本發(fā)明屬于三維網(wǎng)格編解碼領(lǐng)域，具體涉及一種基于自適應(yīng)小波變換的三維網(wǎng)格編解碼方法及裝置。

背景技術(shù)：

1、近年來(lái)，隨著多媒體技術(shù)的迅速發(fā)展，相關(guān)研究成果迅速產(chǎn)業(yè)化，并成為人們生活中不可或缺的重要組成部分。三維模型成為繼音頻、圖像、視頻之后的新一代數(shù)字化媒體。三維網(wǎng)格是一種常用的三維模型表示方式。三維網(wǎng)格模型與傳統(tǒng)的圖像、視頻等多媒體相比具有更強(qiáng)的交互性和逼真性，使其在商業(yè)、制造業(yè)、建筑業(yè)、教育、醫(yī)學(xué)、娛樂(lè)、藝術(shù)、軍事等各個(gè)領(lǐng)域都得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

2、盡管目前有許多種三維網(wǎng)格的表示方法，但三角網(wǎng)格仍是目前最通用的表示方法。三維網(wǎng)格可以被視為由頂點(diǎn)、邊和面這三種基本元素組成。頂點(diǎn)是網(wǎng)格中最基本的元素，它們定義了一個(gè)三維空間中的位置。邊是連接網(wǎng)格中兩個(gè)頂點(diǎn)的線(xiàn)段。面可以視為由邊的閉合路徑形成的多邊形。對(duì)于三角網(wǎng)格來(lái)說(shuō)，每一個(gè)面都是一個(gè)三角形。

3、網(wǎng)格中包含的信息通常分為幾何信息、連接信息以及屬性信息這三類(lèi)。幾何信息即網(wǎng)格的每個(gè)頂點(diǎn)在三維空間中的位置。連接信息描述了網(wǎng)格中各元素之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，即頂點(diǎn)之間的連接關(guān)系。屬性信息是可選的，它可以將屬性關(guān)聯(lián)到對(duì)應(yīng)的網(wǎng)格元素中去(如頂點(diǎn)顏色、法向量等可以與網(wǎng)格頂點(diǎn)相關(guān)聯(lián))。還可以利用網(wǎng)格參數(shù)化將網(wǎng)格從三維空間映射到二維平面區(qū)域，這種映射關(guān)系通常由一組參數(shù)坐標(biāo)描述，稱(chēng)為uv坐標(biāo)或紋理坐標(biāo)，與網(wǎng)格頂點(diǎn)相關(guān)聯(lián)。該二維映射可以用來(lái)表示高分辨率的屬性信息，如紋理、法向量等。

4、在幾乎所有使用三維網(wǎng)格的應(yīng)用領(lǐng)域(如計(jì)算模擬、娛樂(lè)、醫(yī)學(xué)成像、數(shù)字化文物、計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)、電子商務(wù)等)，隨著人們對(duì)三維網(wǎng)格模型在視覺(jué)效果上越來(lái)越高的需求，模型正變得越來(lái)越復(fù)雜，模型的精度也越來(lái)越高，因此表示三維網(wǎng)格所需要的數(shù)據(jù)量也相應(yīng)的增大。以上問(wèn)題就導(dǎo)致了三維網(wǎng)格的處理、可視化、傳輸和存儲(chǔ)都越來(lái)越復(fù)雜。三維網(wǎng)格壓縮可以視為解決上述問(wèn)題的一個(gè)途徑，它減少了模型數(shù)據(jù)的大小，有利于三維網(wǎng)格的處理、存儲(chǔ)和傳輸，因此有必要提出一種高效且通用的三維網(wǎng)格壓縮算法。

5、近來(lái)，音視頻編碼壓縮領(lǐng)域的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織mpeg開(kāi)始制定面向三維網(wǎng)格的壓縮標(biāo)準(zhǔn)vdmc(video-based?dynamic?mesh?coding，基于視頻的動(dòng)態(tài)網(wǎng)格壓縮)，該標(biāo)準(zhǔn)是基于已有的v3c(visual?volumetric?video-based?coding，基于視頻的可視體積內(nèi)容編碼)標(biāo)準(zhǔn)指定的，v3c標(biāo)準(zhǔn)提供了一種壓縮三維模型的通用方法，模型可以是由點(diǎn)云、網(wǎng)格或全景視頻等形式呈現(xiàn)的。將三維網(wǎng)格模型的壓縮方法與該標(biāo)準(zhǔn)兼容有助于該方法的推廣以及適用。因此，對(duì)vdmc中的三維網(wǎng)格位移編解碼方法進(jìn)行優(yōu)化并將優(yōu)化方法與v3c標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于自適應(yīng)小波變換的三維網(wǎng)格編解碼方法及裝置。本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

2、第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于自適應(yīng)小波變換的三維網(wǎng)格編碼方法，包括：

3、獲取頂點(diǎn)位移數(shù)據(jù)；其中，所述頂點(diǎn)位移數(shù)據(jù)是根據(jù)基礎(chǔ)網(wǎng)格細(xì)分后，細(xì)分網(wǎng)格中頂點(diǎn)的位移信息得到的；所述位移信息為所述細(xì)分網(wǎng)格中各頂點(diǎn)到待編碼網(wǎng)格的位移矢量；

4、采用自適應(yīng)小波變換方法對(duì)所述頂點(diǎn)位移數(shù)據(jù)進(jìn)行小波變換，將變換后的位移矢量作為小波變換系數(shù)；其中，所述自適應(yīng)小波變換方法根據(jù)頂點(diǎn)位移數(shù)據(jù)的分布特性，自適應(yīng)調(diào)整小波變換的更新權(quán)重；

5、對(duì)所述小波變換系數(shù)進(jìn)行量化，得到量化后的小波變換系數(shù)；

6、對(duì)所述量化后的小波變換系數(shù)編碼得到位移信息碼流。

7、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述自適應(yīng)小波變換方法包括基于一階矩不變準(zhǔn)則的自適應(yīng)小波變換方法。

8、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述自適應(yīng)小波變換方法包括基于重建誤差最小準(zhǔn)則的自適應(yīng)小波變換方法。

9、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述自適應(yīng)小波變換方法包括基于網(wǎng)格連接性關(guān)系信息的自適應(yīng)小波變換方法。

10、第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于自適應(yīng)小波變換的三維網(wǎng)格編碼裝置，包括：

11、數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取頂點(diǎn)位移數(shù)據(jù)；其中，所述頂點(diǎn)位移數(shù)據(jù)是根據(jù)基礎(chǔ)網(wǎng)格細(xì)分后網(wǎng)格頂點(diǎn)的位移信息得到的；所述位移信息為細(xì)分后網(wǎng)格中各頂點(diǎn)到待編碼網(wǎng)格的位移矢量；

12、小波變換模塊，用于采用自適應(yīng)小波變換方法對(duì)所述頂點(diǎn)位移數(shù)據(jù)進(jìn)行小波變換，將變換后的位移矢量作為小波變換系數(shù)；其中，所述自適應(yīng)小波變換方法根據(jù)頂點(diǎn)位移數(shù)據(jù)的分布特性，自適應(yīng)調(diào)整小波變換的更新權(quán)重；

13、量化模塊，用于對(duì)所述小波變換系數(shù)進(jìn)行量化，得到量化后的小波變換系數(shù)；

14、編碼模塊，用于對(duì)所述量化后的小波變換系數(shù)編碼得到位移信息碼流。

15、第三方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于自適應(yīng)小波變換的三維網(wǎng)格解碼方法，包括：

16、對(duì)獲取的位移信息碼流和輔助信息碼流進(jìn)行解碼；

17、將位移信息碼流的解碼結(jié)果進(jìn)行反量化，得到反量化結(jié)果；

18、基于輔助信息碼流的解碼結(jié)果，自適應(yīng)確定小波變換過(guò)程中的更新權(quán)重；基于確定的更新權(quán)重，對(duì)所述反量化結(jié)果進(jìn)行小波反變換，得到細(xì)分網(wǎng)格的頂點(diǎn)位移數(shù)據(jù)；其中，所述細(xì)分網(wǎng)格的頂點(diǎn)位移數(shù)據(jù)表征細(xì)分后的解碼基礎(chǔ)網(wǎng)格的頂點(diǎn)到待重建網(wǎng)格的位移矢量；

19、利用所述細(xì)分網(wǎng)格的頂點(diǎn)位移數(shù)據(jù)，得到重建網(wǎng)格。

20、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述自適應(yīng)確定小波變換過(guò)程中的更新權(quán)重，包括：

21、基于一階矩不變準(zhǔn)則的自適應(yīng)小波逆變換方法，利用所述輔助信息碼流的解碼在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述自適應(yīng)確定小波變換過(guò)程中的更新權(quán)重，包括：

22、基于重建誤差最小準(zhǔn)則的自適應(yīng)小波逆變換方法，利用所述輔助信息碼流的解碼結(jié)果中小波變換過(guò)程的變換參數(shù)，確定小波變換過(guò)程中的更新權(quán)重。

23、在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述自適應(yīng)確定小波變換過(guò)程中的更新權(quán)重，包括：

24、利用細(xì)分后的解碼基礎(chǔ)網(wǎng)格的連接性關(guān)系信息，確定小波變換過(guò)程中的更新權(quán)重。

25、第四方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于自適應(yīng)小波變換的三維網(wǎng)格解碼裝置，包括：

26、解碼模塊，用于對(duì)獲取的位移信息碼流和輔助信息碼流進(jìn)行解碼；

27、反量化模塊，用于將位移信息碼流的解碼結(jié)果進(jìn)行反量化，得到反量化結(jié)果；

28、小波反變換模塊，用于基于輔助信息碼流的解碼結(jié)果，自適應(yīng)確定小波變換過(guò)程中的更新權(quán)重；基于確定的更新權(quán)重，對(duì)所述反量化結(jié)果進(jìn)行小波反變換，得到細(xì)分網(wǎng)格的頂點(diǎn)位移數(shù)據(jù)；其中，所述細(xì)分網(wǎng)格的頂點(diǎn)位移數(shù)據(jù)表征細(xì)分后的解碼基礎(chǔ)網(wǎng)格的頂點(diǎn)到待重建網(wǎng)格的位移矢量；

29、網(wǎng)格重建模塊，用于利用所述細(xì)分網(wǎng)格的頂點(diǎn)位移數(shù)據(jù)，得到重建網(wǎng)格。

30、本發(fā)明實(shí)施例所提供的基于自適應(yīng)小波變換的三維網(wǎng)格編碼方法中，針對(duì)位移編碼環(huán)節(jié)，首先獲取頂點(diǎn)位移數(shù)據(jù)；其次，采用自適應(yīng)小波變換方法對(duì)所述頂點(diǎn)位移數(shù)據(jù)進(jìn)行小波變換，將變換后的位移矢量作為小波變換系數(shù)；然后對(duì)所述小波變換系數(shù)進(jìn)行量化，得到量化后的小波變換系數(shù)；最后對(duì)所述量化后的小波變換系數(shù)編碼得到位移信息碼流。本發(fā)明實(shí)施例所提供的基于自適應(yīng)小波變換的三維網(wǎng)格解碼方法，針對(duì)位移解碼環(huán)節(jié)，首先對(duì)獲取的位移信息碼流和輔助信息碼流進(jìn)行解碼；其次，將位移信息碼流的解碼結(jié)果進(jìn)行反量化，得到反量化結(jié)果；然后基于輔助信息碼流的解碼結(jié)果，自適應(yīng)確定小波變換過(guò)程中的更新權(quán)重；基于確定的更新權(quán)重，對(duì)所述反量化結(jié)果進(jìn)行小波反變換，得到細(xì)分網(wǎng)格的頂點(diǎn)位移數(shù)據(jù)；最后利用所述細(xì)分網(wǎng)格的頂點(diǎn)位移數(shù)據(jù)，得到重建網(wǎng)格。本發(fā)明在位移編碼過(guò)程中采用自適應(yīng)小波變換方法根據(jù)頂點(diǎn)位移數(shù)據(jù)的分布特性，自適應(yīng)調(diào)整小波變換的更新權(quán)重，能夠保證低頻信號(hào)與原始信號(hào)有較高的近似程度，從而提高下一次lifting迭代過(guò)程中預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，進(jìn)而提高位移數(shù)據(jù)的編碼效率；并在位移解碼過(guò)程中基于輔助信息碼流的解碼結(jié)果，自適應(yīng)確定小波變換過(guò)程中的更新權(quán)重；本發(fā)明能夠?qū)dmc中的三維網(wǎng)格位移編碼方法進(jìn)行優(yōu)化，并將優(yōu)化方法與v3c標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合，提高編碼效率和準(zhǔn)確性。