用于对连接分量的取向向量进行编码的方法和设备、相应的解码方法和设备、以及携带这 ...的制作方法
【专利摘要】本发明是在对连接分量的至少一个取向向量进行编码和解码的领域中做出的。当对向量分量量化以进行编码时，所编码的向量分量的可接受量化偏差有时导致所计算的向量分量的不可接受偏差。因此，提出了一种方法，该方法包括：对该向量的第一分量和该向量的第二分量进行量化和解量化，并对量化后的第一分量和量化后的第二分量以及以信号通知该向量的第三分量的符号的比特进行编码；使用预定长度以及解量化后的第一分量和解量化后的第二分量，来确定该向量的第三分量的近似的所计算的绝对值是否小于第一阈值；并且如果所计算的绝对值小于该第一阈值，则对该第三分量的所计算的绝对值和该第三分量的绝对值之间的残差进行确定、量化和编码。
【专利说明】用于对连接分量的取向向量进行编码的方法和设备、相应
的解码方法和设备、以及携带这种已编码数据的存储介质
【技术领域】
[0001]本发明是在对向量分量进行编码的领域中做出的。具体而言，本发明涉及对连接分量的取向向量进行编码，所述向量具有预定义长度并且包括三个分量。
【背景技术】
[0002]连接分量的取向向量用作将分量的模板旋转变换为分量的实例，并以很多不同方式用在视听内容的处理中。例如，当对听觉对象进行模型化时，该对象可以代表声源。当对视觉对象进行模型化时，该对象可以代表刚性的身体。
[0003]当对视觉对像进行模型化时，特别是在用于例如CAD系统、3G游戏、3D电视或3D电影等的三维(3D)中，常遇到重复结构。可以通过对这样的重复结构(例如，发生若干次的对象或对象部分)的模板进行一次编码，并针对该结构的每个实例，对允许将模板变换为实例的数据进行编码来对重复结构进行压缩编码。模板还被称为模式，并可以由聚类(clustering)产生。
[0004]最一般而言,这种变换是仿射变换,仿射变换可以被分解为旋转、缩放、修剪和/或移位(displacement)。旋转、缩放、修剪是可交换的线性变换，即他们应用的顺序不影响整体变换结果，并且可以对允许每个线性变换的数据独立地进行编码。
[0005]在线性变换中，在普通三维空间中的旋转可以进一步分解为绕三个不同轴的旋转，即，3D中旋转的旋转数据一般具有三个自由度。
[0006]即，仿射变换的旋转变换部分可以由指定相互正交的一对归一化取向向量的参数来表示。由于垂直性约束和归一化约束，这对取向向量具有三个自由度，即，必须确定三个参数以允许两个向量的明确确定，这是因为可以使用所编码的参数和约束计算其他参数。
[0007]在一个特定旋转是零或Π (还被记为Pi，对应于180度)的所谓万向节死锁的情况下，进动(precession)旋转和固有旋转绕相同轴(即在相同面内)发生。进动旋转和固有旋转是可交换的，并可以由累积旋转表示。因此，在这种情况下，自由度损失，并且旋转由两个参数唯一地指定。
[0008]M.Deering: " Geometry Compression", Proceedings of ACM SIGGRAPH,1995,PP.13-20针对取向向量的编码，提出了法线球体，单位法线的端点位于所述法线球体上，并且所述法线球体被分割为八个八分圆(每个八分圆被进一步分割为六个六分圆)。
[0009]针对连接分量的取向轴具有一些占优势的取向的情况，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数量的蔟的k均值聚类的方案。
[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
用重复模式进行压缩的另一方案。
【发明内容】
[0011]当对向量分量量化以进行编码时，发明人发现所编码的分量的量化所引入的可接受偏差有时导致所计算的分量的不可接受的偏差。发明人认识到这是由于计算中所包括的划分步骤，在除数接近零的情况下，划分导致除数中出现的误差的不可接受的传播。
[0012]因此，提出了根据权利要求1所述的方法，用于对连接分量的取向向量进行编码，所述向量具有预定长度并包括三个分量。
[0013]根据本发明的方法有益地用在连接分量的编码/解码中，所述连接分量对应于在3D模型中发生的重复模式的实例。
[0014]所述方法包括对所述向量的第一分量和所述向量的第二分量进行量化和解量化，并对量化后的第一分量和量化后的第二分量以及以信号通知所述向量的第三分量的符号的比特进行编码；使用所述预定长度以及解量化后的第一分量和解量化后的第二分量，来确定所述向量的第三分量的近似的所计算的绝对值是否小于第一阈值；并且如果所计算的绝对值小于所述第一阈值，则对所述第三分量的所计算的绝对值和所述第三分量的绝对值之间的残差进行确定、量化和编码。
[0015]在实施例中，所述方法还包括，通过执行以下步骤，对所述连接分量的与所述向量垂直的另一取向向量进行编码，所述另一向量具有所述预定长度并包括三个其他分量:使用根据权利要求1进行编码的数据，确定重构的第三分量，确定所述重构的第三分量小于第二阈值，比较解量化后的第一分量的绝对值和解量化后的第二分量的绝对值，其中，在解量化后的第一分量的绝对值大于解量化后的第二分量的绝对值的情况下，对以信号通知所述其他分量中第一其他分量的符号的比特进行编码，以及，在解量化后的第一分量的绝对值不大于解量化后的第二分量的绝对值的情况下，对以信号通知所述其他分量中第二其他分量的符号的比特进行编码，并对第三其他分量进行量化和编码。
[0016]在不同实施例中，所述方法还包括，通过执行以下步骤，对与所述向量垂直的另一向量进行编码，所述另一向量具有预定长度并包括三个其他分量:使用根据权利要求1进行编码的数据确定重构的第三分量，确定所述重构的第三分量不小于第二阈值(所述第二阈值小于所述第一阈值)，使用解量化后的第一分量的绝对值和解量化后的第二分量的绝对值，来对所述其他分量中的第一其他分量和第二其他分量之一进行选择、量化和解量化，使用所述向量的重构、预定长度和解量化后的所选择的其他分量，用于计算所述另一向量的第一其他分量和第二其他分量中未选择的其他分量的两个可能值，依赖于所计算的两个可能值中的哪一个更好地近似于所述未选择的其他分量进行近似，来设置标记，并对所选择的其他分量和所述标记进行编码。
[0017]在所述不同实施例中，所述方法还包括:使用所述预定长度、所述标记和所述解量化的所选择的其他分量，来确定所述另一向量的第三个其他分量的近似的所计算的另一绝对值是否小于所述第一阈值，并且如果所计算的另一绝对值小于所述第一预定阈值，则对所述另一向量的第三其他分量的所计算的绝对值和绝对值之间的另一残差进行确定、量化和编码。[0018]所述方法可以但不需要包括:将所有已编码数据存储在非瞬时存储介质上。
[0019]还提出了一种存储介质，所述存储介质携带根据所提出的方法或所述方法的实施例之一存储在其上的数据。
[0020]并提出了根据权利要求7的用于重构连接分量的取向向量的方法，所述向量具有预定长度并包括三个分量。
[0021]所述重构方法包括:对以信号通知所述向量的第三分量的符号的比特、所述向量的第一分量和所述向量的第二分量进行解码，并对所述第一分量和第二分量进行解量化；使用所述预定长度以及所述解量化后的第一分量和解量化后的第二分量，来确定所述向量的第三分量的近似的所计算的绝对值是否小于第一阈值，并且如果所计算的绝对值小于所述第一阈值，则对所述第三分量的所计算的绝对值和所述第三分量的绝对值之间的残差进行确定、解码和解量化，并使用所述已解码数据来重构所述向量的第三分量。
[0022]在实施例中，所述重构方法还包括，通过执行以下步骤，对所述连接分量的与所述向量垂直的另一取向向量进行解码，所述另一向量具有所述预定长度并包括三个其他分量:确定所述重构的第三分量小于第二阈值(所述第二阈值小于所述第一阈值)，将解量化后的第一分量的绝对值和解量化后的第二分量的绝对值进行比较，其中，在解量化后的第一分量的绝对值大于解量化后的第二分量的绝对值的情况下，对以信号通知所述其他分量中第一其他分量的符号的比特进行编码，以及，在解量化后的第一分量的绝对值不大于解量化后的第二分量的绝对值的情况下，对以信号通知所述其他分量中第二其他分量的符号的比特进行编码，并对所述向量的第三其他分量进行解码和解量化。
[0023]在不同实施例中，所述重构方法还包括，通过执行以下步骤，对所述连接分量的与所述向量正交的另一取向向量进行解码，所述另一向量具有所述预定长度并包括三个其他分量:确定所述重构的第三分量不小于第二阈值，对标记和所述其他分量之一进行解码，并对所述其他分量之一进行解量化，使用解量化后的第一分量的绝对值和解量化后的第二分量的绝对值，来确定所述其他分量之一是所述另一向量的第一其他分量还是第二其他分量，使用所述向量的重构、所述预定长度、所述标记和所述其他分量中解量化后的其他分量，来计算所述另一向量的一个其他分量，所述其他分量之一被确定为不是该其他分量，并使用所述预定长度、所述解量化后的一个其他分量以及所计算其他分量，来确定第三其他分量的近似。
[0024]在所述不同实施例中，所述重构方法还可以包括:确定所述第三其他分量的所确定的近似的绝对值小于所述第一阈值，对另一残差进行解码和解量化，并使用解量化的另一残差更新所确定的近似。
[0025]此外，提出了一种设备，包括用于执行所提出方法之一的处理器。此外，本发明提供了一种设备，包括用于对连接分量的取向向量进行编码/解码的编码器或解码器，其中，所述连接分量对应于3D模型中重复模式的实例。
[0026]在从属权利要求中指定其他有益实施例的特征。
【专利附图】
【附图说明】
[0027]在附图中示出了并在以下描述中更详细地解释了本发明的示例性实施例。解释示例性实施例仅用于阐述本发明，而不用于限制权利要求中所限定的本发明的公开或范围。[0028]在附图中:
[0029]图1示例性地示出了编码方法的实施例的流程图；
[0030]图2示例性地示出了解码方法的实施例的流程图；
[0031]图3示出了根据本原理的3D模型的示例性编码器；以及
[0032]图4示出了根据本原理的3D模型的示例性解码器。
【具体实施方式】
[0033]本发明可以在包括相应适配的处理设备在内的任意电子设备上实现。可以实现本发明的示例性设备的非穷尽性列表包括:电视、移动电话、个人计算机、数字静态摄相机、数字视频摄相机、mp3播放器、导航系统或汽车音频系统。
[0034]本发明可以用于对预定长度的向量进行编码，所述预定长度与可以使用已编码向量的任意目的无关。
[0035]以下所描述的示例性实施例涉及视觉对象的模型化，其中已编码向量是取向向量，但本发明不限于此。
[0036]在表1中，示出了比特流格式的示例，可以通过所述比特流格式表达根据本发明实施例编码的一对垂直的归一化向量:
[0037]compr_ith_insta_orient_cartesian 类
[0038]
【权利要求】
1.一种用于对连接分量的取向向量进行编码的方法，所述向量具有预定长度并包括三个分量，所述方法包括: -对所述向量的第一分量和所述向量的第二分量进行量化和解量化，并对量化后的第一分量和量化后的第二分量以及以信号通知所述向量的第三分量的符号的比特进行编码，-使用所述预定长度以及解量化后的第一分量和解量化后的第二分量，来确定所述向量的第三分量的近似的所计算的绝对值是否小于第一阈值， -并且如果所计算的绝对值小于所述第一阈值，则对所述第三分量的所计算的绝对值和所述第三分量的绝对值之间的残差进行确定、量化和编码。
2.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括:通过执行以下步骤，对所述连接分量的与所述向量垂直的另一取向向量进行编码，所述另一向量具有所述预定长度并包括三个其他分量， -使用根据权利要求1编码的数据，确定重构的第三分量， -确定所述重构的第三分量小于第二阈值， -将解量化后的第一分量的绝对值和解量化后的第二分量的绝对值进行比较，其中， -在解量化后的第一分量的绝对值大于解量化后的第二分量的绝对值的情况下，对以信号通知所述其他分量中的第一其他分量的符号的比特进行编码，以及， -在解量化后的第一分量的绝对值不大于解量化后的第二分量的绝对值的情况下，对以信号通知所述其他分量中的第二其他分量的符号的比特进行编码，以及， -对第三其他分量进行量化和编码。
3.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括:通过执行以下步骤，对与所述向量垂直的另一向量进行编码，所述另一向量具有所述预定长度并包括三个其他分量， -使用根据权利要求1编码的数据，确定重构的第三分量， -确定所述重构的第三分量不小于第二阈值，所述第二阈值小于所述第一阈值， -使用解量化后的第一分量的绝对值和解量化后的第二分量的绝对值，来对所述其他分量中的第一其他分量和第二其他分量之一进行选择、量化和解量化， -使用所述向量的重构、预定长度和解量化后的所选择的其他分量，来计算所述另一向量的第一其他分量和第二其他分量中未选择的其他分量的两个可能值， -依赖于所计算的两个可能值中的哪一个更好地近似于所述未选择的其他分量，来设置标记，以及 -对已量化的所选择的其他分量和所述标记进行编码。
4.根据权利要求3所述的方法，所述方法还包括: -使用所述预定长度、标记和解量化的所选择的其他分量，来确定所述另一向量的第三其他分量的近似的所计算的另一绝对值是否小于所述第一阈值， -并且如果所计算的另一绝对值小于所述第一预定阈值，则对所述另一向量的第三其他分量的所计算的绝对值和绝对值之间的另一残差进行确定、量化和编码。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，还包括:将所有已编码的数据存储在非瞬时存储介质上。
6.一种存储介质，其中，所述存储介质携带根据权利要求5所述的方法存储在所述存储介质上的数据。
7.一种用于重构连接分量的取向向量的方法，所述向量具有预定长度并包括三个分量，所述方法包括:-对以信号通知所述向量的第三分量的符号的比特、所述向量的第一分量和所述向量的第二分量进行解码，并对所述第一分量和第二分量进行解量化，-使用所述预定长度以及解量化后的第一分量和解量化后的第二分量，来确定所述向量的第三分量的近似的所计算的绝对值是否小于第一阈值，-如果所述所计算的绝对值小于所述第一阈值，则对所述第三分量的所计算的绝对值和所述第三分量的绝对值之间的残差进行确定、解码和解量化，以及-使用解码后的数据来重构所述向量的第三分量。
8.根据权利要求7所述的方法，所述方法还包括:通过执行以下步骤，对所述连接分量的与所述向量垂直的另一取向向量进行重构，所述另一向量具有所述预定长度并包括三个其他分量，-确定所述重构的第三分量小于第二阈值，所述第二阈值小于所述第一阈值，-将解量化后的第一分量的绝对值和解量化后的第二分量的绝对值进行比较，其中，-在解量化后的第一分量的绝对值大于解量化后的第二分量的绝对值的情况下，对以信号通知所述其他分量中的第一其他分量的符号的比特进行编码，以及，-在解量化后的第一分量的绝对值不大于解量化后的第二分量的绝对值的情况下，对以信号通知所述其他分量中的第二其他分量的符号的比特进行编码，-以及，对所述向量的第三其他分量进行解码和解量化。
9.根据权利要求7所述的方法，所述方法还包括:通过执行以下步骤，对所述连接分量的与所述向量垂直的另一取向向量进行重构，所述另一向量具有所述预定长度并包括三个其他分量，-确定所述重构的第三分量不小于第二阈值，-对标记和所述其他分量之一进行解码，并对所述其他分量之一进行解量化，-使用解量化后的第一分量的绝对值和解量化后的第二分量的绝对值，来确定所述其他分量之一是所述另一向量的第一其他分量还是第二其他分量，-使用所述向量的重构、预定长度、标记和所述其他分量中解量化后的其他分量，来计算所述另一向量的一个其他分量，所述其他分量之一被确定为不是该其他分量，以及-使用所述预定长度、解量化后的一个其他分量以及所计算的其他分量，来确定第三其他分量的近似。
10.根据权利要求9所述的方法，所述方法还包括:-确定所述第三其他分量的所确定的近似的绝对值小于所述第一阈值，-对另一残差进行解码和解量化，以及-使用解量化的另一残差，更新所确定的近似。
11.一种设备，包括:处理器，用于执行权利要求1-5之一或权利要求7-10之一所述的方法。
12.—种设备，包括:重复结构发现模块，确定与连接分量相关联的取向向量，其中，所述连接分量对应于模式的实例，所述模式对应于在3D模型中发生的重复结构；以及编码器，执行权利要求1-5之一所述的方法，以对所述取向向量进行编码。
13.一种设备，包括:解码器，对根据权利要求7-10之一所述的方法而编码的取向向量进行解码，其中，所述连接分量对应于模式的实例，所述模式对应于在3D模型中发生的重复结构；以及模型重构模块，产生包括所述连接分量的所述3D模型。
14.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其中，所述连接分量对应于模式的实例，所述模式对应于在3D模型中发生的重复结构，并且所述方法还包括以下步骤:确定与所述连接分量相关联的所述取向向量。
15.根据权利要求7-10中任一项所述的方法，其中，所述连接分量对应于模式的实例，所述模式对应于在3D模型中发生的重复结构，并且所述方法还包括以下步骤:产生包括所述连接分量的所 述3D模型。
【文档编号】G06T9/00GK103748615SQ201280035527
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2012年7月17日 优先权日:2011年7月18日
【发明者】江文斐, 蔡康颖, 田疆 申请人:汤姆逊许可公司