用于基于重复结构探索的三维模型压缩的方法及装置制造方法
【专利摘要】可以使用“图案-实例”表示对3D模型进行建模，其中，可以将实例成分表示为图案的变换(例如，旋转、平移和缩放)。为了提高压缩效率，可以基于用于对对应的图案进行编码的量化参数确定实例的变换的旋转部分和平移部分的量化参数。具体地，可以根据实例的大小确定旋转部分的量化参数，并且可以根据平移的尺度确定平移部分的量化参数。也就是说，对于旋转部分，更大的实例可以使用更精细的量化参数。将量化参数确定为使得由压缩图案、变换的平移部分以及变换的旋转部分造成的量化误差在相似的水平。
【专利说明】用于基于重复结构探索的三维模型压缩的方法及装置 [0001] 相关申请
[0002] 本申请要求享有于2012年4月19日提交的国际专利申请第PCT/CN2012/074388 号的权益，通过引用将其并入本文。
【技术领域】
[0003] 本发明涉及用于产生表示3D模型的方法及装置，以及用于解码表示3D模型的方 法及装置。
【背景技术】
[0004] 在实际的应用中，很多3D模型由大量连通成分组成。如图1所示，这些多成分3D 模型通常包含多种变换的很多重复结构。
[0005] 已知利用输入模型中的重复结构的多成分3D模型的高效压缩算法。以多种位置、 取向和缩放因子探索3D模型的重复结构。然后，将3D模型组织成"图案-实例"表示。图 案用于表示对应的重复结构的代表性的几何形状。属于重复结构的成分被表示为对应图案 的实例，并且可以通过图案ID和变换信息（例如，反射、平移、旋转以及相对于图案的可能 的缩放）来表示。可以将实例变换信息组织成例如反射部分、平移部分、旋转部分以及相对 于图案的可能的缩放部分。可能有3D模型的一些成分不是重复的，其被称为独特成分。
[0006] K. Cai、W. Jiang 和 T. Luo 共同拥有的标题为 "System and method for error controllable repetitive structure discovery based compress ion，'的 PCT 申请（PCT/ CN2012/070877,律师案卷号PA120001)的教导（通过引用被具体地并入本文）公开了一 种方法和装置，用于识别3D模型中的重复结构以减少实例成分中的冗余，从而提高压缩效 率。
【发明内容】
[0007] 本原理提供了一种用于产生或解码表示3D模型的比特流的方法，包含以下步骤： 存取用于编码与3D模型相关联的图案的第一量化参数；确定所述图案的实例的尺度以及 所述图案的尺度，所述实例被表示为所述图案的变换；响应于所述第一量化参数、所述实例 的尺度以及所述图案的尺度，确定所述实例的变换的旋转部分的第二量化参数；以及，响应 于所述第二量化参数，对所述实例的变换的旋转部分执行编码或解码。本原理还提供了一 种用于执行这些步骤的装置。
[0008] 本原理还提供了一种计算机可读取的存储介质，其上存储用于根据上述方法产生 或解码比特流的指令。
[0009] 本原理还提供了一种计算机可读取的存储介质，其上存储根据上述方法产生的比 特流。
【专利附图】
【附图说明】
[0010] 图1示出具有大量连通成分和重复成分的示例性的3D模型；
[0011] 图2A示出图示图案的图例，图2B示出图示对应的实例和重建后的实例的图例，图 2C示出图示对应的实例以及具有旋转参数的重建误差的实例的图例；
[0012] 图3是图示根据本原理的实施例对3D模型的图案和实例进行编码的示例的流程 图；
[0013] 图4是图示根据本原理的实施例对3D模型的图案和实例进行解码的示例的流程 图；
[0014] 图5示出根据本原理的3D模型的示例性编码器；
[0015] 图6示出根据本原理的3D模型的示例性解码器；以及 [0016] 图7示出根据本原理的实施例的图示比特流结构的示例。
【具体实施方式】
[0017] 如图1所示，在3D模型中可能有很多重复结构。为了有效地对3D模型进行编码， 可以将重复结构组织成多个图案和实例，其中，可以例如使用图案ID和包含诸如平移、旋 转和缩放这样的信息的变换矩阵将实例表示为对应的图案的变换。
[0018] 在用图案ID和变换矩阵表示实例时，在压缩实例时将要压缩图案ID和变换矩阵。 因此，可以通过图案ID和解码后的变换矩阵重建实例，S卩，可以将实例重建为由图案ID指 示的解码后的图案的变换（从解码后的变换矩阵）。
[0019] 图2A和2B例示了 2D表示中的示例性成分，其中，成分210和220是图案，成分 230和250 (以实线的形式）是要压缩的原始实例，成分240和260 (以虚线的形式）是重建 后的实例。具体地，实例230和250可以分别表示为图案210和220的变换后的（亦即，经 旋转和平移的）版本。在图2B中，在原始实例和重建实例之间，存在由平移和旋转量化造 成的误差。出于例示的目的，在图2C中，提供了只带有旋转误差的实例270和280。
[0020] 在图2C的示例中，旋转的量化引入了大约5°的误差，造成原始实例和重建实例 之间的差异。在图2C中可以看到，虽然对于实例230和250,旋转误差（以角度度量）是相 似的，但是由旋转量化造成的顶点坐标误差（亦即，原始实例和重建实例之间的顶点移位， 例如在图2C中的从A到A"以及从B到B"）在两个实例之间显著不同，其中实例250具有 大得多的顶点坐标误差。因此，如果对不同大小的实例使用相同的量化，重建成分的质量可 能是不一致的，例如，较大的实例可能具有比较小的实例更低的重建质量。
[0021] 本原理提供了一种通过考虑3D编码器的率失真性能对3D实例成分的变换信息进 行高效量化的方法及装置。在一个示例性的实施例中，考虑最大允许失真，确定实例的旋转 部分和平移部分的量化参数，使得改善率失真性能。下面，使用量化比特的数量作为示例性 的量化参数。在使用诸如量化步长大小这样的其他量化参数时也可以应用本原理。
[0022] 因为变换的缩放部分可以通过无损浮点编码解码器进行压缩，所以变换的缩放部 分与下面的讨论无关。
[0023] 基于发现的"图案-实例"表示，原始实例的顶点v可以表示为：
[0024] v = R*p+T (1)
[0025] 其中，p是v在对应的图案中对应的顶点，R和T分别是图案和实例之间的旋转矩 阵和平移矢量。
[0026] v的解码后的位置vd可以计算为：
[0027] vd = Rd*pd+Td (2)
[0028] 其中，pd是p的解码后的位置，Rd和Td分别是解码后的旋转矩阵和解码后的平移 矢量。
[0029] 则对于顶点V，由压缩造成的失真可以计算为：
[0030]
【权利要求】
1. 一种用于产生或解码表示3D模型的比特流的方法，包含以下步骤： 存取（310,410)用于编码与3D模型相关联的图案的第一量化参数； 确定（350,435)所述图案的实例的尺度以及所述图案的尺度，所述实例被表示为所述 图案的变换； 响应于所述第一量化参数、所述实例的尺度以及所述图案的尺度，确定（360,440)所 述实例的变换的旋转部分的第二量化参数；以及 响应于所述第二量化参数，对所述实例的变换的旋转部分执行（370,450)编码或解 码。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，响应于所述实例的尺度与所述图案的尺度之间 的比率，确定所述第二量化参数。
3. 根据权利要求1所述的方法，还包含以下步骤：确定所述实例的旋转部分的尺度，其 中，还响应于所述实例的旋转部分的尺度，确定所述第二量化参数。
4. 根据权利要求1所述的方法，其中，响应于所述3D模型中的所有图案的边界框的对 角线距离，确定所述图案的尺度。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中，响应于所述实例的边界框的对角线距离，确定所 述实例的尺度。
6. 根据权利要求1所述的方法，还包含以下步骤： 确定所述实例的变换的平移部分的尺度；以及 响应于所述第一量化参数、所述平移部分的尺度以及所述图案的尺度，确定所述平移 部分的第三量化参数。
7. 根据权利要求6所述的方法，其中，响应于所述平移部分的尺度与所述图案的尺度 之间的比率，确定所述平移部分的第三量化参数。
8. 根据权利要求1所述的方法，其中，由对所述图案、所述变换的旋转部分以及所述变 换的平移部分进行编码造成的量化误差基本相同。
9. 根据权利要求1所述的方法，其中，响应于所述3D模型的尺度与所述图案的尺度之 中的至少一个，确定用于对所述图案进行编码的第一量化参数。
10. -种装置（500,600)，包括用于根据权利要求1至9产生或解码表示3D模型的比 特流的部件。
11. 一种计算机可读取的存储介质，其上存储用于根据权利要求1至9产生或解码比特 流的指令。
12. -种计算机可读取的存储介质，其上存储根据权利要求1至9产生的比特流。
【文档编号】G06T9/00GK104303210SQ201280073273
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2012年12月29日 优先权日:2012年4月19日
【发明者】蔡康颖, 江文斐, 田疆 申请人:汤姆逊许可公司