用于對連接分量的取向向量進行編碼的方法和設備、相應的解碼方法和設備、以及攜帶這 ...的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明是在對連接分量的至少一個取向向量進行編碼和解碼的領域中做出的。當對向量分量量化以進行編碼時，所編碼的向量分量的可接受量化偏差有時導致所計算的向量分量的不可接受偏差。因此，提出了一種方法，該方法包括：對該向量的第一分量和該向量的第二分量進行量化和解量化，并對量化后的第一分量和量化后的第二分量以及以信號通知該向量的第三分量的符號的比特進行編碼；使用預定長度以及解量化后的第一分量和解量化后的第二分量，來確定該向量的第三分量的近似的所計算的絕對值是否小于第一閾值；并且如果所計算的絕對值小于該第一閾值，則對該第三分量的所計算的絕對值和該第三分量的絕對值之間的殘差進行確定、量化和編碼。
【專利說明】用于對連接分量的取向向量進行編碼的方法和設備、相應
的解碼方法和設備、以及攜帶這種已編碼數(shù)據(jù)的存儲介質
【技術領域】
[0001]本發(fā)明是在對向量分量進行編碼的領域中做出的。具體而言，本發(fā)明涉及對連接分量的取向向量進行編碼，所述向量具有預定義長度并且包括三個分量。
【背景技術】
[0002]連接分量的取向向量用作將分量的模板旋轉變換為分量的實例，并以很多不同方式用在視聽內容的處理中。例如，當對聽覺對象進行模型化時，該對象可以代表聲源。當對視覺對象進行模型化時，該對象可以代表剛性的身體。
[0003]當對視覺對像進行模型化時，特別是在用于例如CAD系統(tǒng)、3G游戲、3D電視或3D電影等的三維(3D)中，常遇到重復結構。可以通過對這樣的重復結構(例如，發(fā)生若干次的對象或對象部分)的模板進行一次編碼，并針對該結構的每個實例，對允許將模板變換為實例的數(shù)據(jù)進行編碼來對重復結構進行壓縮編碼。模板還被稱為模式，并可以由聚類(clustering)產生。
[0004]最一般而言,這種變換是仿射變換,仿射變換可以被分解為旋轉、縮放、修剪和/或移位(displacement)。旋轉、縮放、修剪是可交換的線性變換，即他們應用的順序不影響整體變換結果，并且可以對允許每個線性變換的數(shù)據(jù)獨立地進行編碼。
[0005]在線性變換中，在普通三維空間中的旋轉可以進一步分解為繞三個不同軸的旋轉，即，3D中旋轉的旋轉數(shù)據(jù)一般具有三個自由度。
[0006]即，仿射變換的旋轉變換部分可以由指定相互正交的一對歸一化取向向量的參數(shù)來表示。由于垂直性約束和歸一化約束，這對取向向量具有三個自由度，即，必須確定三個參數(shù)以允許兩個向量的明確確定，這是因為可以使用所編碼的參數(shù)和約束計算其他參數(shù)。
[0007]在一個特定旋轉是零或Π (還被記為Pi，對應于180度)的所謂萬向節(jié)死鎖的情況下，進動(precession)旋轉和固有旋轉繞相同軸(即在相同面內)發(fā)生。進動旋轉和固有旋轉是可交換的，并可以由累積旋轉表示。因此，在這種情況下，自由度損失，并且旋轉由兩個參數(shù)唯一地指定。
[0008]M.Deering: " Geometry Compression", Proceedings of ACM SIGGRAPH,1995,PP.13-20針對取向向量的編碼，提出了法線球體，單位法線的端點位于所述法線球體上，并且所述法線球體被分割為八個八分圓(每個八分圓被進一步分割為六個六分圓)。
[0009]針對連接分量的取向軸具有一些占優(yōu)勢的取向的情況，Deok-Soo Kim, YoungsongCho 和 Hyun Kim: " Normal Compression Based on Clustering and RelativeIndexing",Pacific Conference on Computer Graphics and Applications IEEE,2002提出了基于具有固定數(shù)量的蔟的k均值聚類的方案。
[0010]Kan gying Cai, Wencheng Wan g, Zhibo Chen, Quqing Chen, JunTeng: " Exploiting repeated patterns for efficient compression of massivemodels", Proceedings of the8th International Conference on Virtual RealityContinuum and its Applications in Industry (VRCAI 2009), 145-150, 2009 中描述了利
用重復模式進行壓縮的另一方案。

【發(fā)明內容】

[0011]當對向量分量量化以進行編碼時，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)所編碼的分量的量化所引入的可接受偏差有時導致所計算的分量的不可接受的偏差。發(fā)明人認識到這是由于計算中所包括的劃分步驟，在除數(shù)接近零的情況下，劃分導致除數(shù)中出現(xiàn)的誤差的不可接受的傳播。
[0012]因此，提出了根據(jù)權利要求1所述的方法，用于對連接分量的取向向量進行編碼，所述向量具有預定長度并包括三個分量。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的方法有益地用在連接分量的編碼/解碼中，所述連接分量對應于在3D模型中發(fā)生的重復模式的實例。
[0014]所述方法包括對所述向量的第一分量和所述向量的第二分量進行量化和解量化，并對量化后的第一分量和量化后的第二分量以及以信號通知所述向量的第三分量的符號的比特進行編碼；使用所述預定長度以及解量化后的第一分量和解量化后的第二分量，來確定所述向量的第三分量的近似的所計算的絕對值是否小于第一閾值；并且如果所計算的絕對值小于所述第一閾值，則對所述第三分量的所計算的絕對值和所述第三分量的絕對值之間的殘差進行確定、量化和編碼。
[0015]在實施例中，所述方法還包括，通過執(zhí)行以下步驟，對所述連接分量的與所述向量垂直的另一取向向量進行編碼，所述另一向量具有所述預定長度并包括三個其他分量:使用根據(jù)權利要求1進行編碼的數(shù)據(jù)，確定重構的第三分量，確定所述重構的第三分量小于第二閾值，比較解量化后的第一分量的絕對值和解量化后的第二分量的絕對值，其中，在解量化后的第一分量的絕對值大于解量化后的第二分量的絕對值的情況下，對以信號通知所述其他分量中第一其他分量的符號的比特進行編碼，以及，在解量化后的第一分量的絕對值不大于解量化后的第二分量的絕對值的情況下，對以信號通知所述其他分量中第二其他分量的符號的比特進行編碼，并對第三其他分量進行量化和編碼。
[0016]在不同實施例中，所述方法還包括，通過執(zhí)行以下步驟，對與所述向量垂直的另一向量進行編碼，所述另一向量具有預定長度并包括三個其他分量:使用根據(jù)權利要求1進行編碼的數(shù)據(jù)確定重構的第三分量，確定所述重構的第三分量不小于第二閾值(所述第二閾值小于所述第一閾值)，使用解量化后的第一分量的絕對值和解量化后的第二分量的絕對值，來對所述其他分量中的第一其他分量和第二其他分量之一進行選擇、量化和解量化，使用所述向量的重構、預定長度和解量化后的所選擇的其他分量，用于計算所述另一向量的第一其他分量和第二其他分量中未選擇的其他分量的兩個可能值，依賴于所計算的兩個可能值中的哪一個更好地近似于所述未選擇的其他分量進行近似，來設置標記，并對所選擇的其他分量和所述標記進行編碼。
[0017]在所述不同實施例中，所述方法還包括:使用所述預定長度、所述標記和所述解量化的所選擇的其他分量，來確定所述另一向量的第三個其他分量的近似的所計算的另一絕對值是否小于所述第一閾值，并且如果所計算的另一絕對值小于所述第一預定閾值，則對所述另一向量的第三其他分量的所計算的絕對值和絕對值之間的另一殘差進行確定、量化和編碼。[0018]所述方法可以但不需要包括:將所有已編碼數(shù)據(jù)存儲在非瞬時存儲介質上。
[0019]還提出了一種存儲介質，所述存儲介質攜帶根據(jù)所提出的方法或所述方法的實施例之一存儲在其上的數(shù)據(jù)。
[0020]并提出了根據(jù)權利要求7的用于重構連接分量的取向向量的方法，所述向量具有預定長度并包括三個分量。
[0021]所述重構方法包括:對以信號通知所述向量的第三分量的符號的比特、所述向量的第一分量和所述向量的第二分量進行解碼，并對所述第一分量和第二分量進行解量化；使用所述預定長度以及所述解量化后的第一分量和解量化后的第二分量，來確定所述向量的第三分量的近似的所計算的絕對值是否小于第一閾值，并且如果所計算的絕對值小于所述第一閾值，則對所述第三分量的所計算的絕對值和所述第三分量的絕對值之間的殘差進行確定、解碼和解量化，并使用所述已解碼數(shù)據(jù)來重構所述向量的第三分量。
[0022]在實施例中，所述重構方法還包括，通過執(zhí)行以下步驟，對所述連接分量的與所述向量垂直的另一取向向量進行解碼，所述另一向量具有所述預定長度并包括三個其他分量:確定所述重構的第三分量小于第二閾值(所述第二閾值小于所述第一閾值)，將解量化后的第一分量的絕對值和解量化后的第二分量的絕對值進行比較，其中，在解量化后的第一分量的絕對值大于解量化后的第二分量的絕對值的情況下，對以信號通知所述其他分量中第一其他分量的符號的比特進行編碼，以及，在解量化后的第一分量的絕對值不大于解量化后的第二分量的絕對值的情況下，對以信號通知所述其他分量中第二其他分量的符號的比特進行編碼，并對所述向量的第三其他分量進行解碼和解量化。
[0023]在不同實施例中，所述重構方法還包括，通過執(zhí)行以下步驟，對所述連接分量的與所述向量正交的另一取向向量進行解碼，所述另一向量具有所述預定長度并包括三個其他分量:確定所述重構的第三分量不小于第二閾值，對標記和所述其他分量之一進行解碼，并對所述其他分量之一進行解量化，使用解量化后的第一分量的絕對值和解量化后的第二分量的絕對值，來確定所述其他分量之一是所述另一向量的第一其他分量還是第二其他分量，使用所述向量的重構、所述預定長度、所述標記和所述其他分量中解量化后的其他分量，來計算所述另一向量的一個其他分量，所述其他分量之一被確定為不是該其他分量，并使用所述預定長度、所述解量化后的一個其他分量以及所計算其他分量，來確定第三其他分量的近似。
[0024]在所述不同實施例中，所述重構方法還可以包括:確定所述第三其他分量的所確定的近似的絕對值小于所述第一閾值，對另一殘差進行解碼和解量化，并使用解量化的另一殘差更新所確定的近似。
[0025]此外，提出了一種設備，包括用于執(zhí)行所提出方法之一的處理器。此外，本發(fā)明提供了一種設備，包括用于對連接分量的取向向量進行編碼/解碼的編碼器或解碼器，其中，所述連接分量對應于3D模型中重復模式的實例。
[0026]在從屬權利要求中指定其他有益實施例的特征。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]在附圖中示出了并在以下描述中更詳細地解釋了本發(fā)明的示例性實施例。解釋示例性實施例僅用于闡述本發(fā)明，而不用于限制權利要求中所限定的本發(fā)明的公開或范圍。[0028]在附圖中:
[0029]圖1示例性地示出了編碼方法的實施例的流程圖；
[0030]圖2示例性地示出了解碼方法的實施例的流程圖；
[0031]圖3示出了根據(jù)本原理的3D模型的示例性編碼器；以及
[0032]圖4示出了根據(jù)本原理的3D模型的示例性解碼器。
【具體實施方式】
[0033]本發(fā)明可以在包括相應適配的處理設備在內的任意電子設備上實現(xiàn)?？梢詫崿F(xiàn)本發(fā)明的示例性設備的非窮盡性列表包括:電視、移動電話、個人計算機、數(shù)字靜態(tài)攝相機、數(shù)字視頻攝相機、mp3播放器、導航系統(tǒng)或汽車音頻系統(tǒng)。
[0034]本發(fā)明可以用于對預定長度的向量進行編碼，所述預定長度與可以使用已編碼向量的任意目的無關。
[0035]以下所描述的示例性實施例涉及視覺對象的模型化，其中已編碼向量是取向向量，但本發(fā)明不限于此。
[0036]在表1中，示出了比特流格式的示例，可以通過所述比特流格式表達根據(jù)本發(fā)明實施例編碼的一對垂直的歸一化向量:
[0037]compr_ith_insta_orient_cartesian 類
[0038]
【權利要求】
1.一種用于對連接分量的取向向量進行編碼的方法，所述向量具有預定長度并包括三個分量，所述方法包括: -對所述向量的第一分量和所述向量的第二分量進行量化和解量化，并對量化后的第一分量和量化后的第二分量以及以信號通知所述向量的第三分量的符號的比特進行編碼，-使用所述預定長度以及解量化后的第一分量和解量化后的第二分量，來確定所述向量的第三分量的近似的所計算的絕對值是否小于第一閾值， -并且如果所計算的絕對值小于所述第一閾值，則對所述第三分量的所計算的絕對值和所述第三分量的絕對值之間的殘差進行確定、量化和編碼。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，所述方法還包括:通過執(zhí)行以下步驟，對所述連接分量的與所述向量垂直的另一取向向量進行編碼，所述另一向量具有所述預定長度并包括三個其他分量， -使用根據(jù)權利要求1編碼的數(shù)據(jù)，確定重構的第三分量， -確定所述重構的第三分量小于第二閾值， -將解量化后的第一分量的絕對值和解量化后的第二分量的絕對值進行比較，其中， -在解量化后的第一分量的絕對值大于解量化后的第二分量的絕對值的情況下，對以信號通知所述其他分量中的第一其他分量的符號的比特進行編碼，以及， -在解量化后的第一分量的絕對值不大于解量化后的第二分量的絕對值的情況下，對以信號通知所述其他分量中的第二其他分量的符號的比特進行編碼，以及， -對第三其他分量進行量化和編碼。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，所述方法還包括:通過執(zhí)行以下步驟，對與所述向量垂直的另一向量進行編碼，所述另一向量具有所述預定長度并包括三個其他分量， -使用根據(jù)權利要求1編碼的數(shù)據(jù)，確定重構的第三分量， -確定所述重構的第三分量不小于第二閾值，所述第二閾值小于所述第一閾值， -使用解量化后的第一分量的絕對值和解量化后的第二分量的絕對值，來對所述其他分量中的第一其他分量和第二其他分量之一進行選擇、量化和解量化， -使用所述向量的重構、預定長度和解量化后的所選擇的其他分量，來計算所述另一向量的第一其他分量和第二其他分量中未選擇的其他分量的兩個可能值， -依賴于所計算的兩個可能值中的哪一個更好地近似于所述未選擇的其他分量，來設置標記，以及 -對已量化的所選擇的其他分量和所述標記進行編碼。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，所述方法還包括: -使用所述預定長度、標記和解量化的所選擇的其他分量，來確定所述另一向量的第三其他分量的近似的所計算的另一絕對值是否小于所述第一閾值， -并且如果所計算的另一絕對值小于所述第一預定閾值，則對所述另一向量的第三其他分量的所計算的絕對值和絕對值之間的另一殘差進行確定、量化和編碼。
5.根據(jù)權利要求1-4中任一項所述的方法，還包括:將所有已編碼的數(shù)據(jù)存儲在非瞬時存儲介質上。
6.一種存儲介質，其中，所述存儲介質攜帶根據(jù)權利要求5所述的方法存儲在所述存儲介質上的數(shù)據(jù)。
7.一種用于重構連接分量的取向向量的方法，所述向量具有預定長度并包括三個分量，所述方法包括:-對以信號通知所述向量的第三分量的符號的比特、所述向量的第一分量和所述向量的第二分量進行解碼，并對所述第一分量和第二分量進行解量化，-使用所述預定長度以及解量化后的第一分量和解量化后的第二分量，來確定所述向量的第三分量的近似的所計算的絕對值是否小于第一閾值，-如果所述所計算的絕對值小于所述第一閾值，則對所述第三分量的所計算的絕對值和所述第三分量的絕對值之間的殘差進行確定、解碼和解量化，以及-使用解碼后的數(shù)據(jù)來重構所述向量的第三分量。
8.根據(jù)權利要求7所述的方法，所述方法還包括:通過執(zhí)行以下步驟，對所述連接分量的與所述向量垂直的另一取向向量進行重構，所述另一向量具有所述預定長度并包括三個其他分量，-確定所述重構的第三分量小于第二閾值，所述第二閾值小于所述第一閾值，-將解量化后的第一分量的絕對值和解量化后的第二分量的絕對值進行比較，其中，-在解量化后的第一分量的絕對值大于解量化后的第二分量的絕對值的情況下，對以信號通知所述其他分量中的第一其他分量的符號的比特進行編碼，以及，-在解量化后的第一分量的絕對值不大于解量化后的第二分量的絕對值的情況下，對以信號通知所述其他分量中的第二其他分量的符號的比特進行編碼，-以及，對所述向量的第三其他分量進行解碼和解量化。
9.根據(jù)權利要求7所述的方法，所述方法還包括:通過執(zhí)行以下步驟，對所述連接分量的與所述向量垂直的另一取向向量進行重構，所述另一向量具有所述預定長度并包括三個其他分量，-確定所述重構的第三分量不小于第二閾值，-對標記和所述其他分量之一進行解碼，并對所述其他分量之一進行解量化，-使用解量化后的第一分量的絕對值和解量化后的第二分量的絕對值，來確定所述其他分量之一是所述另一向量的第一其他分量還是第二其他分量，-使用所述向量的重構、預定長度、標記和所述其他分量中解量化后的其他分量，來計算所述另一向量的一個其他分量，所述其他分量之一被確定為不是該其他分量，以及-使用所述預定長度、解量化后的一個其他分量以及所計算的其他分量，來確定第三其他分量的近似。
10.根據(jù)權利要求9所述的方法，所述方法還包括:-確定所述第三其他分量的所確定的近似的絕對值小于所述第一閾值，-對另一殘差進行解碼和解量化，以及-使用解量化的另一殘差，更新所確定的近似。
11.一種設備，包括:處理器，用于執(zhí)行權利要求1-5之一或權利要求7-10之一所述的方法。
12.—種設備，包括:重復結構發(fā)現(xiàn)模塊，確定與連接分量相關聯(lián)的取向向量，其中，所述連接分量對應于模式的實例，所述模式對應于在3D模型中發(fā)生的重復結構；以及編碼器，執(zhí)行權利要求1-5之一所述的方法，以對所述取向向量進行編碼。
13.一種設備，包括:解碼器，對根據(jù)權利要求7-10之一所述的方法而編碼的取向向量進行解碼，其中，所述連接分量對應于模式的實例，所述模式對應于在3D模型中發(fā)生的重復結構；以及模型重構模塊，產生包括所述連接分量的所述3D模型。
14.根據(jù)權利要求1-5中任一項所述的方法，其中，所述連接分量對應于模式的實例，所述模式對應于在3D模型中發(fā)生的重復結構，并且所述方法還包括以下步驟:確定與所述連接分量相關聯(lián)的所述取向向量。
15.根據(jù)權利要求7-10中任一項所述的方法，其中，所述連接分量對應于模式的實例，所述模式對應于在3D模型中發(fā)生的重復結構，并且所述方法還包括以下步驟:產生包括所述連接分量的所 述3D模型。
【文檔編號】G06T9/00GK103748615SQ201280035527
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2012年7月17日 優(yōu)先權日:2011年7月18日
【發(fā)明者】江文斐, 蔡康穎, 田疆 申請人:湯姆遜許可公司