一种三维动画自编码解码装置的制作方法

本实用新型涉及计算机领域，具体而言，涉及一种三维动画自编码解码装置。

背景技术：

伴随着三维动画数据的逐渐普及，面向三维动画的分析和处理技术成为迫切需求，在自然语言处理的研究中，研究者提出了词向量的方法将单词进行编码，例如one-hot-vector编码方法，而三维动画数据作为一种新型的大尺度数据，每一个输入网络节点对应一帧网格模型，其数据复杂性和尺度远大于一个单词，高维数据不仅会严重增加算法计算复杂度，而且会降低算法效能，甚至会导致小样本问题和“维数灾难”问题，由于现有的特征描述符依然非常有限、数据特征单一等局限性，对三维动画实现高效、准确地表示依然是个挑战性的问题，其中，解决问题的关键在于研发三维动画大尺度数据的编码技术从而使用编码来表征三维动画的内部信息，对应的，对三维动画编码的逆操作，即解码技术，将实现三维动画的还原。

本实用新型依据国家自然科学基金(项目编号：61602222，41661083)；江西省教育厅科学技术研究项目(项目编号：GJJ150359)；江西省软科学研究计划(重点项目，编号20161BBA10015)。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种三维动画自编码解码装置，对给定的三维动画数据，依据其行为信息，实现编码从而以少量存储代价表征大尺度的三维动画数据，并实现将编码进行解码恢复给定的三维动画数据的逆过程。

本实用新型是这样实现的，它包括用户交互接口、编码器、数据存储器、解码器、应用接口，其特征在于，编码器分别连接用户交互接口、应用接口、解码器和数据存储器，数据存储器连接解码器，所述编码器与用户交互接口连接用于三维动画的输入，所述解码器与编码器、数据存储器连接用于三维动画的输出，所述用户交互接口与编码器连接用以提供用户的编码参数，所述应用接口连接编码器用以与不同三维动画应用进行通信。

本实用新型的技术效果是：本实用新型适用于三维动画预处理和数据还原工序，从而为高效地开展三维动画特征提取、分类、压缩、传输等应用提供有力的保证。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的工作流程图。

图3为本实用新型的三维动画编码流程图。

图4为本实用新型的三维动画解码流程图。

在图中，1、用户交互接口，2、编码器，3、数据存储器，4、解码器，5、应用接口。

具体实施方式

结合图1、2、3、4来具体说明本实用新型，一种三维动画自编码解码装置，它包括用户交互接口(1)、编码器(2)、数据存储器(3)、解码器(4)、应用接口(5)，编码器分别连接用户交互接口、应用接口、解码器和数据存储器，数据存储器连接解码器，所述编码器与用户交互接口连接用于三维动画的输入，所述解码器与编码器、数据存储器连接用于三维动画的输出，所述用户交互接口与编码器连接用以提供用户的编码参数，所述应用接口连接编码器用以与不同三维动画应用进行通信。

参照图1，一种三维动画自编码和解码装置的工作原理具体包括以下步骤：

1、对于给定的三维动画，用户通过用户交互接口(1)设置编码参数用以配置三维动画编码器，用户设置的参数包括编码的维度、精度等；

2、编码器(2)依据用户设定的参数对输入的三维动画进行编码运算操作；

3、对于编码器(2)编码输出的操作包括：

3.1)大尺度三维动画数据的低维度编码结果作为对应三维动画特征属性的表示，通过应用接口(5)提供给包括三维动画特征提取、分类、压缩、传输等诸多应用中；

3.2)三维动画编码结果与编码基结合，用以三维动画还原；

3.3)编码器输出的编码基用于三维动画还原，暂存在数据存储器(3)当中；

4、解码器(4)从编码器(2)中接收数据编码，从数据存储器(3)中提取编码基，从而计算还原三维动画；

5、输出解码后还原的三维动画。

参照图3对三维动画进行编码的操作方法具体为：

1、数据输入，三维动画的每一帧可看作为一个静态3-D(Dimension)模型，而三维动画较之增加一个时间维度，即4-D，三维动画数据输入后，首先将每一帧中所有模型表面顶点的空间坐标化整为1-D的向量，从而使得三维动画被表示为一个分别对应空间和时间维度的2-D坐标矩阵；

2、与参数设置，用户依据输入的三维动画数据特征以及三维动画处理的应用需求设置参数，包括选择维度约简算法、编码精度等。现有的可选维度约简算法包括主成分分析(Principal Component Analysis，简称PCA)，等距离特征映射(Isometric Feature Mapping，简称ISOMAP)，局部线性嵌入(Locally Linear Embedding，简称LLE)，拉普拉斯特征映射(Laplacian Eigenmaps，简称LE)等，以PCA算法为例，用户可以预设编码信息保留比例、编码长度等；

3、编码计算。依据用户选定的维度约简算法及所需参数，对三维动画数据进行编码计算；

4、数据输出与存储，计算三维动画数据编码，一方面得到表征三维动画特征的低维编码，另一方面得到对应的编码基，保存至预设的数据存储器以便三维动画还原。

参照图4对三维动画编码进行解码的操作方法具体为：

1、提取编码基，从数据存储器读取相应编码操作得到的编码基；

2、获取三维动画编码，该编码可以任意渠道得到的编码，包括编码器输出的对应编码，或者经过分析、处理后格式相同的对应编码等；

3、解码计算，以主成分分析(PCA)算法为例，三维动画的解码可通过三维动画编码矩阵与编码基矩阵的乘积，从而实现三维动画的还原；

4、三维动画输出，还原后的三维动画可用于浏览、存储、传输等。

其中，步骤1和步骤2不分先后。

本实用新型首先将三维动画数据重整为以时间和空间维度的数据矩阵，借助现有高维样本维度约简工具，将三维动画数据约简为用户指定维度的编码以及对应的编码基。低维度的三维动画编码有利于开发面向三维动画的特征提取、分类、压缩、传输等诸多应用。而编码基用于对编码进行三维动画还原操作。

本实用新型实现了三维动画的编码和解码，借助维度约简工具将三维动画约简为低维度的编码，而对于给定的编码同样可以解码还原给定的三维动画。经过试验，对于包含坐、行走、跑步、踢打等日常行为的人体三维动画数据，以主成分分析(PCA)算法为例，计算得到3-D编码时，运用相应的编码基还原的三维动画失真率不超过百分之十。可见，在数据信息高保真(超百分之九十)的基础上，该发明大大减小了动画数据维度，有利于极大地提高数据分析和处理的效率。

以上所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。