專利名稱：一種基于預(yù)測(cè)的三維網(wǎng)格編碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于圖像處理的技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種基于預(yù)測(cè)的三維網(wǎng)格編碼方法。
背景技術(shù)：
隨著三維掃描和建模技術(shù)的發(fā)展，三維網(wǎng)格成為繼聲音、圖像、視頻之后的一種新型多媒體數(shù)據(jù)。由于三維網(wǎng)格數(shù)據(jù)規(guī)模和復(fù)雜程度的急劇增長(zhǎng)，給三維網(wǎng)格的存儲(chǔ)、處理、網(wǎng)絡(luò)傳輸以及瀏覽帶來了很大壓力。因此，必須對(duì)三維網(wǎng)格進(jìn)行高效的壓縮。三維網(wǎng)格壓縮首先在1995年提出，因此它是一個(gè)新的、迅速發(fā)展的研究課題。三維網(wǎng)格壓縮根據(jù)是否改變?cè)纪負(fù)溥B接關(guān)系可以分為不規(guī)則網(wǎng)格編碼和重網(wǎng)格編碼兩種。保留原始拓?fù)溥B接對(duì)于精確的重構(gòu)原始三維網(wǎng)格的細(xì)節(jié)信息非常重要。不規(guī)則網(wǎng)格編碼主要包括對(duì)幾何數(shù)據(jù)以及拓?fù)湫畔⒌木幋a，每個(gè)頂點(diǎn)的拓?fù)湫畔⒌木幋a大約需要2個(gè)比特。幾何數(shù)據(jù)是連續(xù)的(x，y，z)頂點(diǎn)位置，為了對(duì)他們進(jìn)行編碼，需要將其量化成10、12或者14比特的離散數(shù)據(jù)。但是對(duì)不規(guī)則網(wǎng)格進(jìn)行編碼十分困難，因?yàn)檫@些不規(guī)則的樣本點(diǎn)與常用的編碼方法并不適用。而且，對(duì)于很多應(yīng)用來說，保留原始的拓?fù)溥B接也不是必要的。拓?fù)湫畔⒌木幋a需要分配大量的比特，但是對(duì)于重構(gòu)網(wǎng)格的誤差計(jì)算卻沒有任何幫助。幾何圖像是一種新的三維網(wǎng)格表示方法，它一種規(guī)則的三維網(wǎng)格表示方法，由原始三維網(wǎng)格生成的幾何圖像是一副與原始三維網(wǎng)格模型對(duì)應(yīng)的真彩色的二維圖像。為了生成幾何圖像，首先將網(wǎng)格進(jìn)行剖分，以減少參數(shù)化過程中帶來的扭曲；然后是其核心步驟參數(shù)化，通常以保持形狀扭曲最小為目標(biāo)，將網(wǎng)格模型參數(shù)化到正方形區(qū)域內(nèi)；之后對(duì)參數(shù)化后的網(wǎng)格進(jìn)行離散重采樣，得到二維的規(guī)則化網(wǎng)格，該二維網(wǎng)格上的每個(gè)柵格點(diǎn)對(duì)應(yīng)三維網(wǎng)格的幾何坐標(biāo)值(x，y，z)作為二維柵格點(diǎn)的顏色值(r，g，b)。由此，就生成了一副與原始三維網(wǎng)格模型對(duì)應(yīng)的真彩色圖像，由于這幅圖像中存儲(chǔ)的是三維空間中頂點(diǎn)的幾何數(shù)據(jù)，因此稱之為幾何圖像。按照同樣的方法，可以構(gòu)造與該幾何圖像對(duì)應(yīng)的法向量紋理圖像和其它信息(如顏色)的圖像。對(duì)于零虧格的網(wǎng)格，使用球面參數(shù)化可以生成球面幾何圖像。幾何圖像比較光滑，相鄰像素的相關(guān)性很強(qiáng)，并且可以采用傳統(tǒng)的圖像壓縮算法進(jìn)行編碼和傳輸。在解碼端重構(gòu)三維網(wǎng)格模型時(shí)，幾何圖像中每4個(gè)柵格點(diǎn)圍成的四方格沿著對(duì)角線分裂成兩個(gè)三角形，根據(jù)柵格點(diǎn)的坐標(biāo)值和新生成的拓?fù)溥B接關(guān)系重構(gòu)出三維網(wǎng)格模型。隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)在模擬真實(shí)環(huán)境方面的廣泛應(yīng)用和快速發(fā)展，人們對(duì)其模擬的視覺真實(shí)性要求越來越高。紋理貼圖可以通過紋理來表達(dá)表面豐富的幾何細(xì)節(jié)和光照細(xì)節(jié)，甚至可以通過映射后紋理的變形來表達(dá)物體的幾何形狀，法向量紋理圖像是它的一個(gè)技術(shù)擴(kuò)展，是一種光照技術(shù)，記載了對(duì)象表面材質(zhì)的各個(gè)像素對(duì)光線的反射向量，由于紋理中存儲(chǔ)的是法向量而不是顏色，所以表面的紋理和陰影細(xì)節(jié)可以隨著光源位置的改變而發(fā)生變化，使模擬的虛擬環(huán)境更真實(shí)，使人產(chǎn)生身臨其境的感覺，提高操作者的沉浸感。法向量紋理圖像包含的法向量信息是表現(xiàn)三維網(wǎng)格繪制的真實(shí)感的重要因素，因此成為三維網(wǎng)格模型中増加真實(shí)性的ー個(gè)重要工具。法向量圖像中存儲(chǔ)的是原始網(wǎng)格的量化后的法向量信息。它將原始網(wǎng)格的法向量信息(nx，ny，nz)由[_1，1]映射到
，這樣就能用RGB圖像表示。法向量圖像記錄了原始網(wǎng)格的細(xì)節(jié)特征，因此在繪制階段能夠提升重構(gòu)網(wǎng)格的視覺效果。但是，法向量圖像的相鄰像素相關(guān)性很弱，并且含有豐富的細(xì)節(jié)信息，不易于壓縮編碼，如果采用直接對(duì)法向量圖像編碼的方法對(duì)其進(jìn)行壓縮編碼，編碼后碼流較大，解碼后圖像的質(zhì)量不高，繪制階段很難表現(xiàn)重構(gòu)三維網(wǎng)格模型的真實(shí)感。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種編碼后碼流小、解碼后圖像質(zhì)量高、繪制階段重構(gòu)三維網(wǎng)格模型的真實(shí)感強(qiáng)、視覺體驗(yàn)好的基于預(yù)測(cè)的三維網(wǎng)格編碼方法。本發(fā)明的技術(shù)解決方案是這種基于預(yù)測(cè)的三維網(wǎng)格編碼方法，包括編碼和解碼，編碼利用編碼器并包括以下步驟(El)生成原始幾何圖像、原始法向量紋理圖像；(E2)對(duì)原始幾何圖像進(jìn)行編碼壓縮生成原始幾何圖像的碼流，并輸出；(E3)根據(jù)原始幾何圖像的碼流生成預(yù)測(cè)法向量紋理圖像；解碼利用解碼器并包括以下步驟(Dl)對(duì)解碼端收到的原始幾何圖像的碼流進(jìn)行解碼，生成重構(gòu)幾何圖像；(D6)根據(jù)解碼后的幾何圖像和重構(gòu)的法向量紋理圖像重構(gòu)出三維網(wǎng)格模型；其特征在干在編碼端還包括以下步驟(E4)根據(jù)原始法向量圖像的前兩個(gè)分量和步驟(E3)中生成的預(yù)測(cè)法向量圖像的前兩個(gè)分量，計(jì)算前兩個(gè)分量的預(yù)測(cè)殘差；(E5)對(duì)法向量紋理圖像的前兩個(gè)分量的預(yù)測(cè)殘差進(jìn)行編碼壓縮生成預(yù)測(cè)殘差的碼流，并輸出預(yù)測(cè)殘差的碼流；(E6)對(duì)法向量紋理圖像的前兩個(gè)分量的預(yù)測(cè)殘差進(jìn)行解碼，并與預(yù)測(cè)圖像相加，重構(gòu)出法向量紋理圖像的前兩個(gè)分量；(E7)用重構(gòu)的法向量紋理圖像的前兩個(gè)分量計(jì)算第三個(gè)法向量紋理圖像的分量;(ES)用原始法向量紋理圖像的第三個(gè)分量和步驟(E7)中計(jì)算的預(yù)測(cè)圖像做差，生成法向量紋理圖像的第三個(gè)分量的預(yù)測(cè)殘差；(E9)對(duì)法向量紋理圖像的第三個(gè)分量的預(yù)測(cè)殘差進(jìn)行編碼壓縮生成預(yù)測(cè)殘差的碼流，并輸出預(yù)測(cè)殘差的碼流；解碼在步驟(Dl)和(D6)之間包括以下步驟(D2)根據(jù)步驟(Dl)中重構(gòu)的幾何圖像計(jì)算法向量紋理圖像的前兩個(gè)分量的預(yù)測(cè)圖像； (D3)對(duì)法向量紋理圖像的前兩個(gè)分量的預(yù)測(cè)殘差進(jìn)行解碼，井根據(jù)解碼的法向量紋理殘差的前兩個(gè)分量和步驟(D2)中生成的預(yù)測(cè)法向量圖像的前兩個(gè)分量，計(jì)算法向量紋理圖像的前兩個(gè)分量；
(D4)用重構(gòu)的法向量紋理圖像的前兩個(gè)分量計(jì)算第三個(gè)法向量紋理圖像的分量;(D5)對(duì)法向量紋理圖像的第三個(gè)分量的預(yù)測(cè)殘差進(jìn)行解碼，并根據(jù)步驟(D4)中生成的預(yù)測(cè)法向量圖像的第三個(gè)分量，計(jì)算法向量紋理圖像的第三個(gè)分量。由于本方法在預(yù)測(cè)法向量紋理圖像時(shí)，充分考慮了幾何圖像和法向量紋理圖像之間以及法向量紋理圖像三個(gè)分量之間的相關(guān)性，所預(yù)測(cè)的法向量圖像的質(zhì)量更高，從而使得預(yù)測(cè)殘差更小，更便于編碼傳輸，并且使得解碼后的法向量紋理圖像的質(zhì)量得到了極大的提高，重構(gòu)的三維網(wǎng)格模型的真實(shí)感效果提升，使用戶得到更好的視覺體驗(yàn)。


圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的基于預(yù)測(cè)的三維網(wǎng)格編碼方法的編碼的流程圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的基于預(yù)測(cè)的三維網(wǎng)格編碼方法的解碼的流程圖；圖3是本發(fā)明中幾何圖像轉(zhuǎn)換成三維網(wǎng)格的示意圖；圖4示出了本發(fā)明與傳統(tǒng)方法編碼的PSNR曲線；圖5示出了本發(fā)明與傳統(tǒng)方法的法向量圖像編碼的PSNR曲線。
具體實(shí)施例方式如圖I和2所示，這種基于預(yù)測(cè)的三維網(wǎng)格編碼方法，包括編碼和解碼，編碼利用編碼器并包括以下步驟(El)生成原始幾何圖像、原始法向量紋理圖像；(E2)對(duì)原始幾何圖像進(jìn)行編碼壓縮生成原始幾何圖像的碼流，并輸出；(E3)根據(jù)原始幾何圖像的碼流生成預(yù)測(cè)法向量紋理圖像；解碼利用解碼器并包括以下步驟(Dl)對(duì)解碼端收到的原始幾何圖像的碼流進(jìn)行解碼，生成重構(gòu)幾何圖像；(D6)根據(jù)解碼后的幾何圖像和重構(gòu)的法向量紋理圖像重構(gòu)出三維網(wǎng)格模型；在編碼端還包括以下步驟(E4)根據(jù)原始法向量圖像的前兩個(gè)分量和步驟(E3)中生成的預(yù)測(cè)法向量圖像的前兩個(gè)分量，計(jì)算前兩個(gè)分量的預(yù)測(cè)殘差；(E5)對(duì)法向量紋理圖像的前兩個(gè)分量的預(yù)測(cè)殘差進(jìn)行編碼壓縮生成預(yù)測(cè)殘差的碼流，并輸出預(yù)測(cè)殘差的碼流；(E6)對(duì)法向量紋理圖像的前兩個(gè)分量的預(yù)測(cè)殘差進(jìn)行解碼，并與預(yù)測(cè)圖像相加，重構(gòu)出法向量紋理圖像的前兩個(gè)分量； (E7)用重構(gòu)的法向量紋理圖像的前兩個(gè)分量計(jì)算第三個(gè)法向量紋理圖像的分量;(ES)用原始法向量紋理圖像的第三個(gè)分量和步驟(E7)中計(jì)算的預(yù)測(cè)圖像做差，生成法向量紋理圖像的第三個(gè)分量的預(yù)測(cè)殘差；(E9)對(duì)法向量紋理圖像的第三個(gè)分量的預(yù)測(cè)殘差進(jìn)行編碼壓縮生成預(yù)測(cè)殘差的碼流，并輸出預(yù)測(cè)殘差的碼流；解碼在步驟(Dl)和(D6)之間包括以下步驟
(D2)根據(jù)步驟(Dl)中重構(gòu)的幾何圖像計(jì)算法向量紋理圖像的前兩個(gè)分量的預(yù)測(cè)圖像；(D3)對(duì)法向量紋理圖像的前兩個(gè)分量的預(yù)測(cè)殘差進(jìn)行解碼，井根據(jù)解碼的法向量紋理殘差的前兩個(gè)分量和步驟(D2)中生成的預(yù)測(cè)法向量圖像的前兩個(gè)分量，計(jì)算法向量紋理圖像的前兩個(gè)分量(D4)用重構(gòu)的法向量紋理圖像的前兩個(gè)分量計(jì)算第三個(gè)法向量紋理圖像的分量;(D5)對(duì)法向量紋理圖像的第三個(gè)分量的預(yù)測(cè)殘差進(jìn)行解碼，井根據(jù)步驟(D4)中生成的預(yù)測(cè)法向量圖像的第三個(gè)分量，計(jì)算法向量紋理圖像的第三個(gè)分量。由于本方法在預(yù)測(cè)法向量紋理圖像時(shí)，充分考慮了幾何圖像和法向量紋理圖像之間以及法向量紋理圖像三個(gè)分量之間的相關(guān)性，所預(yù)測(cè)的法向量圖像的質(zhì)量更高，從而使得預(yù)測(cè)殘差更小，更便于編碼傳輸，并且使得解碼后的法向量紋理圖像的質(zhì)量得到了極大的提高，重構(gòu)的三維網(wǎng)格模型的真實(shí)感效果提升，使用戶得到更好的視覺體驗(yàn)。優(yōu)選地，所述步驟(El)包括以下分步驟(BI. I)將原始三維網(wǎng)格模型通過由精到粗的步驟進(jìn)行簡(jiǎn)化操作，并記錄簡(jiǎn)化過程中刪除的頂點(diǎn)和邊，直到三維網(wǎng)格簡(jiǎn)化成ー個(gè)四面體，將此四面體嵌入單位圓內(nèi)，這樣四面體的四個(gè)頂點(diǎn)在圓域上擁有唯一的坐標(biāo)；(E1. 2)按照由粗到精的步驟將步驟(E1. I)的簡(jiǎn)化過程中刪除的頂點(diǎn)和邊逐步嵌入圓域上當(dāng)加入頂點(diǎn)吋，以幾何拉伸為度量?jī)?yōu)化每個(gè)新加入頂點(diǎn)的位置，以減少參數(shù)化過程中帶來的扭曲；當(dāng)所有頂點(diǎn)都嵌入圓域上之后，就完成了對(duì)原始三維網(wǎng)格的球面參數(shù)化，新生成的球面網(wǎng)格和原始網(wǎng)格拓?fù)渫瑯?gòu)；(BI. 3)為了進(jìn)行后續(xù)的采樣，將球面網(wǎng)格的所有頂點(diǎn)映射到ー個(gè)正八面體上，將正八面體從ー個(gè)頂點(diǎn)以及與該頂點(diǎn)相鄰的四條棱分裂并參數(shù)化到平面域上，對(duì)平面域的三維網(wǎng)格進(jìn)行離散重采樣，得到規(guī)則化的ニ維網(wǎng)格圖像，與ニ維網(wǎng)格上的每個(gè)柵格點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的三維網(wǎng)格的幾何坐標(biāo)值(X，1，z)對(duì)應(yīng)于ニ維網(wǎng)格上的每個(gè)柵格點(diǎn)的顏色值(r，g，b)，于是就得到一副與原始三維網(wǎng)格模型對(duì)應(yīng)的真彩色的ニ維原始幾何圖像，并且采用傳統(tǒng)的圖像壓縮算法進(jìn)行編碼和傳輸；(E1. 4)當(dāng)與ニ維網(wǎng)格上的每個(gè)柵格點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的三維網(wǎng)格的法向量值(nl，n2, n3)對(duì)應(yīng)于ニ維網(wǎng)格上的每個(gè)柵格點(diǎn)的顏色值(r，g，b)，就得到與該三維網(wǎng)格模型對(duì)應(yīng)的原始法向量紋理圖像。優(yōu)選地，所述步驟(E2)為通過編碼器對(duì)由原始三維網(wǎng)格生成的原始幾何圖像進(jìn)行壓縮編碼，生成原始幾何圖像的碼流，其中一路輸出給編碼端的解碼器，另一路輸出給信道。優(yōu)選地，所述步驟(E3)為對(duì)原始幾何圖像的碼流進(jìn)行解碼，生成重構(gòu)幾何圖像，根據(jù)重構(gòu)幾何圖像所隱含的拓?fù)潢P(guān)系重構(gòu)出三維網(wǎng)格，計(jì)算與重構(gòu)幾何圖像相對(duì)應(yīng)的法向量信息，并將計(jì)算的法向量由[_1，1]映射到
范圍，生成預(yù)測(cè)法向量圖像。優(yōu)選地,所述步驟(E4)為將超過[-128,128]范圍的殘差視為噪聲,姆個(gè)殘差值加上128，即殘差范圍變化到
，殘差圖像的RGB三個(gè)分量都處于圖像可表示的范圍之內(nèi)。
優(yōu)選地，所述步驟(E5)為生成法向量紋理圖像的前兩個(gè)分量的預(yù)測(cè)殘差的碼流，其中一路輸出給編碼端的解碼器，另一路輸出給信道。下面具體說明法向量圖像預(yù)測(cè)的方法。為了增強(qiáng)重構(gòu)的三維網(wǎng)格模型的真實(shí)感，需要將法向量紋理圖像由編碼端傳輸?shù)浇獯a端。而法向量紋理圖像的相鄰像素相關(guān)性很弱，不易于壓縮編碼，編碼后碼流較大，解碼后圖像的質(zhì)量不高。通過在編碼端計(jì)算其在解碼端重構(gòu)出的三維網(wǎng)格及其法向量紋理圖像，可以將其與原始法向量紋理圖像比對(duì)，計(jì)算其誤差，并僅需將這部分殘差傳輸?shù)浇獯a端，從而降低 了編碼復(fù)雜度及編碼碼流長(zhǎng)度?；诨旌项A(yù)測(cè)機(jī)制的法向量紋理圖像編碼的關(guān)鍵點(diǎn)在于預(yù)測(cè)圖像與原始圖像 之間的差異要盡可能小，這樣才能使最后的殘差圖像包含盡可能少的高頻數(shù)據(jù)。對(duì)于法向量紋理圖像的每個(gè)分量的預(yù)測(cè)，有圖像間預(yù)測(cè)模式和圖像內(nèi)部預(yù)測(cè)模式兩種預(yù)測(cè)方法選擇。I、圖間預(yù)測(cè)模式圖間預(yù)測(cè)模式是指利用已經(jīng)編碼并解碼后的幾何圖像預(yù)測(cè)法向量紋理圖像。如圖3所示，通過將幾何圖像中相鄰的2X2像素點(diǎn)的按照對(duì)角線劃分成兩個(gè)三角面片，這樣就能將幾何圖像轉(zhuǎn)換成三維網(wǎng)格。由于幾何圖像中存儲(chǔ)的是三維空間中的頂點(diǎn)幾何位置，因此計(jì)算由幾何圖像生成的三維網(wǎng)格的所以頂點(diǎn)的法向量信息，并將計(jì)算所得的法向量由[-1,1]映射到
范圍內(nèi)。最后按照相應(yīng)的頂點(diǎn)在幾何圖像中的位置排列，由此就能生成由幾何圖像預(yù)測(cè)而得到的法向量紋理圖像。設(shè)札(X1, y1； Z1), M2 (x2, y2, z2), M3 (x3, y3, z3)是由幾何圖像相鄰的2*2像素點(diǎn)的按照對(duì)角線劃分成一個(gè)三角面片△的三個(gè)頂點(diǎn)，該三角面片的法向量計(jì)算方法如下由M1,M2, M3在三角面片A上，所以都平行于平面八。由M1, M2, M權(quán)利要求
1.一種基于預(yù)測(cè)的三維網(wǎng)格編碼方法，包括編碼和解碼，編碼利用編碼器并包括以下步驟 (El)生成原始幾何圖像、原始法向量紋理圖像； (E2)對(duì)原始幾何圖像進(jìn)行編碼壓縮生成原始幾何圖像的碼流，并輸出； (E3)根據(jù)原始幾何圖像的碼流生成預(yù)測(cè)法向量紋理圖像； 解碼利用解碼器并包括以下步驟 (Dl)對(duì)解碼端收到的原始幾何圖像的碼流進(jìn)行解碼，生成重構(gòu)幾何圖像； (D6)根據(jù)解碼后的幾何圖像和重構(gòu)的法向量紋理圖像重構(gòu)出三維網(wǎng)格模型； 其特征在于在編碼端還包括以下步驟 (E4)根據(jù)原始法向量圖像的前兩個(gè)分量和步驟(E3)中生成的預(yù)測(cè)法向量圖像的前兩個(gè)分量，計(jì)算前兩個(gè)分量的預(yù)測(cè)殘差； (E5)對(duì)法向量紋理圖像的前兩個(gè)分量的預(yù)測(cè)殘差進(jìn)行編碼壓縮生成預(yù)測(cè)殘差的碼流，并輸出預(yù)測(cè)殘差的碼流； (E6)對(duì)法向量紋理圖像的前兩個(gè)分量的預(yù)測(cè)殘差進(jìn)行解碼，并與預(yù)測(cè)圖像相加，重構(gòu)出法向量紋理圖像的前兩個(gè)分量； (E7)用重構(gòu)的法向量紋理圖像的前兩個(gè)分量計(jì)算第三個(gè)法向量紋理圖像的分量； (ES)用原始法向量紋理圖像的第三個(gè)分量和步驟(E7)中計(jì)算的預(yù)測(cè)圖像做差，生成法向量紋理圖像的第三個(gè)分量的預(yù)測(cè)殘差； (E9)對(duì)法向量紋理圖像的第三個(gè)分量的預(yù)測(cè)殘差進(jìn)行編碼壓縮生成預(yù)測(cè)殘差的碼流，并輸出預(yù)測(cè)殘差的碼流； 解碼在步驟(Dl)和(D6)之間包括以下步驟 (D2)根據(jù)步驟(Dl)中重構(gòu)的幾何圖像計(jì)算法向量紋理圖像的前兩個(gè)分量的預(yù)測(cè)圖像； (D3)對(duì)法向量紋理圖像的前兩個(gè)分量的預(yù)測(cè)殘差進(jìn)行解碼，并根據(jù)解碼的法向量紋理殘差的前兩個(gè)分量和步驟(D2)中生成的預(yù)測(cè)法向量圖像的前兩個(gè)分量，計(jì)算法向量紋理圖像的前兩個(gè)分量； (D4)用重構(gòu)的法向量紋理圖像的前兩個(gè)分量計(jì)算第三個(gè)法向量紋理圖像的分量； (D5)對(duì)法向量紋理圖像的第三個(gè)分量的預(yù)測(cè)殘差進(jìn)行解碼，并根據(jù)步驟(D4)中生成的預(yù)測(cè)法向量圖像的第三個(gè)分量，計(jì)算法向量紋理圖像的第三個(gè)分量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于預(yù)測(cè)的三維網(wǎng)格編碼方法，其特征在于 所述步驟(El)包括以下分步驟 (E1. I)將原始三維網(wǎng)格模型通過由精到粗的步驟進(jìn)行簡(jiǎn)化操作，并記錄簡(jiǎn)化過程中刪除的頂點(diǎn)和邊，直到三維網(wǎng)格簡(jiǎn)化成一個(gè)四面體，將此四面體嵌入單位圓內(nèi)，這樣四面體的四個(gè)頂點(diǎn)在圓域上擁有唯一的坐標(biāo)； (E1.2)按照由粗到精的步驟將步驟(E1. I)的簡(jiǎn)化過程中刪除的頂點(diǎn)和邊逐步嵌入圓域上當(dāng)加入頂點(diǎn)時(shí)，以幾何拉伸為度量?jī)?yōu)化每個(gè)新加入頂點(diǎn)的位置，以減少參數(shù)化過程中帶來的扭曲；當(dāng)所有頂點(diǎn)都嵌入圓域上之后，就完成了對(duì)原始三維網(wǎng)格的球面參數(shù)化，新生成的球面網(wǎng)格和原始網(wǎng)格拓?fù)渫瑯?gòu)； (E1. 3)為了進(jìn)行后續(xù)的采樣，將球面網(wǎng)格的所有頂點(diǎn)映射到一個(gè)正八面體上，將正八面體從ー個(gè)頂點(diǎn)以及與該頂點(diǎn)相鄰的四條棱分裂并參數(shù)化到平面域上，對(duì)平面域的三維網(wǎng)格進(jìn)行離散重采樣，得到規(guī)則化的ニ維網(wǎng)格圖像，與ニ維網(wǎng)格上的每個(gè)柵格點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的三維網(wǎng)格的幾何坐標(biāo)值(x，y，z)對(duì)應(yīng)于ニ維網(wǎng)格上的每個(gè)柵格點(diǎn)的顏色值(r，g，b)，于是就得到一副與原始三維網(wǎng)格模型對(duì)應(yīng)的真彩色的ニ維原始幾何圖像，并且采用傳統(tǒng)的圖像壓縮算法進(jìn)行編碼和傳輸； (E1.4)當(dāng)與ニ維網(wǎng)格上的每個(gè)柵格點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的三維網(wǎng)格的法向量值(nl，n2，n3)對(duì)應(yīng)于ニ維網(wǎng)格上的每個(gè)柵格點(diǎn)的顏色值(r，g，b)，就得到與該三維網(wǎng)格模型對(duì)應(yīng)的原始法向量紋理圖像。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于預(yù)測(cè)的三維網(wǎng)格編碼方法，其特征在干所述步驟(E2)為通過編碼器對(duì)由原始三維網(wǎng)格生成的原始幾何圖像進(jìn)行壓縮編碼，生成原始幾何圖像的碼流，其中一路輸出給編碼端的解碼器，另一路輸出給信道。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于預(yù)測(cè)的三維網(wǎng)格編碼方法，其特征在干所述步驟(E3)為對(duì)原始幾何圖像的碼流進(jìn)行解碼，生成重構(gòu)幾何圖像，根據(jù)重構(gòu)幾何圖像所隱含的拓?fù)潢P(guān)系重構(gòu)出三維網(wǎng)格，計(jì)算與重構(gòu)幾何圖像相對(duì)應(yīng)的法向量信息，并將計(jì)算的法向量由[-1,1]映射到[O，255]范圍，生成預(yù)測(cè)法向量圖像。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于預(yù)測(cè)的三維網(wǎng)格編碼方法，其特征在于所述步驟(E4)為將超過[-128,128]范圍的殘差視為噪聲,姆個(gè)殘差值加上128,即殘差范圍變化到[O,256]，殘差圖像的RGB三個(gè)分量都處于圖像可表示的范圍之內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于預(yù)測(cè)的三維網(wǎng)格編碼方法，其特征在干所述步驟(E5)為生成法向量紋理圖像的前兩個(gè)分量的預(yù)測(cè)殘差的碼流，其中一路輸出給編碼端的解碼器，另一路輸出給信道。
全文摘要
一種基于預(yù)測(cè)的三維網(wǎng)格編碼方法，其在預(yù)測(cè)法向量紋理圖像時(shí)，充分考慮了幾何圖像和法向量紋理圖像之間以及法向量紋理圖像三個(gè)分量之間的相關(guān)性，所預(yù)測(cè)的法向量圖像的質(zhì)量更高，從而使得預(yù)測(cè)殘差更小，更便于編碼傳輸，并且使得解碼后的法向量紋理圖像的質(zhì)量得到了極大的提高，重構(gòu)的三維網(wǎng)格模型的真實(shí)感效果提升，使用戶得到更好的視覺體驗(yàn)。
文檔編號(hào)H04N7/32GK102625126SQ20121007843
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月22日
發(fā)明者文波, 施云惠, 李敬華, 齊娜 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)