[发明专利]用于对几何形状由基于八叉树的结构表示的有色点云的颜色进行编码/解码的方法和装置

说明书

本原理涉及一种用于对点云的颜色进行编码的方法和设备，其中，该方法包括：‑为表示点云的几何形状的基于八叉树的结构的每个叶节点分配特定编号(LN_k)，特定编号(LN_k)是通过根据先前分配给父节点的取向(Ω_ρ)并根据特定子节点编号顺序给所述基于八叉树的结构的八个子节点中的每一个递归地分配取向({Ω₀，...，Ω₇})(201)和局部编号({n₀，...，n₇})(202)而分配给叶节点的；‑通过根据所分配的特定编号扫描基于八叉树的结构的叶节点来对点云的点进行排序(200)；‑根据特定2D路径将有色点云的有序点的颜色分配(210)给图像的像素；以及‑对图像进行编码(220)。本原理还涉及一种用于对点云进行解码的方法和设备。

技术领域

本原理一般地涉及对表示3D对象的几何形状和颜色的有色点云(colored pointcloud)进行编码和解码。具体地但非排他地，本原理的技术领域涉及对有色点云的颜色进行编码/解码。

背景技术

本部分旨在向读者介绍技术的各个方面，这些方面可能与下面描述和/或要求保护的本原理的各个方面有关。相信该讨论有助于向读者提供背景信息，以便更好地理解本原理的各个方面。因此，应该理解的是，这些陈述要在该角度上来阅读，而不是作为对现有技术的承认。

点云是通常旨在表示3D对象的外表面以及更复杂的几何形状(如头发、毛发)的点的集合，这些更复杂的几何形状可能无法通过其他数据格式(如网格)有效地表示。点云的每个点往往通过3D空间位置(3D空间中的X、Y和Z坐标)来定义，也可能通过其他相关属性来定义，诸如例如表示在RGB或YUV颜色空间中的颜色、透明度、反射率、两分量法向矢量等。

在下文中，考虑有色点云，即6分量点(X，Y，Z，R，G，B)或等效地(X，Y，Z，Y，U，V)的集合，其中(X，Y，Z)定义点在3D空间中的空间位置，而(R，G，B)或(Y，U，V)定义该点的颜色。

有色点云可以是静态的或者动态的，取决于云是否相对于时间而演变。应当注意的是，在动态点云的情况下，点的数量不是恒定的，而相反一般是随时间而演变的。因此，动态点云是点的集合的时间顺序列表。

实际上，有色点云可以用于各种目的，诸如文化遗产/建筑物，其中以3D形式扫描如雕像或建筑物的对象，以便在不传送或访问对象的情况下共享对象的空间配置。此外，它是一种确保在对象可能被破坏的情况下保存对象的知识的方式；例如地震后的寺庙。这种有色点云通常是静态的且巨大的。

另一个用例是在地形学和制图学中，其中通过使用3D表示，地图不限于平面，而是可以包含地势。

汽车工业和自动汽车也是可以使用点云的领域。自动汽车应当能够“探测”其环境，从而基于其近邻的实际情况做出安全驾驶决策。典型的传感器产生由决策引擎使用的动态点云。这些点云并不意图供人类观看。它们通常是小的、未必有颜色、并且是动态的且具有高的捕获频率。它们可能具有其他属性，如反射率，它是与感测对象的物理表面的材料相关的有价值的信息并且可以帮助做出决策。

虚拟现实(VR)和沉浸式世界近来已成为热门话题，并被许多人预见为2D平面视频的未来。基本思想是让观看者沉浸在其周围的环境中，与标准TV相反，在标准TV中，他只能看到面前的虚拟世界。取决于观看者在环境中的自由度，沉浸感有若干等级。有色点云是分发VR世界的良好格式候选。它们可以是静态的或动态的，并且通常具有平均大小，例如一次不超过几百万个点。

只有当比特流的大小足够小到允许向终端用户进行实际存储/发送时，点云压缩才能成功存储/发送用于沉浸式世界的3D对象。

同样重要的是，能够以合理的带宽消耗向终端用户分发动态点云，同时保持可接受的(或优选地是非常好的)体验质量。与视频压缩类似，良好地使用时间相关性被认为是会导致动态点云的有效压缩的重要元素。