用于点云的二进制熵编解码的方法和设备技术

用于对点云进行编码或解码的方法和设备。使用熵编解码来对表示体积的子体积的占用模式的比特序列进行编解码。针对当前子体积，用于对占用模式进行熵编解码的相应熵编解码器的概率可以基于当前子体积的多个邻近子体积的占用数据和用于细分邻近子体积的占用数据而被选择。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于点云的二进制熵编解码的方法和设备
本申请大体上涉及点云压缩，且具体地涉及用于点云的二进制熵编解码(coding)的方法和设备。
技术介绍
数据压缩被用于通信和计算机联网中以高效地存储、传输并且再现信息。人们对三维物体或空间的表示越来越感兴趣，这种表示可以涉及大型数据集，并且针对这种表示的高效而有效的压缩将非常有用和有价值。在一些情况下，可以使用点云来表示三维物体或空间，该点云是点集合，该点集合分别具有三个坐标地点(X，Y，Z)，且在一些情况下具有其他属性，比如颜色数据(例如亮度和色度)、透明度、反射率、法线向量等。点云可以是静态的(静止物体或单个时间点的环境/物体的快照)或动态的(点云的时间顺序序列)。针对点云的示例应用包括拓扑和地图应用。自主车辆和其他机器视觉应用可以依赖于呈环境的3D扫描的形式的点云传感器数据，该3D扫描诸如来自LiDAR(激光雷达)扫描器。虚拟现实模拟可以依赖于点云。应了解，点云可以涉及大量数据，并且快速且准确地压缩(编码和解码)该数据是极为令人感兴趣的。因此，提供更高效地和/或有效地压缩点云的数据的方法和设备将是有利的。而且，找到用于对点云进行编解码的方法和设备将是有利的，该方法和设备可以在不需要管理过量的上下文的情况下使用上下文自适应二进制熵编解码来实施。附图说明现在将通过示例的方式参考附图，该附图示出了本申请的示例实施例，并且在附图中：图1示出了示例点云编码器的简化框图；图2示出了示例点云解码器的简化框图；图3示出了用于编解码的示例部分子体积和相关联的树形结构；图4图示了八叉树的递归拆分和编解码；图5示出了来自八叉树的示例立方体内的示例扫描模式；图6示出了示例立方体内的示例占用模式；图7以流程图形式示出了用于对点云进行编码的一种示例方法；图8图示了示例八叉树的一部分；图9示出了邻近子体积的示例；图10示出了示例邻居配置，该示例邻居配置示出了邻近节点之间的占用；图11以图表方式示出了使用依赖于于父模式的上下文的点云熵编码的进程的一个说明性实施例；图12示出了使用依赖于邻居配置的上下文的点云熵编码的进程的说明性实施例；图13以流程图形式示出了用于对压缩后的点云数据的比特流进行解码的一种示例方法；图14示出了编码器的示例简化框图；图15示出了解码器的示例简化框图；图16示出了示例笛卡尔坐标系以及围绕轴的示例旋转和/或反射；图17示出了在围绕Z轴旋转的一次或数次迭代下的邻居配置的不变性类别；图18示出了针对垂直反射的邻居配置的不变性类别；图19示出了针对旋转和反射两者的不变性类别；图20示出了针对在三种旋转和反射下的不变性类别；图21图示了针对占用模式的非二进制编解码与级联二进制编解码之间的等效性；图22以流程图方式示出了用于使用二进制编解码在基于树的点云编解码器(coder)中对占用模式进行编解码的一种示例方法；图23示出了示例编码器的部分的简化框图；图24以图表方式示出了基于邻居筛选的示例上下文约简操作；图25示出了基于邻居筛选的另一示例上下文约简操作；图26以流程图形式示出了使用组合上下文约简来对占用模式进行二进制编解码的方法的一个示例；图27示出了邻近子体积的示例，已经对在邻近子体积之间的一些子体积进行编解码；图28示出了邻近子体积和邻近子体积的已经被编解码的子体积的示例；图29示出了邻近子体积中的子体积占用的示例；图30以流程图形式示出了至少部分地基于多个邻近节点中的至少一个邻近节点的子节点的占用数据来对当前节点的占用模式进行编码的方法；图31以流程图形式示出了至少部分地基于多个邻近节点中的至少一个邻近节点的子节点的占用数据来对当前节点的占用模式进行解码的方法；图32以流程图形式示出了依赖于邻近子体积的子体积来决定邻居配置的方法；图33示出了邻近子体积中的子体积占用的另一示例；以及图34示出了邻近子体积中的子体积占用的又一示例。在不同的图中可能已经使用类似附图标记来表示类似组件。具体实施方式本申请描述了对点云进行编码和解码的方法和用于对点云进行编码和解码的编码器和解码器。可以使用熵编解码(例如二进制熵编解码)来对表示体积的子体积的占用模式的比特序列进行编解码。可以基于当前子体积的邻近子体积的占用数据并且进一步基于邻近子体积中的至少一个邻近子体积的子子体积的占用数据来选择与用于对占用模式进行熵编码的相应熵编解码器相关联的概率。在对理解本申请有用的示例中，上下文可以基于邻居配置和比特序列中的先前编解码的比特的部分序列。可以做出关于是否要应用上下文约简操作的确定，且如果确定要应用上下文约简操作，那么该操作约简可用上下文的数目。示例上下文约简操作包括：基于通过与先前编解码的比特相关联的子体积进行的屏蔽来约简邻居配置、对空邻居配置的特殊处理以及基于统计的上下文合并。可以在编解码之前应用约简，并且可以在编解码期间做出关于是否满足用于使用约简的上下文集合的情况的确定。在一个方面，本申请提供了一种对点云进行编码以生成压缩后的点云数据的比特流的方法，该点云在具有多个节点的树形结构中被定义，多个节点具有父子关系并且其表示体积空间的几何形状，该体积空间的几何形状被递归地拆分成子体积并且包含点云的点。该方法包括：针对与被拆分成其他子体积的子体积相关联的当前节点，每个其他子体积对应于当前节点的子节点；基于子节点的占用状态来确定用于当前节点确定的占用模式。该方法还包括：选择与用于对占用模式进行熵编码的相应熵编解码器相关联的一种或多种概率，其中该选择基于当前节点的多个邻近节点的占用数据和多个邻近节点中的至少一个邻近节点的子节点的占用数据。该方法还包括：使用相关联的一个或多个熵编解码器，基于所选择的一种或多种概率来对占用模式进行熵编码，以产生用于比特流的编码数据。在另一方面，本申请提供了一种对压缩后的点云数据的比特流进行解码以产生重构的点云的方法，该点云在具有多个节点的树形结构中被定义，多个节点具有父子关系并且其表示体积空间的几何形状的多个节点，该体积空间被递归地拆分成子体积并且包含点云的点。该方法包括：针对与被拆分成其他子体积的子体积相关联的当前节点，每个其他子体积对应于当前节点的子节点，选择与用于对占用模式进行熵解码的相应熵编解码器相关联的一种或多种概率，其中该选择基于当前节点的多个邻近节点的占用数据和多个邻近节点中的至少一个邻近节点的子节点的占用数据。该方法还包括：使用一个或多个相关联的熵编解码器，基于所选择的一种或多种概率来对比特流进行熵解码，以产生用于当前节点的表示子节点的占用的重构占用模式。在一些实施方式中，选择一种或多种概率可以基于邻近配置，该邻近配置是基于当前节点的邻近节点中的每个邻近节点的占用状态而被确定的。在一些实施方式中，如果当前节点的邻近节点本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种对点云进行编码以生成压缩后的点云数据的比特流的方法，所述点云在具有多个节点的树形结构中被定义，所述多个节点具有父子关系并且所述多个节点表示体积空间的几何形状，所述体积空间被递归地拆分成子体积并且包含所述点云的点，所述方法包括：/n针对与被拆分成其他子体积的子体积相关联的当前节点，每个其他子体积对应于所述当前节点的子节点，/n基于所述子节点的占用状态来确定所述当前节点的占用模式；/n选择与用于对所述占用模式进行熵编码的相应熵编解码器相关联的一种或多种概率，其中所述选择基于所述当前节点的多个邻近节点的占用数据和所述多个邻近节点中的至少一个邻近节点的子节点的占用数据；以及/n使用相关联的一个或多个所述熵编解码器，基于所选择的一种或多种概率来对所述占用模式进行熵编码，以产生用于所述比特流的编码数据。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20181002 EP 18290112.41.一种对点云进行编码以生成压缩后的点云数据的比特流的方法，所述点云在具有多个节点的树形结构中被定义，所述多个节点具有父子关系并且所述多个节点表示体积空间的几何形状，所述体积空间被递归地拆分成子体积并且包含所述点云的点，所述方法包括：
针对与被拆分成其他子体积的子体积相关联的当前节点，每个其他子体积对应于所述当前节点的子节点，
基于所述子节点的占用状态来确定所述当前节点的占用模式；
选择与用于对所述占用模式进行熵编码的相应熵编解码器相关联的一种或多种概率，其中所述选择基于所述当前节点的多个邻近节点的占用数据和所述多个邻近节点中的至少一个邻近节点的子节点的占用数据；以及
使用相关联的一个或多个所述熵编解码器，基于所选择的一种或多种概率来对所述占用模式进行熵编码，以产生用于所述比特流的编码数据。


2.一种对压缩后的点云数据的比特流进行解码以产生重构的点云的方法，所述点云在具有多个节点的树形结构中被定义，所述多个节点具有父子关系并且所述多个节点表示体积空间的几何形状，所述体积空间被递归地拆分成子体积并且包含所述点云的点，所述方法包括：
针对与被拆分成其他子体积的子体积相关联的当前节点，每个其他子体积对应于所述当前节点的子节点，
选择与用于对占用模式进行熵解码的相应熵编解码器相关联的一种或多种概率，其中所述选择基于所述当前节点的多个邻近节点的占用数据和所述多个邻近节点中的至少一个邻近节点的子节点的占用数据；以及
使用一个或多个相关联的所述熵编解码器，基于所选择的一种或多种概率来对所述比特流进行熵解码，以产生用于所述当前节点的表示所述子节点的占用的重构占用模式。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中选择所述一种或多种概率基于邻近配置，所述邻近配置是基于所述当前节点的所述邻近节点中的每个邻近节点的占用状态而被确定的。


4.根据权利要求3所述的方法，其中如果所述当前节点的邻近节点的占用数据指示所述邻近节点被占用、并且所述邻近节点的子节点的所述占用数据指示所述邻近节点的被占用的子节点中的至少一个子节点与所述当前节点邻近，那么所述当前节点的所述邻近节点被视为出于确定所述邻近配置的目的而被占用。


5.根据权利要求3或4所述的方法，其中如果所述当前节点的邻近节点的占用数据指示所述邻近节点被占用、并且所述邻近节点的子节点的所述占用数据指示所述邻近节点的被占用的子节点中没有一个子节点与所述当前节点邻近，那么所述当前节点的所述邻近节点被视为出于确定所述邻近配置的目的而未被占用。


6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其中如果所述当前节点的邻近节点尚未被...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·拉瑟雷，
申请(专利权)人：黑莓有限公司，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA