CN113170154A - 用于退火迭代几何平滑的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

对使用视频点云编解码进行编码的视频流进行解码的方法和装置包括：获取几何重建点云；将所述几何重建点云划分为多个单元，其中，所述多个单元中的一个单元包括第一组多个点；从所述第一组多个点中获取第一参考点，所述第一参考点包括所述第一组多个点的质心；基于所述第一参考点对所述第一组多个点应用第一滤波器，以生成第二组多个点；从所述第二组多个点中获取第二参考点，所述第二参考点包括所述第二组多个点的质心；基于所述第二参考点对所述第二组多个点应用第二滤波器，以生成第三组多个点，其中，所述第一滤波器的强度低于所述第二滤波器的强度；基于所述第三组多个点获取平滑后的几何重建点云；使用所述平滑后的几何重建点云来重建动态点云。

Description

用于退火迭代几何平滑的方法和装置
相关申请
本申请要求2019年1月9日提交的第62/790,443号美国临时申请的优先权、以及2019年12月31日提交的第16/731,448号美国申请的优先权，所述申请以全文引用方式并入本申请。
技术领域
本申请涉及一组高级视频编解码技术，具体地，涉及基于视频的点云压缩。
背景技术
世界的高级三维(3D)表示使更加沉浸式的交互和通信成为可能，并且还使机器能够理解、解释并遨游世界。3D点云(point cloud)已经成为实现此类信息的代表。目前已经发现了与点云数据相关联的多个用例，并且已经开发了对点云表示和压缩的相应要求。
点云可以是3D空间中的一组点，每个点具有相关联的属性，例如颜色、材料属性等。点云可用于将对象或场景重建为这种点的集合。可以在各种环境中使用多个照相机和深度传感器来获得点云，点云可以由数千到数十亿个点组成，能够真实地表示重建的场景。
需要使用压缩技术来减少用于表示点云的数据量。因此，需要针对实时通信和六自由度(degrees of freedom，DoF)虚拟现实中的点云进行有损压缩的技术。此外，在用于自主驾驶和文化遗产应用等的动态绘图的场景中，需要对点云进行无损压缩的技术。运动图像专家组(Moving Picture Experts Group，MPEG)已经开始研究一种处理几何和属性的压缩标准，属性可包括例如颜色和反射率、可缩放/渐进编解码、跨越一定时间获得的点云序列的编解码，以及对点云的子集的随机访问。
发明内容
一个实施例中，一种对使用视频点云编解码进行编码的视频流进行解码的方法，由至少一个处理器执行，包括：获取几何重建点云；将所述几何重建点云划分为多个单元，其中，所述多个单元中的一个单元包括第一组多个点；从所述第一组多个点中获取第一参考点，所述第一参考点包括所述第一组多个点的质心；基于所述第一参考点对所述第一组多个点应用第一滤波器，以生成第二组多个点；从所述第二组多个点中获取第二参考点，所述第二参考点包括所述第二组多个点的质心；基于所述第二参考点对所述第二组多个点应用第二滤波器，以生成第三组多个点，其中，所述第一滤波器的强度低于所述第二滤波器的强度；基于所述第三组多个点获取平滑后的几何重建点云；使用所述平滑后的几何重建点云来重建动态点云。
一个实施例中，一种对使用视频点云编解码进行编码的视频流进行解码的装置，包括：至少一个存储器，用于存储程序代码；至少一个处理器，用于读取所述程序代码并按照所述程序代码的指示进行操作，所述程序代码包括：获取代码，所述获取代码用于使至少一个处理器获取输入点云；第一获取代码，用于使所述至少一个处理器获取几何重建点云；划分代码，用于使所述至少一个处理器将所述几何重建点云划分为多个单元，其中，所述多个单元中的一个单元包括第一组多个点；第二获取代码，用于使所述至少一个处理器从所述第一组多个点中获取第一参考点，所述第一参考点包括所述第一组多个点的质心；第一生成代码，用于使所述至少一个处理器基于所述第一参考点对所述第一组多个点应用第一滤波器，以生成第二组多个点；第三获取代码，用于使所述至少一个处理器从所述第二组多个点中获取第二参考点，所述第二参考点包括所述第二组多个点的质心；第二生成代码，用于使所述至少一个处理器通过基于所述第二参考点对所述第二组多个点应用第二滤波器来生成第三组多个点；第四获取代码，用于使所述至少一个处理器基于所述第三组多个点获取平滑后的几何重建点云；以及重建代码，用于使所述至少一个处理器使用所述平滑后的几何重建点云来重建动态点云，其中，所述第一滤波器的强度高于所述第二滤波器的强度。
根据一个实施例，一种非易失性计算机可读介质，存储有计算机指令，该计算机指令用于对使用视频点云编解码进行编码的视频流进行解码，该计算机指令在由至少一个处理器执行时使至少一个处理器：获取几何重建点云；将所述几何重建点云划分为多个单元，其中，所述多个单元中的一个单元包括第一组多个点；从所述第一组多个点中获取第一参考点，所述第一参考点包括所述第一组多个点的质心；基于所述第一参考点对所述第一组多个点应用第一滤波器，以生成第二组多个点；从所述第二组多个点中获取第二参考点，所述第二参考点包括所述第二组多个点的质心；基于所述第二参考点对所述第二组多个点应用第二滤波器，以生成第三组多个点，其中，所述第一滤波器的强度低于所述第二滤波器的强度；基于所述第三组多个点获取平滑后的几何重建点云；使用所述平滑后的几何重建点云来重建动态点云。
附图说明
根据以下详细描述和附图，本申请主题的其它特征、性质和各种优点将变得更加明显，在附图中：
图1是一个实施例的通信系统的简化框图的示意图。
图2是一个实施例的流媒体系统的简化框图的示意图。
图3是一个实施例的视频编码器的简化框图的示意图。
图4是一个实施例的视频解码器的简化框图的示意图。
图5是一个实施例的几何形状图像示例的示意图。
图6是一个实施例的纹理图像示例的示意图。
图7是一个实施例所执行方法的流程图。
图8是一个实施例的装置的示意图。
图9是适于实现一些实施例的计算机系统的示意图。
具体实施方式
基于视频的点云压缩(video-based point cloud compression，V-PCC)背后的考虑因素是利用现有的视频编解码器将动态点云的几何形状、占用率和纹理压缩为三个单独的视频序列。用于解释三个视频序列的额外元数据可以单独压缩。整个比特流的一小部分是元数据，可以使用软件方式对其进行有效的编码/解码。大部分信息可以由视频编解码器处理。
本申请实施例涉及一种退火迭代几何平滑，以避免迭代平滑框架中的过度平滑。本申请实施例涉及使用均值统计和中值统计的组合来得出参考点，旨在降低使用纯中值的计算复杂度。
参考图1至图4，其中描述了用于实现本申请的编码结构和解码结构的本申请实施例。本申请的编码结构和解码结构可以实现上述V-PCC的一些方面。
图1为本申请实施例的通信系统100的简化框图。系统100可包括通过网络150互联的至少两个终端110、120。对于单向数据传输，第一终端110可在本地位置编码视频数据，用于经网络150传输至另一终端120。第二终端120可从网络150接收另一终端的编码视频数据，解码该编码数据并显示恢复出的视频数据。单向数据传输常用于媒体服务应用及其它类似应用。
图1示出第二对终端130、140，其可以支持已编码视频的双向传输，例如，在视频会议期间发生的双向传输。对于双向的数据传输，每个终端130、140可对在本地位置拍摄的视频数据进行编码，以便通过网络150传输至另一终端。每个终端130、140还可接收由另一终端传输的已编码视频数据，可解码该已编码数据，并可在本地显示器设备显示恢复出的视频数据。
在图1中，终端110-140可以是，例如服务器、个人计算机、智能电话和/或其它任何类型的终端。例如，终端110-140可以是笔记本电脑、平板电脑、媒体播放器、和/或专用的视频会议装置。网络150表示任何数量的网络，可以在终端110-140之间传输已编码视频数据，可以包括，例如，有线和/或无线通信网络。通信网络150可在电路交换和/或包交换的信道中交换数据。代表性的网络包括电信网络、局域网、广域网、和/或互联网。为本文讨论的目的，除非有明确说明，网络150的体系结构和拓扑与本申请公开的操作无关。
作为本申请公开主题的应用示例，图2示出一种在流媒体环境下视频编码器和解码器的部署方式。本申请公开的主题可与其它支持视频的应用共同使用，包括，例如视频会议、数字电视、将压缩后的视频存储到数字媒体，包括CD、DVD、记忆棒等，的应用等。
如图2所示，流媒体系统200可包括拍摄子系统213，其包括视频源201和编码器203。流媒体系统200还可以包括至少一个流媒体服务器205和/或至少一个流媒体客户端206。
视频源201可以创建，例如，包括3D视频对应的3D点云的流202。视频源201可以包括，例如3D传感器(如深度传感器)或3D成像技术(如数码摄像机)，以及用于利用从3D传感器或3D成像技术接收到的数据生成3D点云的计算设备。样本流202(比已编码的视频码流的数据量大)可由耦合于视频源201的编码器203处理。编码器203可包括硬件、软件或软硬件组合，从而能够支持或实现如下文详细描述的本申请公开主题的各方面。编码器203还可生成已编码视频码流204。已编码视频码流204(比未压缩视频样本流202的数据量更小)可存储于流媒体服务器205以备后续使用。一个或多个流媒体客户端206可访问流媒体服务器205，以获取视频码流209，视频码流209可以是已编码视频码流204的副本。
流媒体客户端206可包括视频解码器210和显示器212。视频解码器210可以，例如，解码视频码流209(即，接收到的编码视频码流204的副本)，并创建输出视频样本流211，其可绘制在显示器212或另一绘制设备(未示出)上。在一些流媒体系统中，视频码流204、209可根据一些视频编码/压缩标准进行编码。该标准的示例包括，但不限于，ITU-T建议H.265、多用途视频编码(Versatile Video Coding，VVC)，及MPEG/V-PCC。
参考图3至图4，下面描述可以由本申请的实施例执行的V-PCC的一些方面。
图3为本申请实施例的视频编码器203的示例功能框图。
如图3所示，视频编码器203可以接收一个或多个点云帧350，并基于点云帧350生成几何图像352、纹理图像356和占用图334。视频编码器203可以将几何图像352压缩成压缩后的几何图像362，将纹理图像356压缩成压缩后的纹理图像364，以及将占用图334压缩成压缩后的占用图372。视频编码器203的多路复用器328可以形成压缩后的码流374，压缩的码流374包括压缩后的几何图像362、压缩后的纹理图像364和压缩后的占用图372。
更具体地，一些实施例中，视频编码器203可以包括将点云帧350分割成图像块(patch)的图像块生成模块302。图像块是V-PCC的有用实体。图像块生成过程包括将点云帧350分解成具有平滑边界的最小数目的图像块，同时还使重建误差最小化。本申请的编码器可实施各种方法来实现此分解。
视频编码器203可以包括执行打包过程的图像块打包模块304。打包过程包括将提取的图像块映射到2D网格上，同时使未使用的空间最小化并保证网格的每个M×M(例如，16x16)块与唯一的图像块相关联。高效的图像块打包通过使未使用的空间最小化或确保时间一致性来直接影响压缩效率。图像块打包模块304可以生成占用图334。
视频编码器203可以包括几何图像生成模块306和纹理图像生成模块308。为了更好地处理多个点投影到相同样本的情况，每个图像块可以投影到两个图像(也称为层)上。例如，几何图像生成模块306和纹理图像生成模块308可以利用图像块打包模块304在打包过程中计算出的3D到2D映射来将点云的几何形状和纹理存储为图像(也称为层)。可以根据作为为参数提供的配置信息，将生成的图像/层存储为一个或多个视频帧，并使用视频编解码器(例如HM视频编解码器)对其进行压缩。
一些实施例中，基于输入点云帧350和占用图334，几何图像生成模块306生成几何图像352，纹理图像生成模块308生成纹理图像356。图5为几何图像352的示例，图6为纹理图像356的示例。一个实施例中，几何图像352可以由YUV420-8位格式的WxH的单色帧表示。一个实施例中，占用图334图像由二进制图组成，该二进制图指示网格的每个单元属于空白空间还是属于点云。为了生成纹理图像356，纹理图像生成模块308可以利用重建后的/平滑后的几何形状358，以便计算要与重新采样的点相关联的颜色。
视频编码器203还可以包括分别用于填充几何图像352的图像填充模块314和用于填充纹理图像356的图像填充模块316，以形成填充后的几何图像354和填充后的纹理图像360。图像填充(也称为“背景填充”)仅使用冗余信息填充图像的未使用空间。良好的背景填充是一种最低限度地增加比特率而不在图像块边界周围引入显著编码失真的操作。图像填充模块314和图像填充模块316可以使用占用图334以分别形成填充后的几何图像354和填充后的纹理图像360。一个实施例中，视频编码器203可以包括群组扩张模块320以形成填充后的纹理图像360。
视频编码器203可以包括视频压缩模块322和视频压缩模块324，用于分别将填充后的几何图像354压缩为压缩后的几何图像362，以及将填充后的纹理图像360压缩为压缩后的纹理图像364。
视频编码器203可以包括：熵压缩模块318，用于对占用图334进行无损编码366，以及视频压缩模块326，用于对占用图334进行有损编码368。
一些实施例中，视频编码器203可以包括平滑模块310，用于通过使用图像块信息332和由视频压缩模块322提供的重建后的几何图像365来生成平滑后的几何形状358。平滑模块310的平滑过程可以旨在减轻由于压缩伪像而在图像块边界处出现的可能的不连续性。平滑后的几何形状358可用于纹理图像生成模块308以生成纹理图像356。
视频编码器203还可以包括辅助图像块信息压缩模块312，用于形成由多路复用器328在压缩后的码流374中提供的压缩后的辅助图像块信息370。
图4为本申请实施例的视频解码器210的示例功能框图。
如图4所示，视频解码器210可以从视频编码器203接收已编码的码流374，以获取压缩后的纹理图像362、压缩后的几何图像364、压缩后的占用图372和压缩后的辅助图像块信息370。视频解码器210可以对压缩后的纹理图像362、压缩后的几何图像364、压缩后的占用图372和压缩后的辅助图像块信息370进行解码，以分别获取解压缩的纹理图像460、解压缩的几何图像462、解压缩的占用图464和解压缩的辅助图像块信息466。接下来，视频解码器210可以基于解压缩的纹理图像460、解压缩的几何图像462、解压缩的占用图464和解压缩的辅助图像块信息466生成重建的点云474。
一个实施例中，视频解码器210可以包括解复用器402，用于从所接收的压缩后的码流374中分离出压缩后的纹理图像362、压缩后的几何图像364、压缩后的占用图372和压缩后的辅助图像块信息370。
视频解码器210可以包括视频解压缩模块404、视频解压缩模块406、占用图解压缩模块408和辅助图像块信息解压缩模块410，分别用于对压缩后的纹理图像362、压缩后的几何图像364、压缩后的占用图372和压缩后的辅助图像块信息370进行解码。
视频解码器210可以包括几何形状重建模块412，用于基于解压缩的几何图像462、解压缩的占用图464和解压缩的辅助图像块信息466获取重建的(三维)几何形状468。
视频解码器210可以包括平滑模块414，用于对重建后的几何形状468进行平滑以获取平滑后的几何形状470。平滑过程可以旨在减轻由于压缩伪像而可能在图像块边界处出现的可能的不连续性。
视频解码器210可以包括纹理重建模块416，用于基于解压缩的纹理图像460和平滑后的几何形状470获取重建后的纹理472。
视频解码器210可以包括颜色平滑模块418，用于对重建后的纹理472的颜色进行平滑以获取重建的点云474。3D空间中的非相邻图像块在打包后通常在2D视频中彼此相邻。这意味着来自非相邻图像块的像素值可能被基于块的视频编解码器(block-based videocodec)混淆。颜色平滑模块418的颜色平滑可以旨在减少图像块边界处出现的可见伪像。
在几何视频的压缩之后，可以使用压缩后的几何视频和对应的占用图来重建点云，该点云也可以被称为几何重建云。然后可以将颜色转移到得到的几何重建云中。在颜色转移之前，可以对几何重建云进行几何平滑。
几何平滑的目标可以是恢复在图像块边界处失真的几何形状，该失真是由于几何压缩以及从高分辨率占用图到较低分辨率占用图的转换造成的。更好的平滑策略可生成更好的几何重建云，进而产生更高质量的压缩后的纹理视频。
本申请实施例涉及一种当迭代次数增加时衰减平滑强度的退火策略，以便在执行多次平滑迭代时避免过度平滑。该方法可以独立于所采用的插值滤波器的类型，例如三线性滤波器。此外，为了得出参考点，本公开的实施例与使用纯中值的情况相比，可以使用中值统计和均值统计的组合来降低计算复杂度。
根据一个实施例，V-PCC的几何平滑过程可以包括两个步骤：
1-计算一组参考点，其中每个参考点被计算为一个单元(如2x2x2单元)中多个点的质心。
2-使用步骤1中计算的参考点对所有点应用插值滤波器，例如三线性滤波器。
根据一个实施例，在迭代平滑框架中，上述步骤中的每个步骤或两个步骤可以在每次迭代中以不同方式完成。本申请实施例涉及一种退火迭代平滑方法，以避免步骤2引发的过度平滑，其中插值滤波器的强度在每次迭代中被降低。
本申请实施例还涉及在步骤1中使用中值统计和均值统计的组合来得出参考点，以降低计算纯中值的计算复杂度。
一个实施例中，插值滤波器的强度可以以退火方式衰减以避免过度平滑。假设通过三线性滤波器(即，插值滤波器)将当前点p移动到
Figure BDA0003096574030000096
如以下等式1所示：
Figure BDA0003096574030000091
对于第二次迭代，可以使用部分移动以避免过度平滑：
Figure BDA0003096574030000092
其中，w是滤波器权重。例如，可以使用w＝0.5。T
无论滤波器是何类型，均可使用所提出的部分移动，并且可以用于三线性滤波器之外的滤波器。一个实施例中，如果迭代次数大于2，则可以采用退火策略，使得在每次迭代中减小w的值。可以使用任何常用的退火方法，包括梯度下降优化技术中使用的退火方法。示例如以下等式3和4所示：
Figure BDA0003096574030000093
Figure BDA0003096574030000094
其中，p表示参考点的位置，
Figure BDA0003096574030000095
表示应用插值滤波器后的参考点的位置，α0表示第一常数，β0表示第二常数，并且k表示迭代次数。例如，k＝1可用于第一次迭代，k＝2可用于第一次迭代，并且k＝3可用于第一次迭代。
在一个实施例中，如果利用复杂度高的参考点计算方式，例如，如果使用向量中值代替平均值，则可以降低迭代平滑的计算复杂度。在这种情况下，可以为每个单元的点数N选择阈值。该阈值可以由T表示。如果N≤T，则可以使用复杂的参考计算方式，否则可以使用均值滤波器。如果T被设置为约等于50的数，则计算复杂度与使用均值滤波器相比略微增加。
在另一实施例中，在计算对应的参考点之前从单元中去除重复点。这意味着，作为示例，按以下等式5所示计算质心(平均值)：
Figure BDA0003096574030000101
其中，Q表示当前单元独有的点的集合，|Q|表示集合Q的基数，而pi表示索引为i的点。
下表1中示出用信号表示上述实施例的元数据语法的示例：
表1
Figure BDA0003096574030000102
在上表1中，iterative_smoothing_present_flag可以指示是否使用迭代平滑。
number_of_iterations可以指示依次进行平滑处理的次数。
reference_point_type_index_per_iteration[i]可以指示在第i次迭代中使用的参考点的类型的索引。示例包括平均值和向量中值。reference_point_type_index_per_iteration[i]的值可以在[0，number_of_available_reference_point_types-1]的范围内。
interpolation_filter_type_index_per_iteration[i]可以指示在第i次迭代中使用的插值(平滑)滤波器的类型的索引。interpolation_filter_type_index_per_iteration[i]的值可以在[0，number_of_available_interpolation_filter_types-1]的范围内。示例包括三线性滤波器和加权三线性滤波器。
解码过程的示例可以将每次迭代中的参考点类型的索引、每次迭代中的插值滤波器类型的索引以及衰减权重的参数作为输入。解码器(例如解码器210)可以依次使用各平滑滤波器，使得第i个迭代滤波器的输入是第(i-1)个滤波器的输出。迭代i处的各参考点可以根据reference_point_type_index_per_iteration[i]的值来计算。然后可以根据interpolation_filter_type_index_per_iteration[i]的值在迭代i处进行插值。可以根据weight_annealing_strategy[i]、weight_annealing_param_alpha0[i]和weight_annealing_param_beta0[i]的值对插值的结果进行加权。
图7是一些实施例的对使用视频点云编解码机制(可包括退火迭代几何平滑)进行编码的视频流进行解码的方法700的流程图。在一些实施方式中，图7的至少一个过程框可以由解码器210执行。在一些实施方式中，图7的至少一个过程框可以由与编码器203分离或包括编码器203的另一设备或一组设备(例如解码器203)执行。
如图7所示，在操作710中，方法700可以包括，获取几何重建点云。
在操作720中，方法700可以包括，将几何重建点云划分为多个单元，其中多个单元中的一个单元包括第一组多个点。
在操作730中，方法700可以包括，从第一组多个点中获取第一参考点，第一参考点包括第一组多个点的质心。
在操作740中，方法700可以包括，基于第一参考点对第一组多个点应用第一滤波器来生成第二组多个点。
在操作750中，方法700可以包括，从第二组多个点中获取第二参考点，第二参考点包括第二组多个点的质心。
在操作760中，方法700可以包括，基于第二参考点对第二组多个点应用第二滤波器来生成第三组多个点，其中第一滤波器的强度高于第二滤波器的强度。
在操作770中，方法700可以包括，基于第三组多个点获取平滑后的几何重建点云。
在操作780中，方法700可以包括，使用平滑后的几何重建点云来重建动态点云。
一个实施例中，第一滤波器包括第一三线性滤波器，第二滤波器包括第二三线性滤波器。
一个实施例中，该方法可以进一步包括：从第三组多个点中获取第三参考点，第三参考点包括第三组多个点的质心；基于第三参考点对第三组多个点应用第三滤波器来生成第四组多个点；基于第四组多个点生成平滑后的几何重建点云。
一个实施例中，该方法可以进一步包括：对将第一组多个点的数目与阈值进行比较。基于该数目低于阈值，可以使用第一组多个点的向量中值确定第一组多个点的质心。基于该数目高于阈值，可以使用均值滤波器确定第一组多个点的质心。
一个实施例中，在确定第一参考点之前，可以从第一组多个点中去除重复点。
虽然图7示出了方法700的示例框，但是在一些实施方式中，相比图7中描绘的那些示例框，方法700可以包括更多的框、更少的框、不同的框或不同排列的框。附加地或可选地，方法700的两个或更多个框可以并行执行。
图8是一些实施例的用于对使用视频点云编解码机制(其可包括退火迭代几何平滑)进行编码的视频流进行解码的装置800的示意图。如图8所示，装置800包括第一获取代码810、划分代码820、第二获取代码830、第一生成代码840、第三获取代码850、第二生成代码860、第四获取代码870和重建代码880。
第一获取代码810可用于，使至少一个处理器获取几何重建点云。
划分代码820可用于，使至少一个处理器将几何重建点云划分为多个单元，其中多个单元中的一个单元包括第一组多个点。
第二获取代码830可用于，使至少一个处理器从第一组多个点中获取第一参考点，第一参考点包括第一组多个点的质心。
第一生成代码840可用于，使至少一个处理器基于第一参考点对第一组多个点应用第一滤波器来生成第二组多个点。
第三获取代码850可用于，使至少一个处理器从第二组多个点中获取第二参考点，第二参考点包括第二组多个点的质心。
第二生成代码860可用于，使至少一个处理器基于第二参考点对第二组多个点应用第二滤波器来生成第三组多个点，其中第一滤波器的强度高于第二滤波器的强度。
第四获取代码870可用于，使至少一个处理器基于第三组多个点获取平滑后的几何重建点云。
重建代码880可用于，使至少一个处理器使用平滑后的几何重建点云来重建动态点云。
上述技术可以使用计算机可读指令实现为计算机软件，并且物理地存储在一个或多个计算机可读介质中。例如，图9示出适于实现本申请一些实施例的计算机系统900。
该计算机软件可利用任何合适的机器代码或计算机语言来编码，可采用汇编、编译、链接或类似机制生成指令代码。这些指令代码可由计算机中央处理单元(centralprocessing unit，CPU)、图形处理单元(Graphics Processing Unit，GPU)等直接执行或通过代码解释、微代码执行等操作来执行。
这些指令可在多种类型的计算机或计算机组件中执行，包括，例如，个人计算机、平板电脑、服务器、智能电话、游戏设备、物联网设备等。
图9所示的计算机系统900的组件仅仅是例子，而非旨在对实现本申请实施例的计算机软件的使用或功能范围做任何限制。也不应将组件的配置方式解释为对计算机系统900的非限制性实施例中的任一部件或其组合具有任何的依赖性或要求。
计算机系统900可以包括某些人机界面输入设备。这样的人机界面输入设备可以响应于一个或多个人类用户通过例如触觉输入(诸如键击、挥动、数据手套移动)、音频输入(诸如语音、拍击)、视觉输入(诸如姿势)、嗅觉输入(未示出)的输入。人机界面设备还可用于捕捉不必直接与人类有意识输入相关的某些介质，例如音频(诸如语音、音乐、环境声音)、图像(诸如扫描的图像、从静止图像相机获得的摄影图像)、视频(诸如二维视频，包括立体视频的三维视频)。
人机界面输入设备可包括以下项中的一种或多种(每一种仅描绘一个)：键盘901、鼠标902、触控板903、触摸屏910、数据手套、操纵杆905、麦克风906、扫描仪907、照相机908。
计算机系统900还可以包括某些人机界面输出设备。这样的人机界面输出设备可以通过例如触觉输出、声音、光和气味/味道来刺激一个或多个人类用户的感觉。这种人机界面输出设备可以包括触觉输出设备(例如通过触摸屏910、数据手套或操纵杆905的触觉反馈，但是也可以有不用作输入设备的触觉反馈设备)。例如，这种设备可以是音频输出设备(诸如扬声器909、耳机(未示出))、可视输出设备以及打印机(未示出)，其中可视输出设备诸如屏幕910、虚拟现实眼镜(未示出)、全息显示器和烟雾箱(未示出)，屏幕910包括阴极射线管(CRT)屏幕、液晶显示器(LCD)屏幕、等离子屏幕、有机发光二极管(OLED)屏幕，每一种都具有或不具有触摸屏输入能力，每一种都具有或不具有触觉反馈能力，这些屏幕中的一些能够通过手段(诸如立体图像输出)输出二维可视输出或多于三维的输出。
计算机系统900还可以包括人类可访问的存储设备及其相关联的介质，诸如光学介质(包括具有CD/DVD的CD/DVDROM/RW1220)或类似介质921、拇指驱动器922、可移动硬盘驱动器或固态驱动器923、传统磁介质(诸如磁带和软盘(未示出))、基于专用ROM/ASIC/PLD的设备(诸如安全加密狗(security dongle)(未示出))，等等。
本领域技术人员还应当理解，结合当前公开的主题使用的术语“计算机可读介质”不包括传输介质、载波或其它瞬时信号。
计算机系统900还可以包括连接一个或多个通信网络的接口。网络可以是，例如，无线网络、有线网络、光网络。网络还可以是本地网、广域网、城域网、车联网的和工业网络、实时网络、延迟容忍网络等等。网络的示例包括局域网(诸如以太网、无线LAN)、蜂窝网络(包括全球移动通信系统(GSM)、第三代移动通信系统(3G)、第四代移动通信系统(4G)、第五代移动通信系统(5G)、长期演进(LTE)等)、电视有线或无线广域数字网络(包括有线电视、卫星电视和地面广播电视)、车辆和工业网络(包括CANBus)，等等。某些网络通常需要外部网络接口适配器，该外部网络接口适配器连接到某些通用数据端口或外围总线949(诸如计算机系统900的通用串行总线(USB)端口)；其他的通常通过如下所述连接到系统总线而集成到计算机系统900的核心中(例如，进入个人计算机系统的以太网接口或进入智能手机计算机系统的蜂窝网络接口)。通过使用这些网络中的任何一个，计算机系统900可以与其它实体通信。这种通信可以是使用局域或广域数字网络的到其它计算机系统的单向的、仅接收的(例如广播TV)、单向仅发送的(例如到某些CAN总线设备的CAN总线)或双向的通信。这种通信可以包括与云计算环境955的通信。可以在如上所述的那些网络和网络接口中的每一个上使用某些协议和协议栈。
上述人机界面设备、人类可访问存储设备和网络接口954可以连接到计算机系统900的内核940。
内核940可以包括一个或多个中央处理单元(CPU)941、图形处理单元(GPU)942、以现场可编程门阵列(FPGA)943形式存在的专用可编程处理单元、用于特定任务的硬件加速器944等。这些设备，以及只读存储器(ROM)945，随机存取存储器946，内部大容量存储器(如内部非用户可访问硬盘驱动器，SSD)947等，可以通过系统总线948相互连接。在一些计算机系统中，系统总线948可以以一个或多个物理插头的形式访问，从而通过附加的CPU，GPU等实现扩展。外围设备可以直接，或者通过外围总线948，连接到内核的系统总线949。外围总线的架构包括PCI，USB等。图形适配器950可能包括在内核940中。
CPU 941、GPU 942、FPGA 943和加速器944可以执行某些指令，这些指令组合起来可以构成前述的计算机代码。该计算机代码可以存储在ROM 945或RAM946中。中间数据也可以存储在RAM 946中，而永久数据可以存储在，例如，内部大容量存储器947中。可以通过使用高速缓冲存储器来实现到任何存储器设备的快速存储和读取，高速缓存存储器可以与一个或多个CPU 941、GPU 942、大容量存储器947、ROM 945、RAM 946等紧密关联。
计算机可读介质上可以具有计算机代码，在计算机代码上执行各种计算机执行的操作。介质和计算机代码可以是为本申请的目的而特别设计和构造的，也可以是计算机软件领域的技术人员所熟知和可用的介质和代码。
作为示例而非限制，具有体系结构900的计算机系统，特别是内核940，可以提供处理器(包括CPU、GPU、FPGA、加速器等)执行在一个或多个有形的计算机可读介质中的软件而实现的功能。这样的计算机可读介质可以是与如上所述的用户可访问大容量存储器相关联的介质，以及非暂时性的内核940的某些存储，诸如内核内部大容量存储器947或ROM945。实现本申请一些实施例的软件可以存储在这样的设备中并由内核940执行。根据特定需要，计算机可读介质可包括一个或多个存储器设备或芯片。该软件可以使内核940，特别是其中的处理器(包括CPU，GPU，FPGA等)，执行本文描述的特定过程或特定过程的特定部分，包括定义存储在RAM946中的数据结构，以及根据软件定义的过程修改这些数据结构。作为补充或作为替代，计算机系统可提供与电路(例如加速器944中的逻辑硬连线或其它组件相同的功能，可代替软件或与软件一起操作以执行本文所述的特定过程或特定过程的特定部分。在适当的情况下，对软件的引用可以包括逻辑，反之亦然。在适当的情况下，对计算机可读介质的引用可包括存储执行软件的电路(如集成电路(IC))，包括执行逻辑的电路，或两者兼备。本申请包括硬件和软件的任何适当组合。
虽然本申请已对多个非限制性实施例进行了描述，但实施例的各种变更、置换和各种替代属于本申请的范围内。因此应理解，本领域技术人员能够设计多种系统和方法，所述系统和方法虽然未在本文中明确展示或描述，但其体现了本申请的原则，因此属于本申请的精神和范围之内。

Claims (20)

1.一种对使用视频点云编解码进行编码的视频流进行解码的方法，其特征在于，所述方法由至少一个处理器执行，包括：
获取几何重建点云；
将所述几何重建点云划分为多个单元，其中，所述多个单元中的一个单元包括第一组多个点；
从所述第一组多个点中获取第一参考点，所述第一参考点包括所述第一组多个点的质心；
基于所述第一参考点对所述第一组多个点应用第一滤波器，以生成第二组多个点；
从所述第二组多个点中获取第二参考点，所述第二参考点包括所述第二组多个点的质心；
基于所述第二参考点对所述第二组多个点应用第二滤波器，以生成第三组多个点；
基于所述第三组多个点获取平滑后的几何重建点云；以及
使用所述平滑后的几何重建点云来重建动态点云，
其中，所述第一滤波器的强度低于所述第二滤波器的强度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一滤波器包括第一三线性滤波器，
其中，所述第二滤波器包括第二三线性滤波器。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一滤波器表示如下：
Figure FDA0003096574020000011
其中，p1表示所述第一参考点的位置，并且
Figure FDA0003096574020000014
表示应用插值滤波器之后所述第一参考点的位置，以及
其中，所述第二滤波器表示如下：
Figure FDA0003096574020000012
其中，p2表示所述第二参考点的位置，
Figure FDA0003096574020000013
表示应用所述插值滤波器之后所述第二参考点的位置，w表示滤波器权重。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
从所述第三组多个点中获取第三参考点，所述第三参考点包括所述第三组多个点的质心；
基于所述第三参考点对所述第三组多个点应用第三滤波器，以生成第四组多个点；
基于所述第四组多个点生成所述平滑后的几何重建点云。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一滤波器、所述第二滤波器和所述第三滤波器表示如下：
Figure FDA0003096574020000021
其中，p表示参考点的位置，
Figure FDA0003096574020000025
表示应用插值滤波器之后所述参考点的位置，α0表示第一常数，β0表示第二常数，k表示迭代次数，其中，对于所述第一滤波器k＝1，对于所述第二滤波器k＝2，并且对于所述第三滤波器k＝3。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一滤波器、所述第二滤波器和所述第三滤波器表示如下：
Figure FDA0003096574020000022
其中，p表示参考点的位置，
Figure FDA0003096574020000023
表示在应用插值滤波器之后所述参考点的位置，其中，α0表示第一常数，β0表示第二常数，并且k表示迭代次数，其中，对于所述第一滤波器k＝1，对于所述第二滤波器k＝2，并且对于所述第三滤波器k＝3。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：
将所述第一组多个点的数目与阈值进行比较，
其中，基于所述数目低于所述阈值，使用所述第一组多个点的向量中值确定所述第一组多个点的所述质心，以及
其中，基于所述数目高于所述阈值，使用均值滤波器确定所述第一组多个点的所述质心。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在确定所述第一参考点之前从所述第一组多个点中去除重复点。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一组多个点的所述质心如下确定：
Figure FDA0003096574020000024
其中，c表示所述第一组多个点的所述质心，Q表示去除所述重复点之后所述第一组多个点的集合，并且pi表示所述第一组多个点中索引为i的点。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述视频流的元数据包括中的至少一个：所述视频流中存在平滑的指示、进行所述平滑的次数的指示、所述平滑中使用的参考点的类型的指示，以及所述平滑中使用的滤波器的类型的指示。
11.一种对使用视频点云编解码进行编码的视频流进行解码的装置，其特征在于，所述装置包括：
至少一个存储器，用于存储程序代码；以及
至少一个处理器，用于读取所述程序代码并按照所述程序代码的指示进行操作，所述程序代码包括：
第一获取代码，用于使所述至少一个处理器获取几何重建点云；
划分代码，用于使所述至少一个处理器将所述几何重建点云划分为多个单元，其中，所述多个单元中的一个单元包括第一组多个点；
第二获取代码，用于使所述至少一个处理器从所述第一组多个点中获取第一参考点，所述第一参考点包括所述第一组多个点的质心；
第一生成代码，用于使所述至少一个处理器基于所述第一参考点对所述第一组多个点应用第一滤波器，以生成第二组多个点；
第三获取代码，用于使所述至少一个处理器从所述第二组多个点中获取第二参考点，所述第二参考点包括所述第二组多个点的质心；
第二生成代码，用于使所述至少一个处理器通过基于所述第二参考点对所述第二组多个点应用第二滤波器来生成第三组多个点；
第四获取代码，用于使所述至少一个处理器基于所述第三组多个点获取平滑后的几何重建点云；以及
重建代码，用于使所述至少一个处理器使用所述平滑后的几何重建点云来重建动态点云，
其中，所述第一滤波器的强度高于所述第二滤波器的强度。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述第一滤波器包括第一三线性滤波器，以及
其中，所述第二滤波器包括第二三线性滤波器。
13.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述第一滤波器表示如下：
Figure FDA0003096574020000031
其中，p1表示所述第一参考点的位置，并且
Figure FDA0003096574020000032
表示应用插值滤波器之后所述第一参考点的位置，以及
其中，所述第二滤波器表示如下：
Figure FDA0003096574020000033
其中，p2表示所述第二参考点的位置，
Figure FDA0003096574020000034
表示应用所述插值滤波器之后所述第二参考点的位置，并且w表示滤波器权重。
14.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述程序代码进一步包括：
第五获取代码，用于使所述至少一个处理器从所述第三组多个点中获取第三参考点，所述第三参考点包括所述第三组多个点的质心；
第三生成代码，用于使所述至少一个处理器基于所述第三参考点对所述第三组多个点应用第三滤波器，以生成第四组多个点；
第六获取代码，用于使所述至少一个处理器基于所述第四组多个点获取所述平滑后的几何重建点云。
15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述第一滤波器、所述第二滤波器和所述第三滤波器表示如下：
Figure FDA0003096574020000041
其中，p表示参考点的位置，
Figure FDA0003096574020000045
表示在应用插值滤波器之后所述参考点的位置，α0表示第一常数，β0表示第二常数，并且k表示迭代次数，其中，对于所述第一滤波器k＝1，对于所述第二滤波器k＝2，并且对于所述第三滤波器k＝3。
16.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述第一滤波器、所述第二滤波器和所述第三滤波器表示如下：
Figure FDA0003096574020000042
其中，p表示参考点的位置，
Figure FDA0003096574020000043
表示在应用插值滤波器之后所述参考点的位置，其中，α0表示第一常数，β0表示第二常数，并且k表示迭代次数，其中，对于所述第一滤波器k＝1，对于所述第二滤波器k＝2，并且对于所述第三滤波器k＝3。
17.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，在确定所述第一参考点之前从所述第一组多个点中去除重复点。
18.根据权利要求17所述的装置，其特征在于，所述第一组多个点的所述质心如下确定：
Figure FDA0003096574020000044
其中，c表示所述第一组多个点的所述质心，Q表示去除所述重复点之后所述第一组多个点的集合，并且pi表示所述第一组多个点中索引为i的点。
19.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述视频流的元数据包括以下中的至少一个：所述视频流中存在平滑的指示、进行所述平滑的次数的指示、所述平滑中使用的参考点的类型的指示，以及所述平滑中使用的滤波器的类型的指示。
20.一种非易失性计算机可读介质，存储有对使用视频点云编解码进行编码的视频流进行解码的计算机指令，其特征在于，所述计算机指令在由至少一个处理器执行时使所述至少一个处理器：
获取几何重建点云；
将所述几何重建点云划分为多个单元，其中，所述多个单元中的一个单元包括第一组多个点；
从所述第一组多个点中获取第一参考点，所述第一参考点包括所述第一组多个点的质心；
基于所述第一参考点对所述第一组多个点应用第一滤波器，以生成第二组多个点；
从所述第二组多个点中获取第二参考点，所述第二参考点包括所述第二组多个点的质心；
基于所述第二参考点对所述第二组多个点应用第二滤波器，以生成第三组多个点；
基于所述第三组多个点获取平滑后的几何重建点云；以及
使用所述平滑后的几何重建点云来重建动态点云，
其中，所述第一滤波器的强度高于所述第二滤波器的强度。
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