编码3D网格模型法线的方法、解码3D网格模型法线的方法、编码器和解码器技术

一种用于编码3D网格模型的也已知为法线分量的顶点取向的方法，包括：对法线分量进行第一聚类，对于每个第一聚类确定其多数元素所属的球扇区，将法线分量映射到预定义扇区，将预定义扇区中的法线分量再聚类为第二聚类，确定第二聚类的预测符，并且通过其残差、对于其预测符的参考以及指示执行哪些所述镜像映射操作的数据来编码法线分量。通过将球体划分为m个相等的球形分段并且将每个所述球形分段划分为n个相等的扇区来获得球扇区。用于扇区映射的第一聚类以及用于预测编码的第二聚类产生改进的压缩率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及编码和解码3D网格模型的法线。具体地，本专利技术涉及编码该法线的方法以及解码该法线的方法、对应的编码器和解码器以及，编码的3D模型。
技术介绍
3D网格模型通常包括三角形，每个三角形由相关联的位置、颜色以及法线分量表示。其三个角或者顶点的浮点坐标给出该位置。每个顶点具有也是浮点值的相关联的法线分量。法线分量给出空间顶点取向。在压缩这样的3D网格模型中，分别压缩位置、颜色以及法线分量的每个。[D95]1描述了这样的压缩。在[D95]中，单位法线的端点位于其上的法线球体被划分为八个八分圆(octant),并且每个八分圆由六个六分圆(sextant)组成。进一步子划分六分圆，借助1/48球体上的法线参考法线。然而，[D95]中给出的方法仅仅 适合于当球平均地分布模型法线时。基于观察到通常不均匀地分布3D网格模型的法线，[DYH02]2提出用于改进压缩的k均值聚类(cluster)。然而，在该方法中，聚类的数量k是固定的。此外，事先决定k通常是困难的任务。另外，诸如法线编码参数化之类的[D95]中可获得的优点在[DYK02]中不再可获得。复杂3D网格模型由若干分量组成，其称为连接分量。这些在SBMOl3中定义如下。如果两个多边形共享边缘则它们是相邻多边形。如果有相邻多变形序列，在多变形Pi和Pj之间存在路径。网格模型0的子集O。在O。中的任何两个多边形之间存在路径的情况下称作连接分量。这样的网格模型称作多连接模型。另外，对于多连接模型，有效地压缩方案可以发现重复特征并且然后压缩变换(transformation)数据。取向是变换数据的重要部分之一。
技术实现思路
在很多3D模型中，法线是不均匀分布的。因此，它们应该被分类为可变数量的聚类。有效的法线压缩方法对于实际模型是期望的，实际模型包括以下情况法线在可变数量的聚类中分布。本专利技术提供一种用以压缩大量3D工程模型的连接分量的取向的高效方法。我们的压缩方法组合映射操作和聚类的能力，特别是k均值聚类。在一个方面中，一种用于编码3D网格模型的也已知为法线分量的顶点取向的方法，包括对法线分量进行第一聚类，对于每个第一聚类确定其多数元素所属的球扇区，将法线分量映射到预定义扇区，将预定义扇区中的法线分量再聚类为第二聚类，确定第二聚类的预测符，并且通过其残差、对于其预测符的参考以及指示执行哪些所述镜像映射操作的数据来编码法线分量。通过将球体划分为m个相等的球形分段并且将每个所述球形分段划分为n个相等的扇区来获得球扇区。用于扇区映射的第一聚类以及用于预测编码的第二聚类产生改进的压缩率。理论上，本专利技术的方面是在编码法线中，执行法线的第一聚类，然后将聚类映射到单位球体的预定义扇区，并且在结果上执行第二聚类，第一聚类的目的是优化映射操作，以及第二聚类的目的是优化法线的预测编码。根据本专利技术的一个方面，一种用于编码3D网格模型的法线分量的方法，其中，法线分量可由其在单位球体上的位置定义，该方法包括以下步骤:聚类3D网格模型的法线分量，其中获得一个或者多个第一聚类并且 每个法线分量是至少一个所述第一聚类的元素；对于每个第一聚类的法线分量确定其多数元素所属的球扇区，其中通过将球体划分为m个相等的球形分段并且将每个所述球形分段划分为n个相等的扇区可获得球扇区；将根据确定不在预定义的所述扇区的法线分量映射到预定义的扇区；再聚类法线分量，其中获得一个或者多个第二聚类并且每个法线分量是至少一个所述第二聚类的元素；量化法线分量；对于每个所述第二聚类确定代表预测符元素；对于法线分量确定残差，残差是法线分量和其对应预测符元素之间的差；以及通过其残差、对于其预测符元素的参考和指示执行哪些所述镜像映射操作的数据来编码法线分量。一般地，映射包括多达int (Iog2 (m) +Iog2 (n) +1)个镜像映射操作。根据本专利技术的一个方面，一种用于从编码比特流解码3D网格模型的法线分量的方法，其中通过法线分量在单位球体上的位置可定义该法线分量，该方法包括以下步骤从编码的比特流提取是预测符的法线分量的数据，并且对于预测符提取标识符；从编码的比特流提取与编码的法线分量有关的数据，该数据包含残差数据、预测符标识数据以及映射数据，该映射数据指示是否要对于编码法线分量执行多个预定义镜像映射操作的每个；以及解码法线分量，其中根据所述预测符标识数据向预测符添加残差数据，并且根据所述预定义镜像映射操作映射作为结果的法线分量。在解码方法的一个实施例中，映射数据包括对于法线分量的聚类标识数据以及对于每个聚类的聚类映射数据。聚类标识数据将法线分量与聚类相关联。聚类映射数据与特定聚类有关并且指示是否要对于与该特定聚类相关联的法线元素执行多个预定义镜像映射操作的每个。根据本专利技术的一个方面，一种用于编码3D网格模型的法线分量的装置，其中，法线分量可由其在单位球体上的位置定义，该装置包括以下部件第一聚类部件，用于聚类3D网格模型的法线分量，其中获得一个或者多个第一聚类并且每个法线分量是至少一个所述第一聚类的元素；确定部件，用于对于每个第一聚类的法线分量确定其多数元素所属的球扇区，其中通过将球体划分为m个相等的球形分段并且将每个所述球形分段划分为n个相等的扇区可获得球扇区；映射部件，用于将根据确定不在预定义的所述扇区的法线分量映射到预定义的扇区；第二聚类部件，用于再聚类法线分量，其中获得一个或者多个第二聚类并且每个法线分量是至少一个所述第二聚类的元素；量化器，用于量化法线分量；预测编码器，对于每个所述第二聚类确定代表预测符元素并且对于法线分量确定残差，其中，残差是法线分量和其对应预测符元素之间的差；以及编码器，用于通过其残差、对于其预测符元素的参考和指示执行哪些所述镜像映射操作的数据来编码法线分量。此外，后面可以使用熵编码器。根据本专利技术的一个方面，一种用于从编码比特流解码3D网格模型的法线分量的装置，其中通过法线分量在单位球体上的位置可定义该法线分量，该装置包括第一提取部件，用于从编码的比特流提取是预测符的法线分量的数据；以及第二提取部件，用于对于预测符提取标识符；第三提取部件，用于从编码的比特流提取与编码的法线分量有关的数据，该数据包含残差数据、预测符标识数据以及映射数据，该映射数据指示是否要对于编码法线分量执行多个预定义镜像映射操作的每个；以及解码部件，用于解码法线分量，其中根据所述预测符标识数据向预测符添加残差数据，并且根据所述预定义镜像映射操作映射作为结果的法线分量。在用于解码的装置的一个实施例中，该装置包括用于从映射数据提取法线分量的聚类标识数据以及每个聚类的聚类映射数据的部件。 聚类标识数据将法线分量与聚类相关联。聚类映射数据与特定聚类有关并且指示是否要对于与该特定聚类相关联的法线元素执行多个预定义镜像映射操作的每个。在该实施例中，用于解码的装置还包括用于根据预定义镜像映射操作映射法线分量的映射部件。根据本专利技术的一个方面，一种数据结构包括3D网格模型的顶点数据以及编码的顶点取向数据，其中编码的顶点取向数据包括至少一个预测符、与该预测符相关联的标识符、以及与编码的顶点取向有关的数据，以及其中与编码的顶点取向有关的数据包括残差数据、预测符标识数据、以及映射数据，该映射数据指示是否要对于解码编码的顶点取向执行多个预定义本文档来自技高网...

【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3D网格模型的法线分量的方法，其中，法线分量可由其在单位球体上的位置定义，该方法包括以下步骤 -聚类3D网格模型的法线分量，其中获得一个或者多个第一聚类并且每个法线分量是至少一个所述第一聚类的元素； -对于每个第一聚类的法线分量确定其多数元素所属的球扇区，其中通过将球体划分为m个相等的球形分段并且将每个所述球形分段划分为n个相等的扇区可获得球扇区； -将根据确定不在预定义的所述扇区的法线分量映射到预定义的扇区，其中映射包括多达int (Iog2 (m)+Iog2 (n)+l)个镜像映射操作； -再聚类法线分量，其中获得一个或者多个第二聚类并且每个法线分量是至少一个所述第二聚类的元素； -量化法线分量； -对于每个所述第二聚类确定代表预测符元素； -对于法线分量确定残差，残差是法线分量和其对应预测符元素之间的差；以及 -通过其残差、对于其预测符元素的参考和指示执行哪些所述镜像映射操作的数据来编码法线分量。2.根据权利要求I所述的方法，其中，第一和/或第二聚类操作使用自适应k均值聚类3.根据权利要求I至2中任一项所述的方法，其中，m=8并且n=6，以及所述球形分段是球形二角形。4.根据权利要求I至3中任一项所述的方法，其中，还包括在所述映射之后的旋转3D网格模型的步骤，使得映射的第一聚类的更多元素位于所述预定义的扇区中。5.根据权利要求I至4中任一项所述的方法，其中，第二聚类的所述代表预测符元素是所述法线分量之一。6.根据权利要求I至5中任一项所述的方法，其中，指示执行哪些所述镜像映射操作的数据包括标识法线分量属于哪个第一聚类的数据，以及指示对于该第一聚类执行哪些所述镜像映射操作的映射指示数据。7.根据权利要求I至5中任一项所述的方法，其中，指示执行哪些所述镜像映射操作的数据包括定义将球体划分为m个相等球形分段以及将每个所述球形分段划分为n个相等的扇区的数据。8.一种用于从编码比...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡康颖，李伟伟，陈志波，
申请(专利权)人：汤姆森特许公司，
类型：发明
国别省市：