图。
[0016]图7是描绘在方位角平面译码模式的上下文推导中使用的角度的示例定义的概念图，其中示出了planarX。
[0017]图8是描绘在方位角模式的上下文推导中使用的角度的示例定义的概念图，其中示出了y推断的直接译码模式(IDCM)。
[0018]图9是根据本公开的一种或多种技术的用于编码点云数据的示例方法的流程图。
[0019]图10是根据本公开的一种或多种技术的用于解码点云数据的示例方法的流程图。
[0020]图11是示出可以与本公开的一种或多种技术一起使用的示例测距系统的概念图。
[0021]图12是示出其中可以使用本公开的一种或多种技术的基于车辆的示例场景的概念图。
[0022]图13是示出其中可以使用本公开的一种或多种技术的示例扩展现实系统的概念图。
[0023]图14是示出其中可以使用本公开的一种或多种技术的示例移动设备系统的概念图。
具体实施方式
[0024]点云是三维(3D)空间中的点的集合。点云数据可以包括表示点云的全部或一些数
据。基于几何的点云压缩(G
‑
PCC)是一种用于减少编码或存储点云所需数据量的方法。作为对点云进行编码的一部分，G
‑
PCC编码器可以生成八叉树。八叉树的每个节点对应于一个长方体空间。为了便于解释，在一些情况下，本公开可以互换地指代节点和对应于该节点的长方体空间。八叉树的节点可以具有零个或八个子节点。在其他示例中，可以根据其他树结构将节点划分为子节点。父节点的子节点对应于与父节点对应的长方体内的相等大小的长方体。可以相对于与包含这些点的长方体对应的节点来信令通知点云的各个点的位置。如果节点不包含点云的任何点，则称该节点未被占用。如果该节点未被占用，则可能没有必要信令通知关于该节点的附加数据。相反，如果节点包含点云的一个或多个点，则称该节点被占用。
[0025]平面模式是一种可以改进八叉树中哪些节点被占用的编码或信令通知的技术。当节点的所有被占用的子节点都与平面相邻并且在该平面的与增加与该平面正交的维度的坐标值相关联的一侧时，可以使用平面模式。换句话说，节点的被占用的子节点形成垂直于坐标系的轴的单个平面。例如，当节点的所有被占用的子节点都在穿过该节点的中心点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于编码点云数据的设备，所述设备包括：存储器，用于存储所述点云数据；以及耦合到所述存储器并且在电路中实施的一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为：确定节点的被占用的子节点形成垂直于坐标系的第一轴的单个平面，其中所述第一轴是水平轴，并且所述被占用的子节点包含由所述点云数据表示的点；确定所述节点的水平平面位置，其中所述水平平面位置指示垂直于所述坐标系的所述第一轴的所述单个平面的位置；从由8个上下文组成的多个上下文中确定所述节点的所述水平平面位置的上下文；并且使用所确定的上下文对指示所述水平平面位置的语法元素执行算术编码。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述一个或多个处理器被配置为，作为确定所述节点的所述水平平面位置的所述上下文的一部分：将第一轴位置确定为所述节点的原点的第一轴坐标与所述坐标系的原点的第一轴坐标之间的差；将第二轴位置确定为所述节点的所述原点的第二轴坐标与所述坐标系的所述原点的第二轴坐标之间的差；将第一角度确定为节点原点角度与激光角度之间的差，其中：所述节点原点角度是从所述坐标系的所述原点穿过所述节点的所述原点的直线相对于所述坐标系的所述第一轴的角度，并且所述激光角度是源自所述坐标系的所述原点的可应用激光相对于所述第一轴的角度，其中所述可应用激光是离所述节点最近的激光；将第二角度确定为节点中心角度和所述激光角度之间的差，其中所述节点中心角度是从所述坐标系的所述原点穿过所述节点的中心点的直线相对于所述坐标系的所述第一轴的角度；取决于所述第一角度和所述第二角度都是非负的或所述第一角度和所述第二角度都是负的，将方位角上下文值设置为2或0；将所述第一角度设置为所述第一角度的绝对值；将所述第二角度设置为所述第二角度的绝对值；基于所述第一角度大于所述第二角度：将所述方位角上下文值递增1；将临时值设置为所述第一角度；将所述第一角度设置为所述第二角度；并且将所述第二角度设置为所述临时值；基于所述第二角度大于移位值，将所述方位角上下文值递增4，其中所述移位值等于所述第一角度左移2；基于所述第一轴位置的绝对值小于或等于所述第二轴位置的绝对值，将第一轴方位角上下文值设置为上下文角度值；基于所述第一轴位置的所述绝对值大于所述第二轴位置的所述绝对值，将第二轴方位
角上下文值设置为所述上下文角度值；并且基于所述第一轴方位角上下文值或所述第二轴方位角上下文值来确定所述上下文。3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述一个或多个处理器被配置为基于确定所述节点的所述被占用的子节点形成垂直于所述第一轴的所述平面，省略对所述节点的不在垂直于所述第一轴的所述平面中的子节点的编码。4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述上下文是第一上下文，所述多个上下文是多个第一上下文，并且所述一个或多个处理器还被配置为：将第一角度确定为节点原点角度与激光角度之间的差，其中：所述节点原点角度是从所述坐标系的原点穿过所述节点的原点的直线相对于所述坐标系的所述第一轴的角度，并且所述激光角度是源自所述坐标系的所述原点的可应用激光相对于所述第一轴的角度，其中所述可应用激光是离所述节点最近的激光；将第二角度确定为节点中心角度和所述激光角度之间的差，其中所述节点中心角度是从所述坐标系的所述原点穿过所述节点的中心点的直线相对于所述坐标系的所述第一轴的角度；取决于所述第一角度和所述第二角度都是非负的或所述第一角度和所述第二角度都是负的，将上下文值设置为2或0；将所述第一角度设置为所述第一角度的绝对值；将所述第二角度设置为所述第二角度的绝对值；基于所述第一角度大于所述第二角度：将所述方位角上下文值递增1；将临时值设置为所述第一角度；将所述第一角度设置为所述第二角度；并且将所述第二角度设置为所述临时值；基于所述第二角度大于移位值，将所述方位角上下文值递增4，其中所述移位值等于所述第一角度左移1；基于所述方位角上下文值从多个第二上下文中确定第二上下文，其中所述多个第二上下文由8个上下文组成；并且使用所确定的上下文对点偏移的一个或多个比特执行算术编码，其中所述点偏移是所述节点的点相对于所述节点的所述原点的第一轴坐标。5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述节点是第一节点，所述上下文是第一上下文，所述多个上下文是多个第一上下文，所述单个平面是第一单个平面，角度平面译码模式和方位角平面译码模式对于第二节点被禁用，并且所述一个或多个处理器还被配置为：确定等于所述第一轴的轴索引的上下文索引，而不管相邻节点的占用或所述节点的位置与具有所述第一轴的相同轴位置值的最近节点的位置之间的曼哈顿距离，并且不管使用缓冲器跟踪最近节点是否在译码平面模式标志和平面位置的过程中被使用，其中所述第一轴的所述轴位置值指示所述节点的第一轴坐标的14个最低有效位；并且使用由所述上下文索引指示的上下文对所述第一轴的平面标志执行算术编码，其中所述平面标志指示所述第二节点的子节点形成垂直于所述坐标系的所述第一轴的第二单个
平面，并且由所述上下文索引指示的所述上下文在不同于所述多个第一上下文的多个第二上下文中。6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述一个或多个处理器还被配置为生成所述点云数据。7.根据权利要求6所述的设备，其中所述一个或多个处理器被配置为，作为生成所述点云数据的一部分，基于来自LIDAR装置的信号生成所述点云数据。8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述设备是移动电话、平板计算机、车辆或扩展现实设备中的一个。9.根据权利要求1所述的设备，其中，所述设备包括接口，所述接口被配置为传输经编码的点云数据。10.一种用于解码点云数据的设备，所述设备包括：存储器，用于存储所述点云数据；以及耦合到所述存储器并且在电路中实施的一个或多个处理器，所述一个或多个处理器被配置为：确定节点的被占用的子节点形成垂直于坐标系的第一轴的单个平面，其中所述第一轴是水平轴，并且所述被占用的子节点包含由所述点云数据表示的点；从由8个上下文组成的多个上下文中确定所述节点的水平平面位置的上下文，其中所述水平平面位置指示垂直于所述坐标系的所述第一轴的所述单个平面的位置；并且使用所确定的上下文对指示所述水平平面位置的语法元素执行算术解码。11.根据权利要求10所述的设备，其中，所述一个或多个处理器被配置为，作为确定所述节点的所述水平平面位置的所述上下文的一部分：将第一轴位置确定为所述节点的原点的第一轴坐标与所述坐标系的原点的第一轴坐标之间的差；将第二轴位置确定为所述节点的所述原点的第二轴坐标与所述坐标系的所述原点的第二轴坐标之间的差；将第一角度确定为节点原点角度与激光角度之间的差，其中：所述节点原点角度是从所述坐标系的所述原点穿过所述节点的所述原点的直线相对于所述坐标系的所述第一轴的角度，并且所述激光角度是源自所述坐标系的所述原点的可应用激光相对于所述第一轴的角度，其中所述可应用激光是离所述节点最近的激光；将第二角度确定为节点中心角度和所述激光角度之间的差，其中所述节点中心角度是从所述坐标系的所述原点穿过所述节点的中心点的直线相对于所述坐标系的所述第一轴的角度；取决于所述第一角度和所述第二角度都是非负的或所述第一角度和所述第二角度都是负的，将方位角上下文值设置为2或0；将所述第一角度设置为所述第一角度的绝对值；将所述第二角度设置为所述第二角度的绝对值；基于所述第一角度大于所述第二角度：将所述方位角上下文值递增1；
将临时值设置为所述第一角度；将所述第一角度设置为所述第二角度；并且将所述第二角度设置为所述临时值；基于所述第二角度大于移位值，将所述方位角上下文值递增4，其中所述移位值等于所述第一角度左移2；基于所述第一轴位置的绝对值小于或等于所述第二轴位置的绝对值，将第一轴方位角上下文值设置为上下文角度值；基于所述第一轴位置的所述绝对值大于所述第二轴位置的所述绝对值，将第二轴方位角上下文值设置为所述上下文角度值；基于所述第一轴方位角上下文值或所述第二轴方位角上下文值来确定所述上下文。12.根据权利要求10所述的设备，其中，所述一个或多个处理器被配置为基于确定所述节点的所述被占用的子节点形成垂直于所述第一轴的所述平面，省略对所述节点的不在垂直于所述第一轴的所述平面中的子节点的解码。13.根据权利要求10所述的设备，其中，所述上下文是第一上下文，所述多个上下文是多个第一上下文，并且所述一个或多个处理器还被配置为：将第一角度确定为节点原点角度与激光角度之间的差，其中：所述节点原点角度是从所述坐标系的原点穿过所述节点的原点的直线相对于所述坐标系的所述第一轴的角度，并且所述激光角度是源自所述坐标系的所述原点的可应用激光相对于所述第一轴的角度，其中所述可应用激光是离所述节点最近的激光；将第二角度确定为节点中心角度和所述激光角度之间的差，其中所述节点中心角度是从所述坐标系的所述原点穿过所述节点的中心点的直线相对于所述坐标系的所述第一轴的角度；取决于所述第一角度和所述第二角度都是非负的或所述第一角度和所述第二角度都是负的，将方位角上下文值设置为2或0；将所述第一角度设置为所述第一角度的绝对值；将所述第二角度设置为所述第二角度的绝对值；基于所述第一角度大于所述第二角度：将所述方位角上下文值递增1；将临时值设置为所述第一角度；将所述第一角度设置为所述第二角度；并且将所述第二角度设置为所述临时值；基于所述第二角度大于移位值，将所述方位角上下文值递增4，其中所述移位值等于所述第一角度左移1；基于所述方位角上下文值从多个第二上下文中确定第二上下文，其中所述多个第二上下文由8个上下文组成；并且使用所确定的上下文对水平轴点偏移的一个或多个比特执行算术解码，其中所述点偏移是所述节点的点相对于所述节点的所述原点的第一轴坐标。14.根据权利要求13所述的设备，
其中所述一个或多个处理器还被配置为重构所述点云数据，并且其中所述一个或多个处理器被配置为，作为重构所述点云数据的一部分，基于所述水平轴点偏移确定所述节点的所述点的位置。15.根据权利要求10所述的设备，其中，所述节点是第一节点，所述上下文是第一上下文，所述多个上下文是多个第一上下文，所述单个平面是第一单个平面，角度平面译码模式和方位角平面译码模式对于第二节点被禁用，并且所述一个或多个处理器还被配置为：确定等于所述第一轴的轴索引的上下文索引，而不管相邻节点的占用或所述节点的位置与具有所述第一轴的相同轴位置值的最近节点的位置之间的曼哈顿距离，并且不管使用缓冲器跟踪最近节点是否在译码平面模式标志和平面位置的过程中被使用，所述第一轴的所述轴位置值指示所述节点的第一轴坐标的14个最低有效位；并且使用由所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：G范德奥韦拉，B雷，AK拉马苏布拉马尼安，M卡尔切维茨，
申请(专利权)人：高通股份有限公司，
类型：发明
国别省市：