基于目標(biāo)cf的矢量量化壓縮體繪制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于目標(biāo)CF的矢量量化壓縮體繪制方法，包括：根據(jù)預(yù)先定義的可信度計(jì)算準(zhǔn)則，對(duì)輸入矢量的每一個(gè)點(diǎn)計(jì)算可信度，并統(tǒng)計(jì)對(duì)應(yīng)各CF區(qū)間的比重；CF值高對(duì)應(yīng)的優(yōu)先級(jí)也高，CF值低對(duì)應(yīng)的優(yōu)先級(jí)也低；查看第一優(yōu)先級(jí)的比重，若該優(yōu)先級(jí)的比重低于第一閾值，繼續(xù)，否則給該矢量最高優(yōu)先級(jí)的CF值，結(jié)束；當(dāng)?shù)谝粌?yōu)先級(jí)的比重過(guò)低，比較第二優(yōu)先級(jí)的比重，若該比重低于第二閾值，繼續(xù)，否則給該矢量第二優(yōu)先級(jí)的CF值，結(jié)束；當(dāng)?shù)诙?yōu)先級(jí)的比重仍不滿足要求，則計(jì)算第三優(yōu)先級(jí)，若比重低于第三閾值，那么賦給第四優(yōu)先級(jí)的CF值，否則賦給第三優(yōu)先級(jí)的CF值，利用得到的CF值，去影響失真測(cè)度計(jì)算，碼書(shū)分裂偏向可信度高的區(qū)域。
【專利說(shuō)明】基于目標(biāo)CF的矢量量化壓縮體繪制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于體繪制領(lǐng)域，具體涉及一種CF矢量量化壓縮體繪制。

【背景技術(shù)】
[0002]體繪制是一種直接由三維數(shù)據(jù)場(chǎng)產(chǎn)生二維圖像的技術(shù)。由于該技術(shù)可以高效的呈現(xiàn)出數(shù)據(jù)的整體信息和內(nèi)部細(xì)節(jié)，在眾多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。隨著圖形硬件的發(fā)展，基于GPU加速的體繪制方法成為目前體繪制領(lǐng)域的主流方法。壓縮體繪制(compressed volumerendering,CVR)同時(shí)涉及體壓縮和體繪制兩種技術(shù),是在二者緊密結(jié)合之下產(chǎn)生出的一種新的體繪制方法。壓縮體繪制主要解決海量數(shù)據(jù)體繪制時(shí)面臨主存和顯存容量限制的問(wèn)題?，F(xiàn)有壓縮體繪制方法大都采用一種均勻壓縮或基于數(shù)值分布的非均勻的方式，但是在處理海量地震數(shù)據(jù)時(shí)，上述方式無(wú)法平衡失真度與壓縮比之間的矛盾，要求高壓縮比就導(dǎo)致高失真，重要信息損失嚴(yán)重。
[0003]施耐德等第一次使用GPU實(shí)現(xiàn)了分層矢量量化壓縮體渲染。矢量量化第一次被引入體繪制，分層矢量量化(hierarchical vector quantizat1n HVQ)是一種改進(jìn)的VQ策略。該方法通過(guò)引入對(duì)原始數(shù)據(jù)的多分辨率的協(xié)方差分析，來(lái)獲得一種能有效處理多為數(shù)據(jù)的VQ方法。趙利平等針對(duì)地震數(shù)據(jù)領(lǐng)域具有的情境，引入了分類的思想對(duì)提出分層分類矢量量化壓縮體繪制方法。將矢量量化壓縮引入地震數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，獲得較優(yōu)秀的成果。
[0004]在實(shí)際地震數(shù)據(jù)應(yīng)用中，存在另一種應(yīng)用情景。在該應(yīng)用場(chǎng)景下，目標(biāo)不能通過(guò)一個(gè)區(qū)域來(lái)描述，需要給出更明確的描述方式。例如地震數(shù)據(jù)中的某些微構(gòu)造，對(duì)于這種存在于數(shù)據(jù)體中的重要信息，其往往具有一定的特征，但是對(duì)這種特征的描述需要引入行業(yè)內(nèi)的經(jīng)驗(yàn)判斷。由于引入了經(jīng)驗(yàn)判斷，這種描述就存在一定的不確定性，基于此本發(fā)明提出基于目標(biāo)可信度的矢量量化壓縮體繪制方法。通過(guò)可信度的概念來(lái)對(duì)無(wú)法精確描述的目標(biāo)進(jìn)行建模。
[0005]矢量量化在壓縮性能上要優(yōu)于標(biāo)量量化，已被廣泛的應(yīng)用在數(shù)據(jù)壓縮領(lǐng)域，特別是三維體數(shù)據(jù)壓縮方面。對(duì)于三維體數(shù)據(jù)，矢量量化中輸入矢量來(lái)自于對(duì)原始數(shù)據(jù)的分塊，對(duì)于三維體數(shù)據(jù)，劃分出來(lái)的小塊的數(shù)量通常非常巨大。應(yīng)用傳統(tǒng)方法，由于巨大的輸入矢量集合，使得碼書(shū)的訓(xùn)練生成，碼字的搜索匹配變得異常的困難，因此現(xiàn)有的對(duì)體數(shù)據(jù)進(jìn)行矢量量化的方法都是在傳統(tǒng)方法基礎(chǔ)之上進(jìn)行的改進(jìn)。
[0006]LBG方法是最經(jīng)典的矢量量化方法，該方法通過(guò)給定一個(gè)起始的碼書(shū)，然后通過(guò)不斷迭代的方式，直到滿足用戶設(shè)定的失真測(cè)度。流程圖如圖1所示。
[0007]傳統(tǒng)意義的LBG方法主要有以下幾個(gè)缺點(diǎn):
[0008]在根據(jù)現(xiàn)有碼本對(duì)輸入矢量進(jìn)行最佳劃分時(shí)，所需要的計(jì)算量太大，時(shí)間和空間復(fù)雜度都很高，導(dǎo)致方法的實(shí)用性過(guò)低。
[0009]該方法在每次改變形心后，進(jìn)行最佳劃分時(shí)，矢量的變化不會(huì)很大，通常只會(huì)在小范圍內(nèi)變化，導(dǎo)致最后的量化結(jié)果滿足局部最優(yōu)。因而對(duì)初始碼本的選定較為依賴。
[0010]因?yàn)長(zhǎng)BG方法對(duì)初始碼本的依賴較為嚴(yán)重，學(xué)者們研究提出了幾種初始碼本的選取方法:
[0011 ] 隨機(jī)選取法，該方法具有一定的隨機(jī)性，來(lái)構(gòu)成初始碼書(shū)
[0012]^^^'^^…，^，此方式特點(diǎn)在于^間復(fù)雜度低^且沒(méi)有空胞腔問(wèn)題。
[0013]分裂法，從初始只有一個(gè)碼字，是通過(guò)計(jì)算所有輸入矢量的形心來(lái)計(jì)算得至IJ。然后用一個(gè)適當(dāng)?shù)南禂?shù)A，乘以碼字Vt"，形成第二個(gè)碼字Ctn。以為簡(jiǎn)單的初始碼書(shū)，運(yùn)用LBG方法設(shè)計(jì)碼書(shū)，然后根據(jù)乘以合適的系數(shù)B，來(lái)確定4個(gè)碼字
廣噸⑼，然后以這四個(gè)去構(gòu)建碼書(shū)，依次繼續(xù)進(jìn)行，直到碼書(shū)個(gè)數(shù)達(dá)到要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0014]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種基于目標(biāo)CF的矢量量化壓縮體繪制方法。
[0015]本發(fā)明具體的技術(shù)方案為:基于目標(biāo)CF的矢量量化壓縮體繪制方法，CF計(jì)算的具體包括以下步驟:
[0016]S1:根據(jù)預(yù)先定義的可信度計(jì)算準(zhǔn)則，對(duì)輸入矢量的每一個(gè)點(diǎn)計(jì)算其可信度，并統(tǒng)計(jì)對(duì)應(yīng)各個(gè)CF區(qū)間的比重；
[0017]S2:CF的優(yōu)先級(jí)主要根據(jù)專家對(duì)可信度準(zhǔn)則的定義來(lái)給出，也即CF值高的其對(duì)應(yīng)的優(yōu)先級(jí)同樣高，CF值低的其對(duì)應(yīng)的優(yōu)先級(jí)也低；
[0018]S3:查看第一優(yōu)先級(jí)的比重，如果該優(yōu)先級(jí)的比重低于第一閾值，那么繼續(xù)，否則給該矢量最高優(yōu)先級(jí)的CF值，結(jié)束；
[0019]S4:當(dāng)?shù)谝粌?yōu)先級(jí)的比重過(guò)低時(shí)，比較第二優(yōu)先級(jí)的比重，如果該比重低于第二閾值時(shí)，繼續(xù)，否則給該矢量第二優(yōu)先級(jí)的CF值，結(jié)束；
[0020]S5:當(dāng)?shù)诙?yōu)先級(jí)的比重依然不能滿足要求時(shí)，則計(jì)算第三優(yōu)先級(jí)，如果比重低于第三閾值，那么賦給第四優(yōu)先級(jí)的CF值，否則賦給第三優(yōu)先級(jí)的CF值；
[0021]S6:利用計(jì)算出來(lái)的CF值，作為可信度的因子，乘以失真測(cè)度，得到可信度的值，進(jìn)行碼書(shū)分裂時(shí)，選取可信度高的塊進(jìn)行分裂；
[0022]進(jìn)一步地，所述第一閾值為10% ；
[0023]進(jìn)一步地，所述第二閾值為20% ;
[0024]更進(jìn)一步地，所述第三閾值為30%。
[0025]所述碼書(shū)設(shè)計(jì)具體包括:
[0026]對(duì)于一個(gè)輸入的單一量化單元V1，該量化單元包含了所有的輸入矢量集合I，設(shè)Y1為該集合的形心，也就是對(duì)應(yīng)的碼書(shū)，計(jì)算當(dāng)前量化單元的失真測(cè)度A = Σλ%.，
[0027]其中，λ為計(jì)算出來(lái)的CF值，=為均方誤差歐式距離；




k i=i
[0028]計(jì)算得到失真測(cè)度后，接著構(gòu)造一個(gè)雙向鏈表，將
[0029](Di Y飛=(/_e ^F1))插入到鏈表中，然后對(duì)鏈表中的元素從大到小進(jìn)行排序，每一次對(duì)失真測(cè)度I最大的量化單元進(jìn)行分裂，每次分裂的步驟如下:
[0030]S61.在鏈表中選擇包含最大失真測(cè)度Dj的組；
[0031]S62.計(jì)算自相關(guān)協(xié)方差矩陣

【權(quán)利要求】
1.基于目標(biāo)CF的矢量量化壓縮體繪制方法,其特征在于,包括: 51:根據(jù)預(yù)先定義的可信度計(jì)算準(zhǔn)則，對(duì)輸入矢量的每一個(gè)點(diǎn)計(jì)算其可信度，并統(tǒng)計(jì)對(duì)應(yīng)各個(gè)CF區(qū)間的比重； 52:CF的優(yōu)先級(jí)主要根據(jù)專家對(duì)可信度準(zhǔn)則的定義來(lái)給出，也即CF值高的其對(duì)應(yīng)的優(yōu)先級(jí)同樣高，CF值低的其對(duì)應(yīng)的優(yōu)先級(jí)也低； S3:查看第一優(yōu)先級(jí)的比重，如果該優(yōu)先級(jí)的比重低于第一閾值，那么繼續(xù)，否則給該矢量最高優(yōu)先級(jí)的CF值，結(jié)束； 54:當(dāng)?shù)谝粌?yōu)先級(jí)的比重過(guò)低時(shí)，比較第二優(yōu)先級(jí)的比重，如果該比重低于第二閾值時(shí)，繼續(xù)，否則給該矢量第二優(yōu)先級(jí)的CF值，結(jié)束； 55:當(dāng)?shù)诙?yōu)先級(jí)的比重依然不能滿足要求時(shí)，則計(jì)算第三優(yōu)先級(jí)，如果比重低于第三閾值，那么賦給第四優(yōu)先級(jí)的CF值，否則賦給第三優(yōu)先級(jí)的CF值。 S6:利用計(jì)算出來(lái)的CF值，作為可信度的因子，乘以失真測(cè)度，得到可信度的值，進(jìn)行碼書(shū)分裂時(shí)，選取可信度高的塊進(jìn)行分裂。
2.根據(jù)權(quán)利要求1基于目標(biāo)CF的矢量量化壓縮體繪制方法，其特征在于，CF通過(guò)如下形式給出:
其中，CF表示當(dāng)數(shù)據(jù)值X在(an，bn]范圍內(nèi)的時(shí)候，判定其為目標(biāo)的可信程度λη。
3.根據(jù)權(quán)利要求1基于目標(biāo)CF的矢量量化壓縮體繪制方法，其特征在于，所述第一閾值為10%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1基于目標(biāo)CF的矢量量化壓縮體繪制方法，其特征在于，所述第二閾值為20%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1基于目標(biāo)CF的矢量量化壓縮體繪制方法，其特征在于，所述第三閾值為30%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1基于目標(biāo)CF的矢量量化壓縮體繪制方法，其特征在于，步驟S6所述碼書(shū)的設(shè)計(jì)具體包括:對(duì)于一個(gè)輸入的單一量化單元V1，該量化單元包含了所有的輸入矢量集合1，設(shè)Y1為該集合的形心，所述形心即對(duì)應(yīng)的碼書(shū)，計(jì)算當(dāng)前量化單元的失真測(cè)度
.其中，λ為計(jì)算出來(lái)的CF值，
力均方誤差歐式距離； 計(jì)算得到失真測(cè)度后，接著構(gòu)造一個(gè)雙向鏈表，將 (D1，3, ) = (/￡ 3 ^插入到鏈表中，然后對(duì)鏈表中的元素從大到小進(jìn)行排序，每一次對(duì)失真測(cè)度h最大的量化單元進(jìn)行分裂； 其中，$表示一個(gè)分組里面量化單元的編號(hào)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6基于目標(biāo)CF的矢量量化壓縮體繪制方法，其特征在于，所述分裂的具體步驟如下: S61:在鏈表中選擇包含最大失真測(cè)度Dj的組； S62:計(jì)算自相關(guān)協(xié)方差矩陣:
S63:計(jì)算M的最大特征向量和與其對(duì)應(yīng)的最大特征值λ max ； S64:將該組分為 Ileft 和 3 ,兩個(gè)組，

S65:對(duì)于新分出來(lái)的組3〃,和，分別計(jì)算他們的形心Ylrft和YHght，以及各自新的失真測(cè)度Dleft和Dright ； S66:將得到的兩個(gè)組插入到鏈表中； S67:如果組數(shù)的數(shù)目等于2%也就是碼書(shū)的數(shù)目等于Ar自己給出的一個(gè)值，則停止，否則跳轉(zhuǎn)到步驟S61。
【文檔編號(hào)】G01V1/32GK104200510SQ201410416240
【公開(kāi)日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月22日
【發(fā)明者】魯才, 唐志梁, 胡光岷 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)