[发明专利]一种基于逆Loop细分的嵌入式零树编码方法

说明书

技术领域

本发明涉及数字媒体技术领域，尤其是一种计算机三维图形的编码方法。

背景技术

维图像压缩已经广泛用于应用，其中嵌入式零树编码是有效的方法之一。图像嵌入式零树编码包括三个过程：

(1)零树预测，用零树结构编码重要图像，逐次逼近量化。经过小波变换的图像按其频带从低到高形成一个树状结构，树根是最低频子带的结点，它有三个孩子分别位于三个次低频子带的相应位置，见图1左上角。其余子带（最高频子带除外）的结点都有四个孩子位于高一级子带的相应位置（由于高频子带分辨率增加，所以一个低频子带结点对应有四个高频子带结点，即相邻的2×2矩阵）。这样三级小波分解就形成了深度为4的树。一幅图像经小波分解后，在不同子带的相同位置的变换系数是相关的，这种相关性形成了零树结构。

(2)小波处理：所有的小波系数分为下面三种情况：零树根（ZTR）；孤立零（IZ）；重要系数。为了编码的需要又把重要系数分为正重要系数（POS）和负重要系数（NEG），小波系数的判断流程如图2所示。

(3)EZW编码：EZW编码通过逐次逼近量化来完成，就是要通过逐次的使用阈值序列T₀,T₁,T₂,...,T_n-1来决定重要系数，其中T_i=T_i-1/2，且出示阈值T₀要满足条件：所有的小波系数有a_i<2T₀。

嵌入式编码是对重要的图像信息优先编码，将压缩后的结果放在码流的初始部分，然后依次按照信息的重要程度放置码流的其他部分，这样，将低码率的码流嵌入在高码率的码流中。嵌入式码流支持渐进传输，可以在任意点停止编码，能够严格满足目标码率或目标失真度要求。采用嵌入式码流能够对码率进行精确的控制，当编码失真或编码码率达到要求时，就可以随时停止编码过程。因此适应于在互联网上的图像数据的渐进传输。

随着三维图形的需求增加，人们对三维图形的精度和细节都提出了更高的要求，这也导致了三维图形数据的规模和复杂程度急剧增长。庞大的数据量对现有的服务器和智能终端都提出了巨大的挑战，同时，网络带宽的限制严重阻碍了这三维图形的传播，所以需要提出一种方法能便于三维图形的存储和网络传输。

发明内容

为了克服已有三维图形数据压缩方法的压缩效率较低的不足，本发明提供一种大幅提高压缩效率的基于逆Loop细分的嵌入式零树编码方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于逆Loop细分的嵌入式零树编码方法，所述编码方法包括以下步骤：

(1)构建偏移量小波树：

三角网格作逆Loop细分操作时，每四个三角形简化成一个三角形，利用预测器预测顶点O′，而实际顶点O与预测顶点O′的差就形成了偏移量d，偏移量d是在删除顶点重建网格的对应边上产生，同时每一网格M^j-1中的边与较细层次网格M^j中四个边建立对应四叉树关系；

对于渐进网格M⁰→M¹→...→M^n-1→Mⁿ，基网格M⁰中的三角形边构成了四叉树的根，树的高即是渐进网格的层级，(n-1)层的偏移量d^n-1是最低层的树叶，除(n-1)层外，每层都有4个节点；

(2)偏移量小波处理与选择阈值：

把基网格的偏移量小波d⁰定义为零树根，最细层次的偏移量小波d^n-1定义为孤立零，网格从粗到细的偏移量系数的重要性依次降低，粗网格的系数为重要系数，同时，重要系数分为正重要系数和负重要系数；

在同一层次的三角网格的三个偏移量都小于阈值时，则视此偏移系数为不重要的，并假定：如果偏移系数在粗网格中不重要，则其孩子在细网格中也不重要，将此节点连同孩子的均设为零树；零树不必在网络中传输，否则偏移量连同其位置和符号信息一起传输；

(3)编码与码流组织：

基于三维图形三角网格的嵌入式编码将重要的信息优先编码，并将压缩后的结果放在码流的初始部分，其编码步骤如下：

(3.1)初始化：选定阈值ε₀；

(3.2)建立两个列表：主表为所有小波系数，副表为空；

(3.3)第一遍扫描：主表系数是否重要，重要加入副表中，然后相应值清零；