DE112005003003T5

DE112005003003T5 - System, Verfahren und Programm zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten sowie Aufzeichnungsmedium hierfür

Info

Publication number: DE112005003003T5
Application number: DE112005003003T
Authority: DE
Inventors: Hitoshi Habe; Takashi Matsuyama; Yosuke Katsura
Original assignee: Kyoto University NUC
Current assignee: Kyoto University NUC
Priority date: 2004-12-10
Filing date: 2005-12-09
Publication date: 2007-11-15
Also published as: US20080088626A1; WO2006062199A1; JPWO2006062199A1

Abstract

System zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten, umfassend:
einen Auffaltungs-/Projizierungsabschnitt zum Erzeugen eines Schnittweges durch Einbringen von Schnitten in ein aus dreidimensionalen Bilddaten erzeugtes dreidimensionales Bild, Aufschneiden der Oberfläche eines Objektes und Auffalten derselben zu einem zweidimensionalen ebenen Gebilde derart, dass der Schnittweg zur Außenumfangslinie des zweidimensionalen ebenen Gebildes wird, und Korrelieren von geometrischer Information und optischer Information der dreidimensionalen Bilddaten mit Punkten innerhalb des zweidimensionalen ebenen Gebildes; und
einen Gebildekomprimierungsabschnitt zum Komprimieren des zweidimensionalen ebenen Gebildes zum Erzeugen von komprimierten dreidimensionalen Bilddaten, mit einem seitens des Auffaltungs-/Projizierungsabschnittes erfolgenden Erzeugen des Schnittweges auf Grundlage einer Texturinformation der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes zum hierdurch erfolgenden Verringern der Verzerrung des aus den komprimierten Daten reproduzierten dreidimensionalen Bildes und Korrelieren der geometrischen Information und der optischen Information der dreidimensionalen Bilddaten mit den Punkten innerhalb des zweidimensionalen ebenen Gebildes auf Grundlage einer Texturverteilung der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes zum hierdurch erfolgenden Verringern der...

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein System zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten (3D-Bilddaten), ein Verfahren zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten und ein Programm zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten unter Verwendung des Verfahrens zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten, ein Aufzeichnungsmedium zum Speichern des Programms zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten sowie ein Aufzeichnungsmedium zum Speichern von komprimierten dreidimensionalen Bilddaten, die mittels des Verfahrens zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten komprimiert worden sind.
Hintergrund der Erfindung
Da ein Objekt im dreidimensionalen Raum durch eine Menge von Punkten an der Oberfläche des Objektes dargestellt werden kann, kann es durch eine Menge von Daten (dreidimensionalen Bilddaten bzw. 3D-Bilddaten) dargestellt werden, die sich aus dreidimensionalen Koordinaten von Punkten an seiner Oberfläche (geometrische Information) und der optischen Information dieser Punkte zusammensetzt. Als Verfahren zum Erzeugen von derartigen dreidimensionalen Bilddaten ist das Polygonmodellieren zur Näherung der Oberfläche eines Objektes durch Ebenen bekannt, die durch Vertices definiert sind. Beim Polygonmodellieren werden die Ebenen Polygone genannt; die Darstellung einer gekrümmten Oberfläche eines Objektes durch Polygone wird Polygonnäherung genannt; ein durch die Polygonnäherung erzeugtes dreidimensionales Bild des Objektes wird Polygonnetz genannt; und die Daten werden Polygonnetzdaten genannt. Es sind verschiedene Verfahren zum Erzeugen von Polygonnetzdaten für ein Objekt entwickelt worden. Bekannt sind beispielsweise die Verfahren aus den der Nichtpatentliteratur entstammenden Veröffentlichungen Nr. 1 bis 5.
Die Datenmenge an Polygonnetzdaten ist geringer als diejenige, die man für den Fall der Darstellung eines Objektes mittels einer Menge von Punkten an der Objektoberfläche erhält, da die Polygonnäherung angewandt wird. Gleichwohl stellen die Polygonnetzdaten dreidimensionale Daten dar, weshalb die Datenmenge für den Fall der Übertragung oder Aufzeichnung der Polygonnetzdaten immer noch sehr groß ist. Insbesondere für den Fall, dass die dreidimensionalen Bilddaten nicht die Daten eines Objektes in einer Computergrafik (CG computer graphics), sondern die Daten eines in der Praxis aufgenommenen Objektes oder auch Animationsdaten sind, ist die Datenmenge der Polygonnetzdaten vergleichsweise groß. Es besteht daher Bedarf an einer Technik zum Komprimieren von Polygonnetzdaten.
Ein derartiges Verfahren zum Komprimieren von Polygonnetzdaten ist beispielsweise in der der Patentliteratur entstammenden Veröffentlichung Nr. 1 offenbart. Das Verfahren, das in der der Patentliteratur entstammenden Veröffentlichung Nr. 1 offenbart ist und zum Erzeugen von strukturierten Polygonnetzdaten durch Nähern der Oberflächenform eines dreidimensionalen Objektes mittels eines aus einer Mehrzahl von Polygonen bestehenden Polygonnetzes und zum Erzeugen von effizienten, komprimierbaren und dekomprimierbaren zweidimensionalen strukturierten Daten aus spezifizierter Information über das Polygonnetz verwendet wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst: einen Schritt des Erzeugens einer Verbindungsgradkarte bzw. Verbindungsgradabbildung durch miteinander erfolgendes Korrelieren der die Vertices des Polygonnetzes darstellenden jeweiligen Vertices der Polygone und der die Gitterpunkte in einem zweidimensionalen Koordinatensystem darstellenden jeweiligen Knoten; und einen Schritt des Erzeugens der zweidimensionalen strukturierten Daten aus spezifizierter Information über die jeweiligen Polygonvertices und die jeweiligen Knoten in Korrelierung miteinander, wobei in dem Korrelierungsschritt ein spezifizierter Polygonvertex mit einer Mehrzahl von Knoten in dem zweidimensionalen Koordinatensystem korreliert werden kann.
Darüber hinaus wurde im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ein Skin-Off-Schema (Enthäutungsschema) (Veröffentlichung Nr. 6 aus der Nichtpatentliteratur) als Verfahren zum Komprimieren von Polygonnetzdaten vorgeschlagen. 14 enthält Diagramme, die das Skin-Off-Schema erläutern. 14A zeigt ein durch Polygone genähertes Objekt, an dem das Skin-Off-Schema ausgeführt wird, 14B zeigt einen Zustand, in dem ein Schnitt in das Zielobjekt eingebracht wird, und 14C zeigt einen Zustand, in dem die Oberfläche des Zielobjektes zu einem zweidimensionalen ebenen Gebilde aufgefaltet ist. Das Skin-Off-Schema ist ein Komprimierungsverfahren, bei dem ein Schnitt in ein Objekt (Subjekt) mit beliebiger Gestalt zum Erzeugen eines Schnittweges eingebracht wird, die Oberfläche des Objektes aufgeschnitten und derart zu einem spezifizierten zweidimensionalen ebenen Gebilde aufgefaltet wird, dass der Schnittweg zur Außenumfangslinie (Umriss) in dem spezifizierten zweidimensionalen ebenen Gebilde wird, und dreidimensionale geometrische Information und optische Information mit Punkten innerhalb des zweidimensionalen ebenen Gebildes korreliert werden, wobei ein Verfahren zum Komprimieren von zweidimensionalen Bildern auf dieses zweidimensionale ebene Gebilde angewandt wird. In dem in 14 gezeigten Beispiel wird beispielsweise ein Schnittweg CU durch Einbringen eines Schnittes, der durch die unterbrochene Linie in 14B dargestellt ist, in einen sphärischen Körper SP eingebracht, der durch dreieckige Polygone, die in 14A dargestellt sind, polygonal genähert wird. Anschließend wird die Oberfläche des sphärischen Körpers SP entlang dieses Schnittweges CU derart aufgeschnitten, dass der Schnittweg CU zur Außenumfangslinie eines zweidimensionalen ebenen Quadrates SQ wird, wodurch der durch Polygone genäherte sphärische Körper SP zu dem Quadrat SQ aufgefaltet wird. Anschließend werden die dreidimensionale geometrische Information und die optische Information mit Punkten innerhalb des zweidimensionalen Quadrates SQ korreliert. Auf diese Weise wird das Polygonnetz des sphärischen Körpers SP gemäß Darstellung in 14A zu dem Quadrat SQ gemäß Darstellung in 14C aufgefaltet. Anschließend wird ein Verfahren zum Komprimieren eines zweidimensionalen Bildes, so beispielsweise JPEG (Joint Photographic Expert Group) oder MPEG (Motion Picture Expert Group), auf das Quadrat SQ angewandt, wodurch die Polygonnetzdaten komprimiert werden.
Beim Korrelieren der dreidimensionalen geometrischen Information und der optischen Information mit dem Punkt innerhalb des zweidimensionalen ebenen Gebildes ist die optische Information in Koordinaten (x, y, z) der Vertices des dreidimensionalen Polygonnetzes gegeben, wobei ein Vertex des dreidimensionalen Polygonnetzes mit einem Pixel in dem zweidimensionalen ebenen Gebilde korreliert ist und sich die Nachbarschaftsbeziehung der Vertices des dreidimensionalen Polygonnetzes direkt durch die Nachbarschaftsbeziehung der Pixel in dem zweidimensionalen ebenen Gebilde wiederspiegelt. Die optische Information stellt beispielsweise Texturdaten dar, die Texturen (Muster) darstellen, wobei die Texturdaten Luminanzdaten und Farbdaten enthalten können. Durch diese Darstellung können die dreidimensionale geometrische Information und die optische Information aus den Bilddaten des zweidimensionalen ebenen Gebildes reproduziert werden.
Man beachte, dass im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung das Verfahren zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten Skin-Off-Schema genannt wird, da der Vorgang des Aufschneidens der Oberfläche des Objektes und des Auffaltens der aufgeschnittenen Oberfläche zu dem zweidimensionalen ebenen Gebilde einem Vorgang des Häutens bzw. Enthäutens des Objektes ähnelt.
Veröffentlichung Nr. 1 aus der Patentliteratur:

Ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2002-109567

Veröffentlichung Nr. 1 aus der Nichtpatentliteratur:

„Generation, Editing and Visualization of 3D Video" von Takahashi Matsuyama, Takeshi Takai, X. Wu und Shohei Nobuhara, veröffentlicht bei „Japan Virtual Reality Academy Thesis Magazine", Band 7, Nr. 4, Seiten 521 bis 532, 2002.12

Veröffentlichung Nr. 2 aus der Nichtpatentliteratur:

„Real-Time Generation and High Fidelity Visualization of 3D Video" von T. Matsuyama, X. Wu, T. Takai und S. Nobuhara, veröffentlicht bei „Proc. of MIRAGE2003", Seiten 1 bis 10, 2003.3

Veröffentlichung Nr. 3 aus der Nichtpatentliteratur:

„3D Video Recorder: A System for Recording and Playing Free-Viewpoint Video" von Stephan Wumlin, Edouard Lamboray, Oliver Staadt und Markus Gross, veröffentlicht bei „Computer Graphics Forum 22(2)", David Duke und Roberto Scopigno (Hrsg.), Blackwell Publishing Ltd., Oxford, U. K., Seiten 181 bis 193, 2003

Veröffentlichung Nr. 4 aus der Nichtpatentliteratur:

„A distributed System for real-time volume reconstruction" von E. Borovikov und L. Davis, veröffentlicht bei „Proc. of International Workshop on Computer Architectures for Machine Perception", Padua, Italien, 2000, Seiten 183 bis 189

Veröffentlichung Nr. 5 aus der Nichtpatentliteratur:

„A real-time system for robust 3D voxel reconstruction of human motions" von G. Cheung und T. Kanade, veröffentlicht bei „Proc. of Computer Vision and Pattern Recognition", South Carolina, USA, 2000, Seiten 714 bis 720

Veröffentlichung Nr. 6 aus der Nichtpatentliteratur:

„Skin-Off: Representation und Compression of 3D Video by Unfolding onto 2D planes" von Yosuke Katsura, Hitoshi Habe, Martin Boehme und Takahashi Matsuyama, veröffentlicht bei „Proc. of Picture Coding Symposium 2004", San Francisco, 2004.12

Offenbarung der Erfindung
Bereitgestellt werden sollen entsprechend der Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein System und ein Verfahren zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten, die in der Lage sind, eine Datenmenge im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren effektiv zu komprimieren, und durch die man ein dekomprimiertes dreidimensionales Bild mit geringer Verzerrung in dem vorgenannten Skin-Off-Schema erhält, ein Programm zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten unter Verwendung des Verfahrens zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten sowie ein computerlesbares Aufzeichnungsmedium zum Speichern des Programms zum Komprimieren der dreidimensionalen Bilddaten. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Aufzeichnungsmedium zum Speichern von dreidimensionalen Bilddaten bereitzustellen, die mittels des Verfahrens zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten komprimiert worden sind.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung hat man herausgefunden, dass die Komprimierungseffizienz von dreidimensionalen Bilddaten und der Verzerrungsgrad in einem dreidimensionalen Bild, das durch Dekomprimieren von komprimierten dreidimensionalen Bilddaten erzeugt worden ist, anders sind, wenn die Texturverteilung und die Streckungskontinuität für den Fall des vorgenannten Auffaltens und Korrelierens bei dem vorgenannten Skin-Off-Schema miteinbezogen werden.
Entsprechend wird bei der vorliegenden Erfindung der vorgenannte Schnittweg auf Grundlage einer Texturverteilung an der Oberfläche eines aus komprimierten Daten reproduzierten dreidimensionalen Bildes erzeugt, um hierdurch die Verzerrung des vorgenannten dreidimensionalen Bildes zu verringern. Die geometrische Information und die optische Information der dreidimensionalen Bilddaten sind mit Punkten innerhalb eines zweidimensionalen ebenen Gebildes auf Grundlage der Texturverteilung an der Oberfläche eines dreidimensionalen Bildes korreliert, um hierdurch die Verzerrung des aus den komprimierten Daten reproduzierten dreidimensionalen Bildes zu verringern.
Damit ist die vorliegende Erfindung in der Lage, eine Datenmenge effizient zu komprimieren und ein dekomprimiertes dreidimensionales Bild mit einer im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren geringen Verzerrung bereitzustellen.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau eines einem Ausführungsbeispiel entsprechenden Systems zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten darstellt.
2 ist ein Flussdiagramm, das den Betriebsablauf bei dem dem Ausführungsbeispiel entsprechenden System zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten erläutert.
3 enthält Graphen, die den kontinuitätsbedingten Einfluss bei den Streckungsrichtungen benachbarter Polygone zeigen.
4 enthält Diagramme, die dreidimensionale Bilder von Polygonnetzen und Bilder von zweidimensionalen ebenen Gebilden zeigen.
5 enthält Diagramme und teilweise vergrößerte Diagramme von dreidimensionalen Bildern, die durch Dekomprimieren von komprimierten Bilddaten erzeugt worden sind, bei Betrachtung aus den Richtungen der in 4A und 4C gezeigten Pfeile.
6 enthält Diagramme, die dreidimensionale Bilder von Polygonnetzen zeigen.
7 enthält Diagramme, die Schnittwege in einem dreidimensionalen Bild eines Stanford-Hasen zeigen.
8 enthält Diagramme, die Bilder von zweidimensionalen ebenen Gebilden entsprechend dem Stanford-Hasen zeigt.
9 ist eine teilweise vergrößerte Ansicht von Schwanzteilen in dreidimensionalen Bildern, die durch Dekomprimieren der komprimierten Daten des Stanford-Hasen erzeugt worden sind.
10 enthält Diagramme, die Schnittwege im dreidimensionalen Bild einer Maiko-Figur zeigen.
11 sind enthält Diagramme, die Bilder von zweidimensionalen ebenen Gebilden entsprechend der Maiko-Figur zeigen.
12 enthält teilweise vergrößerte Diagramme von Kopfteilen in dreidimensionalen Bildern, die durch Dekomprimieren der komprimierten Daten der Maiko-Figur erzeugt worden sind.
13 enthält teilweise vergrößerte Diagramme von Schärpenteilen in dreidimensionalen Bildern, die durch Dekomprimieren der komprimierten Daten der Maiko-Figur erzeugt worden sind.
14 enthält Diagramme, die das Skin-Off-Schema zeigen.
Optimale Ausführungsarten zur Verkörperung der Erfindung
Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung beschrieben. Man beachte, dass mit denselben Bezugszeichen bezeichnete Elemente in den einzelnen Figuren identisch sind und nicht wiederholt beschrieben werden.
Aufbau des ersten Ausführungsbeispieles
Ein diesem Ausführungsbeispiel entsprechendes System zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten ist ein System, bei dem ein Komprimierungsverfahren eingesetzt wird, bei dem ein Schnittweg durch Einbringen eines Schnittes in ein Polygonnetz, das ein Objekt (Subjekt) mit beliebiger Form durch Polygone nähert, erzeugt wird, das Polygonnetz anschließend entlang dieses erzeugten Schnittweges aufgeschnitten und zu einem spezifizierten zweidimensionalen ebenen Gebilde aufgefaltet wird und Polygonnetzdaten mit Punkten in dem zweidimensionalen ebenen Gebilde korreliert werden, woraufhin ein Verfahren zum Komprimieren von zweidimensionalen Bildern auf dieses zweidimensionale ebene Gebilde angewandt wird.
Das Auffalten erfolgt derart, dass der Schnittweg zur Außenumfangslinie (Umriss) des zweidimensionalen ebenen Gebildes wird, wobei die Korrelation ausgeführt wird, um Texturdaten, die eine Textur (Muster) darstellen, mit aus den Polygonnetzdaten erzeugten Polygonen des Polygonnetzes zu korrelieren, einen Vertex (x, y, z) des dreidimensionalen Polygonnetzes mit einem Pixel p(x, y) in dem zweidimensionalen ebenen Gebilde zu korrelieren und die Nachbarschaftsbeziehung der Vertices des Polygonnetzes mit derjenigen der Pixel in dem zweidimensionalen ebenen Gebilde zu korrelieren.
Aufgrund der Tatsache, dass Polygone in der Nähe des Schnittweges durch das Auffalten am Außenumfangsteil des zweidimensionalen ebenen Gebildes angeordnet werden, werden sie stark gestreckt und dadurch stark verzerrt, mit dem Ergebnis, dass die Texturen der Polygone ebenfalls stark verzerrt werden. Beim ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sollte beachtet werden, dass ein Erzeugen des Schnittweges auf Grundlage von Texturverteilungen der Polygone des Polygonnetzes zum hierdurch erfolgenden Verringern der Verzerrung des aus komprimierten Polygonnetzdaten reproduzierten Polygonnetzes und ein Korrelieren der Polygonnetzdaten mit einem Pixel innerhalb des zweidimensionalen ebenen Gebildes auf Grundlage der Texturverteilungen der Polygone in dem Polygonnetz und der Kontinuität in Streckungsrichtung für den Fall des Auffaltens des Polygonnetzes zu dem zweidimensionalen ebenen Gebilde zum hierdurch erfolgenden Verringern der Verzerrung der aus den komprimierten Daten der Polygonnetzdaten reproduzierten komprimierten Daten erfolgen. Die Verzerrung bezeichnet hierbei die Differenz zwischen dem ursprünglichen Polygonnetz und dem aus dem komprimierten Polygonnetz reproduzierten Polygonnetz, wobei eine große Verzerrung aussagt, dass die Differenz groß ist, wohingegen eine kleine Verzerrung aussagt, dass die Differenz klein ist. Je kleiner die Verzerrung ist, desto effektiver sind daher die Polygonnetzdaten komprimiert.
1 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau des diesem Ausführungsbeispiel entsprechenden Systems zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten zeigt. In 1 ist das System 1 zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten beispielsweise mit einer arithmetischen Verarbeitungseinheit 11, einer Eingabeeinheit 12, einer Ausgabeeinheit 13, einer Speichereinheit 14 und einem Bus 15 versehen.
Die Eingabeeinheit 12 ist eine Vorrichtung zur Verwendung bei der Eingabe verschiedener Befehle, so beispielsweise einer Komprimierungsstartanweisung, und verschiedener Daten, so beispielsweise von Polygonnetzdaten und Texturdaten, zum Zwecke der Komprimierung in dem System 1 zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten und ist beispielsweise eine Tastatur, eine Maus oder dergleichen. Die Polygonnetzdaten und die Texturdaten stellen Beispiele für dreidimensionale Bilddaten dar, die aus geometrischer Information und optischer Information bestehen, und werden mittels durch Polygone erfolgendem Nähern eines Zielobjektes erstellt. Die Polygonnetzdaten sind ein Beispiel für geometrischen Daten und stellen die Positionen der jeweiligen Vertices dar, die die Polygone in einem dreidimensionalen Koordinatenraum darstellen. Die Texturdaten sind ein Beispiel für optische Information und stellen die Texturen der Polygone in einem Polygonnetz dar, das aus den Polygonnetzdaten erzeugt ist. Die Texturdaten sind mit den Polygonen korreliert und können Luminanzdaten, die die Luminanz darstellen, und Farbdaten, die die Farben, so beispielsweise RGB-Farben, darstellen, enthalten. Man beachte, dass die optische Information den Vertices P(x, y, z) des dreidimensionalen Polygonnetzes zugeordnet und die optische Information zwischen den Vertices P auf Grundlage der optischen Information an den Vertices P interpoliert werden kann. Die Polygone können beliebige Polygonform aufweisen, so beispielsweise dreieckig, rechteckig, fünfeckig und sechseckig. Da nichtdreieckige Polygonformen jedoch als Kombinationen von Dreiecken dargestellt werden können, dienen dreieckige Formen als Grundelemente der Polygonformen und werden bei diesem Ausführungsbeispiel verwendet. Verfahren zum Erzeugen von Polygonnetzdaten entsprechend einem Zielobjekt sind bekannt und werden beispielsweise in den der Nichtpatentliteratur entstammenden Veröffentlichungen Nr. 1 bis 5 im Zusammenhang mit dem Hintergrund der Erfindung beschrieben.
Die Ausgabeeinheit 13 ist eine Vorrichtung zum Ausgeben von Befehlen und Daten, die von der Eingabeeinheit 12 eingegeben werden, eines zweidimensionalen ebenen Gebildes, das durch Auffalten eines Polygonnetzes erstellt worden ist, und von Dateinamen und dergleichen der Polygonnetzdaten, die durch das System zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten komprimiert worden sind, und ist beispielsweise eine Anzeigevorrichtung, so beispielsweise eine CRT-Anzeige, ein LCD, eine organische EL-Anzeige, eine Plasmaanzeige, oder auch eine Druckvorrichtung, so beispielsweise ein Drucker.
Die Speichereinheit 14 ist mit einem für dreidimensionale Bilddaten vorgesehenen Datenspeicher 31 zum Speichern der Polygonnetzdaten und der Texturdaten des Zielobjektes, einem für ein Programm zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten vorgesehenen Speicher 32 zum Speichern des Programms zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten entsprechend der vorliegenden Erfindung zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten, einem für Daten des zweidimensionalen ebenen Gebildes vorgesehenen Speicher 33 zum Speichern von Daten des zweidimensionalen ebenen Gebildes und einem für komprimierte Daten vorgesehenen Speicher 34 zum Speichern von komprimierten Daten funktionell verbunden und speichert verschiedene Programme und verschiedene Daten, so beispielsweise diejenigen Daten, die durch das Ausführen der verschiedenen Programme erzeugt worden sind. Die Speichereinheit 14 umfasst beispielsweise eine flüchtige Speichervorrichtung, so beispielsweise einen RAM (Random Access Memory RAM, Speicher mit wahlfreiem Zugriff), der als sogenannter Arbeitsspeicher für die arithmetische Verarbeitungseinheit 11 dient, und eine nichtflüchtige Speichervorrichtung, so beispielsweise einen ROM (Read Only Memory ROM, Nurlesespeicher), oder einen wiederbeschreibbaren EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read Only Memory EEPROM, elektrisch löschbarer programmierbarer Nurlesespeicher).
Die Daten des zweidimensionalen ebenen Gebildes sind die Daten eines zweidimensionalen ebenen Gebildes, das man durch Aufschneiden des Polygonnetzes des Zielobjektes und Auffalten desselben zu dem zweidimensionalen ebenen Gebilde sowie durch damit erfolgendes Korrelieren der Polygonnetzdaten und der Texturdaten erhält. Die komprimierten Daten sind Daten, die man durch Anwenden eines Verfahrens zum Komprimieren eines zweidimensionalen Bildes auf das zweidimensionale ebene Gebilde, das heißt die Komprimierungsdaten der Polygonnetzdaten und die Texturdaten, erhält. Das Verfahren zum Komprimieren des zweidimensionalen Bildes ist beispielsweise JPEG, PNG (Portable Network Graphics) oder dergleichen für Standbilder und beispielsweise MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4, H.263, H.261, H.264, Motion-JPEG und dergleichen für Daten bewegter Bilder.
Die arithmetische Verarbeitungseinheit 11 enthält beispielsweise einen Mikroprozessor und dessen Peripherieschaltungen ist mit einem Texturdichteberechnungsabschnitt 21 zum Berechnen von Texturdichten T(s) (was nachstehend noch beschrieben wird), einem Schnittbewertungsmetrikberechnungsabschnitt 22 zum Berechnen von Schnittbewertungsmetriken D(e) (was nachstehend noch beschrieben wird), einem Auffaltungsabschnitt 23 zum Erzeugen eines Schnittweges auf Grundlage der Texturdichten T(s) der Polygone in dem Polygonnetz, zum Aufschneiden der Oberfläche des Polygonnetzes und Auffalten derselben zu einem zweidimensionalen ebenen Gebilde derart, dass der Schnittweg zur Außenumfangslinie des zweidimensionalen ebenen Gebildes mit einer bestimmten Form wird, und zum Korrelieren der Polygonnetzdaten mit einem Pixel innerhalb des zweidimensionalen ebenen Gebildes auf Grundlage von Bewertungsmetriken m (was nachstehend noch beschrieben wird) sowie einem für das Komprimieren des zweidimensionalen ebenen Gebildes vorgesehenen Abschnitt 24 zum Erzeugen der komprimierten Polygonnetzdaten durch Komprimieren des zweidimensionalen ebenen Gebildes mittels des Verfahrens zum Komprimieren des zweidimensionalen Bildes funktional versehen. Darüber hinaus steuert die arithmetische Verarbeitungseinheit 11 die Eingabeeinheit 12, die Ausgabeeinheit 13 und die Speichereinheit 14 durch ihre Funktionen entsprechend einem Steuerprogramm.
Man beachte, dass die spezifische Form beliebig, so beispielsweise dreieckig, rechteckig, fünfeckig, sechseckig oder eine beliebige andere polygonale bzw. vieleckige Form oder auch eine runde Form sein kann, so beispielsweise kreisförmig oder elliptisch, vorausgesetzt, dass die Form geschlossen ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird eine quadratische Form eingedenk der Tatsache eingesetzt, dass das Verfahren zum Komprimieren eines zweidimensionalen Bildes in der Lage sein sollte, das zweidimensionale ebene Gebilde effektiv zu komprimieren. Der Texturdichteberechnungsabschnitt 21, der Schnittbewertungsmetrikberechnungsabschnitt 22 und der Auffaltungsabschnitt 23 sind Beispiele für einen Auffaltungs-/Projizierungsabschnitt, und der für das Komprimieren des zweidimensionalen ebenen Gebildes vorgesehene Abschnitt 24 ist ein Beispiel für einen Gebildekomprimierungsabschnitt.
Die arithmetische Verarbeitungseinheit 11, die Eingabeeinheit 12, die Ausgabeeinheit 13 und die Speichereinheit 14 sind derart miteinander über den Bus 15 verbunden, dass sie Daten miteinander austauschen können.
Eine derartiges System 1 zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten kann beispielsweise mittels eines Computers, insbesondere mittels eines Notebooks oder eines Desktop-PCs, aufgebaut werden.
Gegebenenfalls kann das System 1 zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten darüber hinaus eine externe Speichereinheit 16 und/oder eine Kommunikationsschnittstelleneinheit 17, die durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist, umfassen. Die externe Speichereinheit 16 ist eine Vorrichtung zum Lesen von Daten von einem Aufzeichnungsmedium oder zum Schreiben der Daten auf das Aufzeichnungsmedium, so beispielsweise eine flexible Scheibe, eine CD-ROM (Compact Disc Read Only Memory), eine CD-R (Compact Disc Recordable) oder eine DVD-R (Digital Versatile Disc Recordable), und ist beispielsweise ein Laufwerk für die flexible Scheibe, ein CD-ROM-Laufwerk, ein CD-R-Laufwerk oder ein DVD-R-Laufwerk. Die Kommunikationsschnittstelleneinheit 17 ist eine Schnittstellenschaltung, die mit einem Netzwerk, so beispielsweise einem Ortsbereichsnetzwerk (local area network LAN) oder einem externen Netzwerk (beispielsweise dem Internet) verbunden sowie dafür ausgelegt ist, Kommunikationssignale über dieses Netzwerk an Kommunikationsendgeräte zu senden oder Kommunikationssignale von diesen zu empfangen, erzeugt ein Kommunikationssignal auf Grundlage von Daten aus der arithmetischen Verarbeitungseinheit 11 in Entsprechung zu einem Kommunikationsprotokoll des Netzwerkes und nimmt eine Umwandlung eines Kommunikationssignals aus dem Netzwerk in Daten eines Formates vor, mit dem die arithmetische Verarbeitungseinheit 11 umgehen kann.
Sind verschiedene Programme, so beispielsweise das Programm zum Komprimieren der dreidimensionalen Bilddaten, und verschiedene Daten, so beispielsweise die Polygonnetzdaten, nicht gespeichert, so kann das System 1 zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten derart aufgebaut sein, dass die Programme und Daten in die Speichereinheit 14 von einem Aufzeichnungsmedium mit den gespeicherten Programmen und Daten über die externe Speichereinheit 16 übertragen oder die Programme und Daten von einem die verschiedenen Programme und die verschiedenen Daten verwaltenden Server (nicht gezeigt) über das Netzwerk und die Kommunikationsschnittstelle 17 heruntergeladen werden können.
Nachstehend wird der Betriebsablauf bei diesem Ausführungsbeispiel beschrieben.
Betriebsablauf beim ersten Ausführungsbeispiel
2 ist ein Flussdiagramm, das den Betriebsablauf bei dem diesem Ausführungsbeispiel entsprechenden System zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten zeigt. 3 enthält Diagramme, die den kontinuitätsbedingten Einfluss in den Streckungsrichtungen benachbarter Polygone zeigen, wobei 3A die Kontinuität in den Streckungsrichtungen der benachbarten Polygone und 3B die Koordinatenachsen der Kontinuitätsbewertungsmetriken m_s(e) zeigen.
Gemäß 2 wird das Programm zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten aus dem für das Programm zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten vorgesehenen Speicher 32 der Speichereinheit 14 ausgelesen und ausgeführt. Gibt ein Anwender beispielsweise den Dateinamen von Polygonnetzdaten und eine Komprimierungsstartanweisung mittels der Eingabeeinheit 12 ein, um ein texturabbildungsbasiertes Polygonnetz zu komprimieren, so berechnet der Texturdichteberechnungsabschnitt 21 der arithmetischen Verarbeitungseinheit 11 zunächst die Texturdichte T(s) jedes Polygons des Polygonnetzes auf Grundlage der Polygonnetzdaten und der Texturdaten aus der Speicherung in dem für dreidimensionale Bilddaten vorgesehenen Speicher 31 der Speichereinheit 14 und speichert die Polygone s und ihre Texturdichten T(s) entsprechend in der Speichereinheit 14 (Schritt S11).
Wie vorstehend beschrieben worden ist, wird bei diesem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung der Schnittweg CU erzeugt, und es werden die Polygonnetzdaten mit einem Pixel in dem zweidimensionalen ebenen Gebilde derart korreliert, dass die Verzerrung für den Fall des Reproduzierens eines texturabbildungsbasierten Polygonnetzes aus komprimierten Daten verringert wird. Daher ist es notwendig, die Texturverteilungen der Polygone zu bewerten. Entsprechend berechnet das System 1 zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten zunächst die Texturdichte T(s), die den Komplexitätsgrad der Textur jedes Polygons s darstellt, als Bewertungsmetrik zum Bewerten der Texturverteilung des Polygons. Die Texturverteilung T(s) ist bei diesem Ausführungsbeispiel beispielsweise der Durchschnittswert von räumlichen Differentialen an den jeweiligen Pixeln an dem Polygon und ist durch Gleichung (1) definiert.
Hierbei bezeichnen s das Polygon, A_s die Fläche des Polygons, p ein Pixel an dem Polygon und dx(p), dy(p) die räumlichen Differentiale der Textur an dem Pixel p.
Anschließend sucht der Auffaltungsabschnitt 23 auf Grundlage der in dem für dreidimensionale Bilddaten vorgesehenen Speicher 31 der Speichereinheit 14 gespeicherten Polygonnetzdaten einen Punkt des Polygonnetzes, an dem die Änderung der Gestalt am größten ist, das heißt einen äußerst spitzen Vertex (Anfangsvertex) unter den Vertices des Polygonnetzes (Schritt S12). Diese Suche wird beispielsweise folgendermaßen ausgeführt. Zunächst berechnet der Auffaltungsabschnitt 23 einen Krümmungsradius einer Kurve, die von einem Zielvertex und Vertices an den entgegengesetzten bzw. gegenüberliegenden Seiten des Zielvertex gebildet wird. Da normalerweise eine Mehrzahl von Krümmungsradien für einen Zielvertex vorliegen, wird der kleinste Krümmungsradius als Krümmungsradius an diesem Zielvertex genommen. Der Auffaltungsabschnitt 23 nimmt den auf diese Weise ermittelten Vertex mit dem kleinsten der Krümmungsradien der Vertices als Anfangsvertex.
Anschließend berechnet der Auffaltungsabschnitt 23 die Schnittbewertungsmetrik D(e) jeder Kante e, die diesen Anfangsvertex bildet (wobei die Kante e den Anfangsvertex an einem Ende aufweist), unter Verwendung des Schnittbewertungsmetrikberechnungsabschnittes 22 zur Ermittlung eines ersten Schnittweges CU₀ (Schritt S13). Wie nachstehend noch beschrieben wird, wird ein endgültiger Schnittweg CU durch allmählich erfolgendes Erweitern von dem ersten Schnittweg CU₀ aus vermöge einer Wiederholungsfunktion erzeugt, wobei die Wiederholung erfolgt, bis eine Konvergenz erreicht wird. Die durch die Wiederholung des Wiederholungsvorganges erzeugten Schnittwege CU werden mit tiefgesetzten Indizes bezeichnet. So wird der erste Schnittweg beispielsweise mit CU₀ bezeichnet, während der nächste Schnittweg beispielsweise mit CU₁ bezeichnet wird.
Wird hierbei der Schnittweg CU in dem Polygon x mit einer kleinen Texturverteilung T(s) erzeugt, so kann der Einfluss auf das dekomprimierte Bild sogar dann unterdrückt werden, wenn das Polygon s beim Auffalten gestreckt wird. Da der Schnittweg CU nicht in dem Polygon s, sondern an einer die Grenze zwischen den Polygonen s₁ und s₂ bildenden Kante definiert ist, ist es notwendig, die Texturverteilung T(s₁) des Polygons s₁ und die Texturverteilung T(s₂) des Polygons s₂ der Kante e zuzuweisen. Damit wird bei diesem Ausführungsbeispiel die Schnittbewertungsmetrik D(e) der Kante e gemäß Definition durch die Summe der Texturdichten T(s₁), T(s₂) der Polygone s₁, s₂ gemäß Gleichung (2) eingeführt. Die Schnittbewertungsmetrik D(e) der Kante e dient als Bewertungsmetrik zur Bewertung, entlang welcher Kante e ein Schnitt eingebracht werden sollte. D(e) = T(s1) + T(s2) (2)
Anschließend sucht der Auffaltungsabschnitt 23 die Kante e mit der kleinsten Schnittbewertungsmetrik D(e), da die Schnittbewertungsmetriken D(e) gemäß Gleichung (2) definiert sind, und setzt die auf diese Weise gesuchte bzw. gefundene Kante e mit der kleinsten Schnittbewertungsmetrik D(e) gleich dem ersten Schnittweg CU₀ (Schritt S14). Indem die Kante e mit der kleinsten Schnittbewertungsmetrik D(e) auf diese Weise gleich dem ersten Schnittweg CU₀ gesetzt wird, können die Polygone s mit kleineren Texturverteilungen an dem Außenumfangsteil des Gebildes angeordnet werden. Daher kann sogar dann, wenn die Polygone s durch das Auffalten gestreckt werden, der Einfluss auf die Texturen durch die Polygone s verringert werden.
Anschließend nimmt der Auffaltungsabschnitt 23 ein Auffalten des Polygonnetzes zu einem zweidimensionalen ebenen Gebilde mit einer spezifizierten Gestalt entlang des ersten Schnittweges CU₀ vor (Schritt S15). Das Auffalten wird derart vorgenommen, dass der erste Schnittweg CU₀ zur Außenumfangslinie des zweidimensionalen ebenen Gebildes wird, wobei ein Vertex des Polygonnetzes mit einem Pixel in dem zweidimensionalen ebenen Gebilde korreliert wird, während die Nachbarschaftsbeziehung der Vertices in dem Polygonnetz als solche durch die Nachbarschaftsbeziehung der Pixel in dem zweidimensionalen ebenen Gebilde dargestellt wird.
Wird die Funktion zum Korrelieren eines Vertex des Polygonnetzes mit einem Pixel in dem zweidimensionalen ebenen Gebilde, das heißt die Funktion, die die Entsprechung zwischen einem Vertex des Polygonnetzes und einem Pixel in dem zweidimensionalen ebenen Gebilde darstellt, als Projektionsfunktion G bezeichnet, so kann die Projektionsfunktion G auf Grundlage der Bewertungsmetriken m eingedenk der Texturverteilungen der Polygone s zum Auffalten des Polygonnetzes derart optimiert werden, dass die Verzerrung des aus den komprimierten Daten reproduzierten texturabbildungsbasierten Polygonnetzes minimiert wird.
Auch wenn die Polygone s durch das Auffalten gestreckt werden, kann hierbei der Einfluss der Verformungen verringert werden, wenn die Texturdichten T(s) der Polygone s klein sind. Damit werden zunächst die geometrischen Streckungsmetriken m_G(s), die die Streckungsgrade der Polygone s darstellen, in die Bewertungsmetriken m nach Gewichtung auf Grundlage der Texturdichten T(s) mittels einer Gewichtungsfunktion m_T(s) eingeführt.
Hierbei sind ⌈ durch Gleichung (4-1) und γ durch Gleichung (4-2) gegeben. Bezeichnen h eine Transformationsgleichung zum Transformieren eines beliebigen Punktes in einem zweidimensionalen Dreiecksnetz entsprechend einem Polygon (Dreieck) des dreidimensionalen Polygonnetzes auf einen Punkt im dreidimensionalen Raum und hu (= dh/du), hv (= dh/dv) jeweils partielle Differentiale eines zweidimensionalen Koordinatensystems uv der Transformationsgleichung h, so gilt: a = hu·hu, b = hu·hv und c = hv·hv. Man beachte, dass die geometrische Streckungsmetrik m_G(s) eine Texturstreckungsmetrik ist, wie sie in folgender Veröffentlichung beschrieben ist: „Texture Mapping Progressive Meshes" von Pedro V. Sander, John Snyder, Steven J. Gortler und Huguges Hoppe, veröffentlicht bei ACM SIGGRAPH 2001, Seiten 409 bis 416, 2001.
Durch Simulationsexperimente hat man im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung herausgefunden, dass für den Fall, dass die Gewichtungsfunktion m_T(s) nur durch die Texturdichten T(s) der Polygone s definiert ist, die Werte zwischen benachbarten Polygonen stark variieren können, mit dem Ergebnis, dass die Texturen stark verzerrt sein können, wenn das texturabbildungsbasierte Polygonnetz durch Auffalten eines texturabbildungsbasierten Polygonnetzes zu einem zweidimensionalen ebenen Gebilde und anschließendes erneutes Reproduzieren erzeugt wird. Entsprechend wird nach der Gewichtung der Texturdichten T(t) der Polygone t um das Polygon s herum die Gewichtungsfunktion m_T(s) durch Berechnen eines Summengesamtwertes der gewichteten Texturdichten T(t) definiert. Mit anderen Worten, die Gewichtungsfunktion m_T(s) ist durch Gleichung (5) definiert.
N(s) ist die Menge des Polygons t in Nachbarschaft zu dem Polygon s, wobei die Gewichtung f der Texturdichte T(t) eine Funktion ist, bei der ein größerer Wert genommen wird, wenn der Abstand zwischen dem Polygon s und dem Polygon t zunimmt. Der Abstand zwischen dem Polygon s und dem Polygon t ist der Abstand zwischen den Schwerpunkten der Oberflächen der jeweiligen Polygone t und s.
Demgegenüber hat man im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung durch Simulationsexperimente herausgefunden, dass die Texturen des aus den komprimierten Daten reproduzierten Polygonnetzes durch das Auffalten in Abhängigkeit von den Streckungsrichtungen der benachbarten Polygone s₁, s₂ stark verzerrt werden können. Insbesondere für den Fall, dass die Polygone s₁, s₂ in Nachbarschaft unter dem Winkel θ₁ in dem Polygonnetz, wie auf der linken Seite von 3A gezeigt ist, zu einem zweidimensionalen ebenen Gebilde unter dem Winkel θ₁, wie in der Mitte von 3A gezeigt ist, aufgefaltet werden, variiert die Abtastrate an dem Polygonnetz beim endgültigen Abbilden nicht stark an der Grenzlinie zwischen den benachbarten Polygonen s₁ und s₂, weshalb eine Verschlechterung der Bildgüte auch an dieser Grenzlinie unterdrückt werden kann. Mit anderen Worten, die Verzerrung kann unterdrückt werden. Werden demgegenüber die Polygone s₁ und s₂ in gegenseitiger Nachbarschaft unter dem Winkel θ₁ in dem Polygonnetz, wie auf der linken Seite von 3A gezeigt ist, zu einem ebenen zweidimensionalen Gebilde unter einem von θ₁ verschiedenen Winkel θ₂, wie auf der rechten Seite von 3A gezeigt ist, aufgefaltet, so variiert die Abtastrate an dem Polygonnetz beim endgültigen Abbilden an der Grenzlinie zwischen den benachbarten Polygonen s₁ und s₂, weswegen die Bildgüte verschlechtert ist. Mit anderen Worten, die Verzerrung wird größer. Dadurch wird die Kontinuitätsbewertungsmetrik m_s(e) zum Bewerten der Kontinuität in der Streckungsrichtung definiert und zudem in die Bewertungsmetrik m eingeführt. Die Kontinuitätsbewertungsmetrik m_s(e) ist gemäß Gleichung (6) durch Projizieren der Polygone s₁ und s₂ in wechselseitiger Nachbarschaft an dem Polygonnetz in einer zweidimensionalen Ebene, die auf der linken Seite von 3B gezeigt ist, und Rotieren der Projektionen s₁' und s₂' der Polygone s₁ und s₂ in der zweidimensionalen Ebene, wie in der Mitte von 3B gezeigt ist, derart definiert, dass die gemeinsame Kante der X-Achse entspricht.
Hierbei bezeichnen le einen Vektor, der die Kante e darstellt, die die beiden benachbarten Polygone s₁ und s₂ gemeinsam haben, l₁ einen Vektor, der die Kante e des Polygons s₁ darstellt, wovon ein Ende am Anfangspunkt des Vektors le gelegen ist; l₂ einen Vektor, der die Kante e des Polygons s₂ darstellt, wovon ein Ende am Anfangspunkt des Vektors le gelegen ist; und ne, n₁ und n₂ Vektoren, die le, l₁ und l₂ in der zweidimensionalen Ebene entsprechen.
Wie aus der rechten Seite von 3B ersichtlich ist, entspricht das Minimieren der Kontinuitätsbewertungsmetrik m_s(e) dem Gleichhalten von (l₁ + l₂) und (n₁ + n₂) untereinander in einer normierten Domäne.
Aus alledem ergibt sich, dass die Bewertungsmetrik durch die nachfolgende Gleichung (7) definiert ist.
Hierbei sind α1 und α2 Parameter zum Abstimmen der jeweiligen Bewertungsmetriken Σ m_T(s) × m_G(s) und Σ m_s(e), die beispielsweise durch Simulationsexperimente bestimmt werden.
Schritt S15 wird nachstehend unter Verwendung dieser Bewertungsmetriken eingehend beschrieben. Um lokale Minima zu vermeiden, ohne sich die Möglichkeit zu nehmen, echte optimierte Lösungen zu erhalten, ermittelt der Auffaltungsabschnitt 23 unter Verwendung eines vereinfachten Polygonnetzes, das durch Überspringen von Vertices des Polygonnetzes entsteht, eine Projektionsfunktion G, bei der ein Summengesamtwert der Bewertungsmetriken m minimiert wird, während die Positionen in dem zweidimensionalen ebenen Gebilde entsprechend den Vertices des Polygonnetzes verschoben werden, wodurch man eine optimierte Projektionsfunktion G für das vereinfachte Polygonnetz erhält. Anschließend berechnet der Auffaltungsabschnitt 23, welchen Positionen in dem zweidimensionalen ebenen Gebilde die Vertices um einen hinzuzufügenden Vertex herum entsprechen, unter Verwendung dieser optimierten Projektionsfunktion G und fügt den Vertex derart hinzu, dass der Vertex bezüglich eines mittleren Punktes der umgebenden Vertices projiziert wird. Anschließend ermittelt der Auffaltungsabschnitt 23 unter Verwendung eines Polygonnetzes mit dem hinzugefügten Vertex eine Projektionsfunktion G derart, dass der Summengesamtwert der Bewertungsmetriken m minimiert wird, während Positionen in dem zweidimensionalen ebenen Gebilde entsprechend den Vertices des Polygonnetzes verschoben werden, wodurch man eine optimierte Projektionsfunktion G in Entsprechung zu dem Polygonnetz mit dem hinzugefügten Vertex erhält. Dieses Hinzufügen des Vertex und die Optimierung der Projektionsfunktion G entsprechend dem Polygonnetz mit dem hinzugefügten Vertex werden sukzessive wiederholt, bis sämtliche übersprungenen Vertices hinzugefügt sind. Durch einen derartigen Prozess erhält man dadurch ein zweidimensionales ebenes Gebilde, dass das Polygonnetz entlang des ersten Schnittweges CU₀ aufgefaltet wird, der die Projektion der jeweiligen Vertices des Polygonnetzes auf die Pixel innerhalb des zweidimensionalen ebenen Gebildes darstellt.
Anschließend ermittelt der Auffaltungsabschnitt 23 den endgültigen Schnittweg CU durch Erweitern des Schnittweges CU von dem ersten Schnittweg CU₀ aus solange, bis die Schnittbewertungsmetriken m vor und nach Erweiterung des Schnittweges CU konvergieren.
Insbesondere erweitert der Auffaltungsabschnitt 23 im Gefolge von Schritt S15 einen Schnittweg CU_n-1 unter Verwendung der Projektionsfunktion G für das Auffalten zu dem zweidimensionalen ebenen Gebilde entlang des Schnittweges CU_n-1, um einen neuen Schnittweg CU_n zu ermitteln (Schritt S16).
Insbesondere erfolgen durch den Auffaltungsabschnitt 23 ein Berechnen von m_G(s) unter Verwendung der Projektionsfunktion G für das Auffalten zu dem zweidimensionalen ebenen Gebilde entlang des Schnittweges CU_n-1 und ein Suchen des Polygons s mit dem größten Wert für m_G(s). Anschließend berechnet der Auffaltungsabschnitt 23 die Schnittbewertungsmetriken D(e) und die Abstände d(e) zu dem Schnittweg CU_n-1 für sämtliche Kanten e des Polygonnetzes ausschließlich der Kanten e des Schnittweges CU_n-1 und der Kanten e des Polygons s mit dem größten Werten für m_G(s). Der Auffaltungsabschnitt 23 berechnet anschließend β₁ × D(e) + β₂ × d(e) für sämtliche Kanten e mit jeweils einem Ende hiervon in einer Lage an dem entsprechenden Vertex des Polygons s mit dem größten Wert für m_G(s) ausschließlich der Kanten e des Polygons s mit dem größten Wert für m_G(s) und sucht die Kante e mit dem kleinsten Wert für β₁ × D(e) + β₂ × d(e). β₁ und β₂ sind Parameter zum Abstimmen der Schnittbewertungsmetriken D(e) und der Abstände d(e) und werden beispielsweise durch Simulationsexperimente bestimmt. Der Auffaltungsabschnitt 23 berechnet anschließend β₁ × D(e) + β₂ × d(e) für die Kanten e mit jeweils einem Ende hiervon in einer Lage an dem anderen Ende der gesuchten Kante e und sucht die Kante e mit dem kleinsten Wert β₁ × D(e) + β₂ × d(e). Diese Suche wird solange wiederholt, bis der Schnittweg CU_n-1 erreicht wird. Der Schnittweg CU_n-1 wird von dem Polygon s mit dem größten Wert für m_G(s) unter Verwendung der jeweiligen Kanten e mit den auf diese Weise ermittelten Schnitten erweitert, wodurch man einen neuen Schnittweg CU_n erhält.
Anschließend nimmt der Auffaltungsabschnitt 23 ein Auffalten des Polygonnetzes zu dem zweidimensionalen ebenen Gebilde entlang des Schnittweges CU_n (Schritt S17) vor. Dieses Auffalten ähnelt demjenigen von Schritt S15.
Unter Verwendung eines vereinfachten Polygonnetzes, das man durch Überspringen von Vertices des Polygonnetzes erhält, ermittelt der Auffaltungsabschnitt 23 eine Projektionsfunktion G, bei der ein Summengesamtwert der Bewertungsmetriken m bei einer Verschiebung der Positionen in dem zweidimensionalen ebenen Gebilde entsprechend den Vertices dieses Polygonnetzes minimiert wird, wodurch man eine optimierte Projektionsfunktion G für das vereinfachte Polygonnetz erhält. Anschließend berechnet der Auffaltungsabschnitt 23, welchen Positionen in dem zweidimensionalen ebenen Gebilde die Vertices um einen hinzuzufügenden Vertex herum entsprechen, unter Verwendung dieser optimierten Projektionsfunktion und fügt den Vertex derart hinzu, dass der Vertex bezüglich eines mittleren Punktes der umgebenden Vertices projiziert wird. Anschließend ermittelt der Auffaltungsabschnitt 23 unter Verwendung eines Polygonnetzes mit dem hinzugefügten Vertex eine Projektionsfunktion G derart, dass der Summengesamtwert der Bewertungsmetriken m minimiert wird, während Positionen in dem zweidimensionalen ebenen Gebilde entsprechend den Vertices des Polygonnetzes verschoben werden, wodurch man eine optimierte Projektionsfunktion G in Entsprechung zu dem Polygonnetz mit dem hinzugefügten Vertex erhält. Dieses Hinzufügen des Vertex und die Optimierung der Projektionsfunktion G für das Polygonnetz mit dem hinzugefügten Vertex werden sukzessive wiederholt, bis sämtliche übersprungenen Vertices hinzugefügt sind. Durch einen derartigen Prozess erhält man dadurch ein zweidimensionales ebenes Gebilde, dass das Polygonnetz entlang des ersten Schnittweges CU₀ aufgefaltet wird, der die Projektion der jeweiligen Vertices des Polygonnetzes auf die Pixel in dem zweidimensionalen ebenen Gebilde darstellt.
Anschließend bestimmt der Auffaltungsabschnitt 23, ob bei den Bewertungsmetriken m Konvergenz vorliegt (Schritt S18). Insbesondere bestimmt der Auffaltungsabschnitt 23, ob die Bewertungsmetrik m_n für den Fall des Schnittweges CU_n und die Bewertungsmetrik m_n-1 für den Fall des Schnittweges CU_n-1 vor der Erweiterung zu dem Schnittweg CU_n im Wesentlichen übereinstimmen. Ist bestimmt worden, dass die Bewertungsmetriken m noch nicht konvergieren (wenn die Bewertungsmetriken m_n und m_n-1 im Wesentlichen nicht übereinstimmen, NEIN), so kehrt der Auffaltungsabschnitt 23 zu Schritt S16 zurück, um den Schnittweg CU_n unter Verwendung der Projektionsfunktion G für das Auffalten zu dem zweidimensionalen ebenen Gebilde entlang des Schnittweges CU_n zu erweitern und einen neuen Schnittweg CU_n+1 zu ermitteln.
Liegt demgegenüber bei den Bewertungsmetriken m Konvergenz vor (wenn die Bewertungsmetriken m_n und m_n-1 im Wesentlichen übereinstimmen, JA), so speichert der Auffaltungsabschnitt 23 die Daten des auf diese Weise ermittelten zweidimensionalen ebenen Gebildes in dem für die Daten des zweidimensionalen Gebildes vorgesehenen Speicher 23 der Speichereinheit 14; beendet den Auffalt-/Projiziervorgang des Auffaltens des texturabbildungsbasierten Polygonnetzes zu dem zweidimensionalen ebenen Gebilde entlang des Schnittweges CU und des Projizierens der jeweiligen Vertices des Polygonnetzes auf die Pixel in dem zweidimensionalen ebenen Gebilde; komprimiert das zweidimensionale ebene Gebilde unter Verwendung des für das Komprimieren des zweidimensionalen ebenen Gebildes vorgesehenen Abschnittes 24 und speichert die komprimierten Daten des texturabbildungsbasierten Polygonnetzes in dem für komprimierte Daten vorgesehenen Speicher 34 der Speichereinheit 14, während Dateinamen an diese vergeben werden (Schritt S19). Da die komprimierten Daten, die ein Polygonnetz mit geringer Verzerrung nach dem Dekomprimieren erzeugen können, effizient komprimiert werden, können die Polygondaten und die Texturdaten in einem für die komprimierten Daten vorgesehenen Speicher 34 gleicher Kapazität gespeichert werden.
Darüber hinaus nimmt der Auffaltungsabschnitt 23 ein Ausgeben des auf diese Weise erzeugten zweidimensionalen ebenen Gebildes, das durch Auffalten des texturabbildungsbasierten Polygonnetzes erzeugt worden ist, und des Dateinamens der komprimierten Daten an die Ausgabeeinheit 13 vor (Schritt S20).
Wie vorstehend beschrieben worden ist, können aufgrund der Tatsache, dass das für das Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten vorgesehene System 1 entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel die Kante e mit der kleinsten Schnittwegbewertungsmetrik D(e) zum Bewerten der Texturverteilung des Polygons s als ersten Schnittweg CU_n festlegt, die Polygone s mit niedrigen Texturdichten T(s), das heißt mit niedrigen Texturverteilungen, an dem äußeren Umfangsteil des Gebildes beim Auffalten zu einem zweidimensionalen ebenen Gebilde angeordnet werden. Damit kann sogar für den Fall, dass das Polygonnetz beim Auffalten zu dem zweidimensionalen Gebilde gestreckt wird, der Einfluss hiervon auf die Texturen des Polygonnetzes nach dem Dekomprimieren verringert werden. Daher können die Verzerrungen in dem texturabbildungsbasierten Polygonnetz nach dem Dekomprimieren mit Blick auf das Aussehen verringert werden. Da zudem das für das Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten vorgesehene System 1 entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß vorstehender Beschreibung die Projektionsfunktion G derart optimiert, dass ein Minimieren des Summengesamtwertes der Bewertungsmetriken m zum Bewerten des Streckungsgrades beim Auffalten unter Gewichtung durch die Texturverteilungen und die Kontinuität in der Streckungsrichtung beim Auffalten und ein Konvergierenlassen der Bewertungsmetriken m erfolgen, können die Verzerrungen in dem texturabbildungsbasierten Polygonnetz nach dem Dekomprimieren verringert werden. Da darüber hinaus das Polygonnetz derart zu dem zweidimensionalen ebenen Gebilde aufgefaltet wird, dass die Verzerrungen in dem texturabbildungsbasierten Polygonnetz nach dem Dekomprimieren, wie vorstehend beschrieben worden ist, verringert werden, kann ein bestehendes Verfahren des Komprimierens verwendet werden, womit die Daten effizient komprimiert werden können. Entsprechend kann das für das Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten vorgesehene System 1 entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel die Datenmenge effizient komprimieren und die dekomprimierten Bilder mit geringer Verzerrung bereitstellen.
Nachfolgend wird ein Vergleichsbeispiel beschrieben. 4 enthält Diagramme, die ein dreidimensionales Bild eines Polygonnetzes sowie Bilder von zweidimensionalen ebenen Gebilden zeigen. 4A zeigt das dreidimensionale Bild und einen Schnittweg für den Fall der Anwendung der vorliegenden Erfindung, 4B zeigt das Bild des zweidimensionalen ebenen Gebildes für den Fall der Anwendung der vorliegenden Erfindung, 4C zeigt das dreidimensionale Bild und einen Schnittweg für den Fall der Anwendung eines Verfahrens aus dem Stand der Technik, und 4D zeigt das Bild des zweidimensionalen ebenen Gebildes für den Fall der Anwendung eines Verfahrens aus dem Stand der Technik. 5 enthält Diagramme und teilweise vergrößerte Diagramme von dreidimensionalen Bildern, die man durch Dekomprimieren von komprimierten Bilddaten erhält, bei einer Betrachtung in Richtung der in 4A und 4C gezeigten Pfeile. 5A zeigt ein Diagramm (linke Seite) und ein teilweise vergrößertes Diagramm (rechte Seite) für den Fall der Anwendung der vorliegenden Erfindung, das heißt, wenn das dreidimensionale Bild, das durch Dekomprimieren der komprimierten Bilddaten des zweidimensionalen ebenen Gebildes von 4B ermittelt wird, in Richtung des in 4A gezeigten Pfeils betrachtet wird. 5B zeigt ein Diagramm (linke Seite) und ein teilweise vergrößertes Diagramm (rechte Seite) für den Fall der Anwendung eines Verfahrens aus dem Stand der Technik, das heißt, wenn das dreidimensionale Bild, das durch Dekomprimieren der komprimierten Bilddaten des zweidimensionalen Gebildes von 4D ermittelt wird, in Richtung des in 4C gezeigten Pfeils betrachtet wird. Man beachte, dass jedes teilweise vergrößerte Diagramm ein Viertel an der rechten oberen Seite des dreidimensionalen Bildes bei Betrachtung in Richtung des in 4A und 4C gezeigten Pfeils darstellt.
Das Zielobjekt weist sphärische Form auf. Unter der Annahme, dass Schnitte einer Achse im Durchgang durch die Mitte dieses Objektes und die Oberfläche des Objektes Nordpol und Südpol genannt werden und die Schnittlinie einer Ebene im Durchgang durch die Mitte und normal zu der Achse und der Oberfläche des Objektes Äquator genannt wird, sind streifenförmige schachbrettartige Muster an der Oberfläche des Objektes zwischen dem Nordpol und dem Äquator sowie zwischen dem Südpol und dem Äquator gebildet.
Wird dieses Zielobjekt durch Polygone mittels 80 rechter dreieckiger Polygone genähert, so erhält man die in 4A und 4C gezeigten dreidimensionalen Bilder, Polygonnetzdaten und Texturdaten.
Wird die vorliegende Erfindung angewandt, so wird ein Schnittweg CUa1 entlang der Kanten gebildet, die sich die Polygone, die keine Schachbrettmuster aufweisen, teilen, das heißt der Kanten, die sich die Polygone, die keine Texturverteilung, aufweisen, teilen; siehe die gestrichelte Linie in 4A. Wird demgegenüber ein Verfahren aus dem Stand der Technik angewandt, so wird ein Schnittweg CUb1 beispielsweise derart gebildet, dass die Kanten der Polygone mit den schachbrettartigen Mustern in einer Lage an einer oder an beiden Seiten enthalten sind; siehe die gestrichelte Linie in 4C.
Im Ergebnis wird der Schnittweg CUa1 für den Fall der Anwendung der vorliegenden Erfindung zur Außenumfangslinie des quadratischen Bildes des zweidimensionalen ebenen Gebildes. Damit werden Muster in dem Bild des zweidimensionalen ebenen Gebildes entsprechend den streifenförmigen schachbrettartigen Mustern in dem dreidimensionalen Bild von dem quadratischen Außenumfangsteil beabstandet, das heißt, im mittleren Teil des Quadrates angeordnet. Daher weisen die Muster in dem Bild des zweidimensionalen ebenen Gebildes entsprechend den streifenförmigen schachbrettartigen Mustern in dem dreidimensionalen Bild vergleichsweise geringe Streckungsgrade auf. Entsprechend ist das dreidimensionale Bild, das durch Komprimieren der komprimierten Daten des zweidimensionalen ebenen Gebildes ermittelt wird, ein Bild, dessen schachbrettartige Muster im Wesentlichen frei von Verzerrungen sind, wie in 5A gezeigt ist.
Demgegenüber wird der Schnittweg CUb1 für den Fall der Anwendung eines Verfahrens aus dem Stand der Technik zur Außenumfangslinie des quadratischen Bildes des zweidimensionalen ebenen Gebildes. Damit werden die Muster in dem Bild des zweidimensionalen ebenen Gebildes entsprechend den streifenförmigen schachbrettartigen Mustern in dem dreidimensionalen Bild auch an dem quadratischen Außenumfangsteil ausgebildet. Daher weisen die Muster in dem Bild des zweidimensionalen ebenen Gebildes entsprechend den streifenförmigen schachbrettartigen Mustern in dem dreidimensionalen Bild vergleichsweise große Streckungsgrade auf. Entsprechend ist das dreidimensionale Bild, das durch Komprimieren der komprimierten Daten des zweidimensionalen ebenen Gebildes ermittelt wird, ein Bild, dessen schachbrettartige Muster, wie in 5B gezeigt ist, verzerrt sind. Eine besonders stark wahrnehmbare Verzerrung ist beispielsweise in dem in 5B eingekreisten Teil D1 zu sehen.
Dieses Beispiel macht deutlich, dass dreidimensionale Bilder, die durch Dekomprimieren der komprimierten Daten ermittelt werden, durch Anwendung der vorliegenden Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik eine geringere Verzerrung aufweisen.
Nachstehend wird ein weiteres Ausführungsbeispiel beschrieben.
Zweites Ausführungsbeispiel
Beim vorbeschriebenen ersten Ausführungsbeispiel erzeugt das für das Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten vorgesehene System 1 den Schnittweg auf Grundlage der Texturverteilungen der Polygone des Polygonnetzes zum hierdurch erfolgenden Verringern der Verzerrung des aus den komprimierten Daten der Polygonnetzdaten reproduzierten Polygonnetzes und korreliert die Polygonnetzdaten mit einem Pixel innerhalb des zweidimensionalen ebenen Gebildes auf Grundlage der Texturverteilungen der Polygone des Polygonnetzes und der Kontinuität in der Streckungsrichtung für den Fall des Auffaltens des Polygonnetzes zu dem zweidimensionalen ebenen Gebilde zum hierdurch erfolgenden Verringern der Verzerrung des aus den komprimierten Daten der Polygonnetzdaten reproduzierten Polygonnetzes.
Hierbei kann der Fall auftreten, dass in Abhängigkeit von der Form und den Texturverteilungen eines Zielobjektes ein dreidimensionales Bild, das durch Dekomprimieren von komprimierten Daten für den Fall der Vernachlässigung der Kontinuität in der Streckungsrichtung beim Auffalten eines Polygonnetzes zu einem zweidimensionalen ebenen Gebilde ermittelt wird, auf das menschliche Auge nicht viel anders wirkt (der Unterschied kann bei Betrachtung durch das menschliche Auge nicht wahrgenommen werden) als ein dreidimensionales Bild, das durch Dekomprimieren von komprimierten Daten für den Fall der Einbeziehung der Kontinuität in der Streckungsrichtung ermittelt wird. Insbesondere dann, wenn eine Mehrzahl von Frames bzw. Rahmen bei bewegten Bildern innerhalb einer Sekunde erzeugt wird, ist dieser Unterschied für das menschliche Auge noch schwerer wahrzunehmen.
Entsprechend erzeugt beim zweiten Ausführungsbeispiel ein für das Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten vorgesehenes System einen Schnittweg auf Grundlage von Texturverteilungen von Polygonen eines Polygonnetzes zum hierdurch erfolgenden Verringern der Verzerrung eines aus komprimierten Polygonnetzdaten reproduzierten Polygonnetzes und korreliert die Polygonnetzdaten mit einem Pixel innerhalb eines zweidimensionalen ebenen Gebildes auf Grundlage der Texturverteilungen der Polygone des Polygonnetzes zum hierdurch erfolgenden Verringern des aus den komprimierten Polygonnetzdaten reproduzierten Polygonnetzes.
Zu diesem Zweck ähneln der Aufbau und die Betriebsabfolge des für das Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten vorgesehenen Systems entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel demjenigen beim für das Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten vorgesehenen System 1 entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel, mit der Ausnahme, dass der Auffaltungsabschnitt 23 der arithmetischen Verarbeitungseinheit 11 bei Schritt S15 die Bewertungsmetriken m gemäß Definition durch Gleichung (8) anstatt gemäß Definition durch Gleichung (7) verwendet. Daher werden der Aufbau und die Betriebsabfolge bei dem für das Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten vorgesehenen System entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel nicht beschrieben.
Hierbei bezeichnet ε einen Parameter zum Abstimmen der jeweiligen Bewertungsmetriken c m_T(s) × m_G(s) und Σ m_s(e), die beispielsweise durch ein Simulationsexperiment bestimmt werden können. Gleichung (8) bringt zum Ausdruck, dass die Bewertungsmetrik m durch eine geometrische Streckungsmetrik m_G(s) unter Gewichtung durch eine Gewichtungsfunktion m_T(s) auf Grundlage von Texturdichten T(s) und durch die Gewichtungsfunktion m_T(s) definiert ist.
Da das für das Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten vorgesehene System entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel die Kante e mit der kleinsten Schnittwegbewertungsmetrik D(e) zum Bewerten der Texturverteilung des Polygons s als ersten Schnittweg CU₀ festlegt, können die Polygone s mit niedrigen Texturdichten T(s), das heißt mit niedrigen Texturverteilungen, an dem äußeren Umfangsteil des Gebildes beim Auffalten zu einem zweidimensionalen ebenen Gebilde angeordnet werden. Damit kann sogar für den Fall, dass das Polygonnetz beim Auffalten zu dem zweidimensionalen Gebilde gestreckt wird, der Einfluss hiervon auf die Textur des Polygonnetzes nach dem Dekomprimieren verringert werden. Daher können die Verzerrungen in dem texturabbildungsbasierten Polygon nach dem Dekomprimieren mit Blick auf das Aussehen verringert werden. Da zudem das für das Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten vorgesehene Komprimierungssystem entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß vorstehender Beschreibung die Projektionsfunktion G derart optimiert, dass ein Minimieren des Summengesamtwertes der Bewertungsmetriken m und ein Konvergierenlassen der Bewertungsmetriken m erfolgen, können die Verzerrungen in dem texturabbildungsbasierten Polygonnetz nach dem Dekomprimieren verringert werden. Da darüber hinaus das Polygonnetz derart zu dem zweidimensionalen ebenen Gebilde aufgefaltet wird, dass die Verzerrungen in dem texturabbildungsbasierten Polygonnetz nach dem Dekomprimieren, wie vorstehend beschrieben worden ist, verringert werden, kann ein bestehendes Verfahren des Komprimierens verwendet werden, womit die Daten effizient komprimiert werden können. Entsprechend kann das für das Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten vorgesehene System entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel die Datenmenge effizient komprimieren und dekomprimierte Bilder mit geringer Verzerrung bereitstellen.
Da die Kontinuität in der Streckungsrichtung für den Fall des Auffaltens des Polygonnetzes zu dem zweidimensionalen ebenen Gebilde nicht miteinbezogen wurde, kann die Informationsverarbeitung daher vereinfacht werden und die Verarbeitungsgeschwindigkeit kann bei dem für das Komprimieren von dreidimensionale Bilddaten vorgesehenen System entsprechend dem zweiten Ausführungsbeispiel vergrößert werden.
Nachstehend wird ein Vergleichsbeispiel beschrieben. 6 enthält Diagramme, die dreidimensionale Bilder von Polygonnetzen zeigen, wobei 6A einen Stanford-Hasen und 6B eine Maiko-Figur zeigen.
7 enthält Diagramme, die Schnittwege in dem dreidimensionalen Bild des Stanford-Hasen zeigen. 7A zeigt den Fall der Anwendung der vorliegenden Erfindung, 7B zeigt die Anwendung eines Verfahrens aus dem Stand der Technik. 8 enthält Diagramme, die Bilder von zweidimensionalen ebenen Gebilden des Stanford-Hasen zeigen. 8A zeigt das Bild des zweidimensionalen Gebildes für den Fall der Anwendung der vorliegenden Erfindung, 8B zeigt ein Netz in dem Bild des zweidimensionalen ebenen Gebildes für den Fall der Anwendung der vorliegenden Erfindung, 8C zeigt die Textur in dem Bild des zweidimensionalen ebenen Gebildes für den Fall der Anwendung der vorliegenden Erfindung, 8D zeigt das zweidimensionale ebene Gebilde für den Fall der Anwendung eines Verfahrens aus dem Stand der Technik, 8E zeigt ein Netz in dem Bild des zweidimensionalen ebenen Gebildes für den Fall der Anwendung eines Verfahrens aus dem Stand der Technik, und 8F zeigt eine Textur in dem Bild des zweidimensionalen ebenen Gebildes für den Fall der Anwendung eines Verfahrens aus dem Stand der Technik. 9 enthält teilweise vergrößerte Diagramme von Schwanzteilen des dreidimensionalen Bildes, die durch Dekomprimieren von komprimierten Daten des Stanford-Hasen ermittelt werden, wobei 9A den Fall der Anwendung der vorliegenden Erfindung und 9B den Fall der Anwendung eines Verfahrens aus dem Stand der Technik zeigt.
10 enthält Diagramme, die Schnittwege in den dreidimensionalen Bildern der Maiko-Figur zeigen. 10A zeigt den Fall der Anwendung der vorliegenden Erfindung und 10B den Fall der Anwendung eines Verfahrens aus dem Stand der Technik. 11 enthält Diagramme, die Bilder von zweidimensionalen ebenen Gebilden der Maiko-Figur zeigen. 11A zeigt das Bild des zweidimensionalen ebenen Gebildes für den Fall der Anwendung der vorliegenden Erfindung, 11B zeigt ein Netz in dem Bild des zweidimensionalen ebenen Gebildes für den Fall der Anwendung der vorliegenden Erfindung, 11C zeigt die Textur in dem Bild des zweidimensionalen ebenen Gebildes für den Fall der Anwendung der vorliegenden Erfindung, 11D zeigt das Bild des zweidimensionalen ebenen Gebildes für den Fall der Anwendung eines Verfahrens aus dem Stand der Technik, 11E zeigt ein Netz in dem Bild des zweidimensionalen ebenen Gebildes für den Fall der Anwendung eines Verfahrens aus dem Stand der Technik, und 11F zeigt die Textur in dem Bild des zweidimensionalen ebenen Gebildes für den Fall der Anwendung eines Verfahrens aus dem Stand der Technik. 12 enthält teilweise vergrößerte Diagramme von Kopfteilen der dreidimensionalen Bilder, die durch Dekomprimieren von komprimierten Daten der Maiko-Figur ermittelt werden, 12A zeigt den Fall der Anwendung der vorliegenden Erfindung, und 12B zeigt den Fall der Anwendung eines Verfahrens aus dem Stand der Technik. 13 enthält teilweise vergrößerte Diagramme von Schärpenteilen der dreidimensionalen Bilder, die durch Dekomprimieren von komprimierten Daten der Maiko-Figur ermittelt werden. 13A zeigt den Fall der Anwendung der vorliegenden Erfindung, und 13B zeigt den Fall der Anwendung eines Verfahrens aus dem Stand der Technik.
Die Zielobjekte sind der Stanford-Hase und die Maiko-Figur, die in echt aufgenommen worden ist. Der Stanford-Hase weist schachbrettartige Muster auf, die an dessen Oberfläche von einem Kopfteil bis zu den Spitzen der Pfotenteile über einen Brustteil und an der Oberfläche eines unteren Teiles mit dem Schwanzteil ausgebildet sind. Der Stanford-Hase entstammt dem „Stanford 3D Scanning Repository".
Wird der Stanford-Hase durch Polygone mittels dreieckiger Polygone genähert, so erhält man ein dreidimensionales Bild gemäß 6A, durch das sich Polygonnetzdaten mit 1502 Polygonen und 772 Vertices sowie Texturdaten ergeben.
Wird die vorliegende Erfindung angewandt, so wird ein Schnittweg CUa2 gebildet, der sich von den Spitzen der beiden Ohren aus erstreckt, an einem Halsteil hinabläuft und den Schwanz über den Schulterteil, einen seitlichen Teil, die Pfotenspitzen und einen Bauchteil (nicht gezeigt) erreicht, wie durch die dicke Linie in 7A gezeigt ist. Wird demgegenüber ein Verfahren aus dem Stand der Technik angewandt, so ist ein Schnittweg CUb2 derart gebildet, dass er sich von der Spitze des einen Ohres zu den Pfotenspitzen über den Halsteil, den Schulterteil und den seitlichen Teil erstreckt, wie durch eine dicke Linie in 7B gezeigt ist. Wie ein Vergleich der in 7 eingekreisten Teile D2 und D4 einschließlich des Bereiches von den seitlichen Teilen bis zu den Pfotenspitzen deutlich macht, ist der Schnittweg CUa2 für den Fall der Anwendung der vorliegenden Erfindung derart gebildet, dass er durch die Teile geringerer Textur im Vergleich zu dem Schnittweg Cub2 für den Fall der Anwendung eines Verfahrens aus dem Stand der Technik läuft. Darüber hinaus ist der Schnittweg CUa2 nicht nur an dem einen Ohr gebildet, sondern auch an dem anderen Ohr, wie durch den in 7A eingekreisten Teil D3 gezeigt ist.
Im Ergebnis ist das Bild des zweidimensionalen ebenen Gebildes für den Fall der Anwendung der vorliegenden Erfindung ein Bild, wie es in 8A, 8B und 8C dargestellt ist, während es für den Fall der Anwendung eines Verfahrens aus dem Stand der Technik ein Bild gemäß 8D, 8E und 8F ist. Ein Vergleich der 8A und 8D oder besser ein Vergleich der 8C und 8F macht deutlich, dass Teile mit größeren Texturdichten für den Fall der Anwendung der vorliegenden Erfindung stärker als für den Fall der Anwendung eines Verfahrens aus dem Stand der Technik abgebildet werden. Daher weist das dreidimensionale Bild, das man durch Dekomprimieren von komprimierten Daten des Bildes des zweidimensionalen ebenen Gebildes erhält, für den Fall der Anwendung der vorliegenden Erfindung bei den schachbrettartigen Mustern eine geringere Verzerrung als für den Fall der Anwendung eines Verfahrens aus dem Stand der Technik auf. Insbesondere können bei dem Schwanzteil, was ein Vergleich von 9A und 9B oder insbesondere ein Vergleich der in 9A eingekreisten Teile D5, D6 und der in 9B eingekreisten Teile D7, D8 deutlich machen, Stufen an Stellen ausgemacht werden, die für den Fall der Anwendung eines Verfahrens aus dem Stand der Technik eigentlich gerade Linien darstellen sollten, wohingegen derartige Stufen unterdrückt werden und somit eine bessere Bildqualität möglich ist, wenn das Verfahren der vorliegenden Erfindung angewandt wird. Dies rührt daher, dass der Schnittweg CUa2 auch an dem Schwanzteil gebildet ist, was bewirkt, dass der Schnittweg CUa2 für den Fall der Anwendung der vorliegenden Erfindung effektiv einer Verbesserung der Bildqualität dienen kann.
Die Maiko-Figur als weiteres Zielobjekt trägt einen Kimono mit einem Muster, bei dem Ahornblätter auf einem Wasserstrom treiben. Wird diese Maiko-Figur durch Polygone mittels dreieckiger Polygone genähert, so ergibt sich das in 6B gezeigte dreidimensionale Bild, durch das man Polygonnetzdaten mit 2000 Polygonen und 998 Vertices sowie Texturdaten erhält.
Wird hierbei die vorliegende Erfindung angewandt, so wird ein Schnittweg CUa3 derart gebildet, dass er sich von einem Gesichtsteil zu einer Position unterhalb der Knie der Beinteile über einen Halsteil, einen Brustteil, einen Bauchteil und einen Taillenteil erstreckt und sich seitlich in im Wesentlichen horizontaler Richtung von der Position unterhalb der Knie derart erstreckt, dass er sich seitlich in im Wesentlichen horizontaler Richtung an der Oberfläche eines Ärmels über die Hinterseite (nicht gezeigt) des Ärmels erstreckt, wie durch die dicke Linie in 10A gezeigt ist. Wird demgegenüber ein Verfahren aus dem Stand der Technik angewandt, so wird ein Schnittweg CUb3 derart gebildet, dass er sich von dem Bauchteil in eine Position unterhalb der Knie der Beinteile über den Taillenteil und seitlich in im Wesentlichen horizontaler Richtung von der Position unterhalb der Knie derart wegerstreckt, dass er seitlich in im Wesentlichen horizontaler Richtung an der Oberfläche des Ärmels über die Hinterseite (nicht gezeigt) des Ärmels verläuft, wie durch die dicke Linie in 10B dargestellt ist. Ein Vergleich von 10A und 10B macht deutlich, dass der Schnittweg CUa3 für den Fall der Anwendung der vorliegenden Erfindung auch in einem Bereich von dem Gesichtsteil zu dem Halsteil und einem Bereich von dem Brustteil zu dem Bauchteil gebildet ist, was im Gegensatz zu dem Schnittweg CUb3 für den Fall der Anwendung eines Verfahrens aus dem Stand der Technik steht. Insbesondere ist der Schnittweg CUa3 derart ausgebildet, dass er sich von der Stirn zu dem Kinn über das Auge, die Nase und den Mund in der unebenen Gesichtsfläche erstreckt.
Im Ergebnis ist das Bild des zweidimensionalen ebenen Gebildes für den Fall der Anwendung der vorliegenden Erfindung ist ein Bild, wie es in 11A, 11B und 11C gezeigt ist, wohingegen es für den Fall der Anwendung eines Verfahrens aus dem Stand der Technik ein Bild gemäß 11D, 11E und 11F ist. Damit weist das dreidimensionale Bild, das man durch Dekomprimieren von komprimierten Daten des zweidimensionalen ebenen Gebildes erhält, bei den schachbrettartigen Mustern eine geringere Verzerrung für den Fall der Anwendung der vorliegenden Erfindung auf, als dies für den Fall der Anwendung eines Verfahrens aus dem Stand der Technik der Fall ist. Insbesondere liegt in dem Kopfteil, wie ein Vergleich von 12A und 12B und insbesondere ein Vergleich des in 12A eingekreisten Teiles D9 und des in 12B eingekreisten Teiles D10 deutlich macht, eine geringere Verzerrung auf der linken Seite des Halses vor, wobei sich das gesamte Gesicht für den Fall der Anwendung eines Verfahrens aus dem Stand der Technik in vertikaler Richtung erstreckt, wohingegen eine derartige Verzerrung für den Fall der Anwendung der vorliegenden Erfindung im Sinne der Verbesserung der Bildgüte unterdrückt wird. Dies rührt daher, dass der Schnittweg CUa3 ebenfalls am Kopfteil ausgebildet ist, wodurch bewirkt wird, dass der Schnittweg CUa3 für den Fall der Anwendung der vorliegenden Erfindung effektiv einer Verbesserung der Bildgüte dient.
Die Bilder des Schärpenteiles, die in 13 gezeigt sind, weisen eine größere Menge an Texturinformation auf und sind vergleichsweise frei von Unebenheiten, da sie einen großen Krümmungsradius aufweisen. Der Einfluss der Auswahl des Schnittweges CU ist in einem derartigen Teil klein. Dieser Teil zeigt für den Fall der Anwendung der vorliegenden Erfindung wie auch für den Fall der Anwendung eines Verfahrens aus dem Stand der Technik im Wesentlichen dieselbe Bildqualität, was ein Vergleich von 13A und 13B deutlich macht, obwohl sich das Vorhandensein desjenigen Teiles, in dem der Schnittweg CUa3 ausgebildet ist, um die Bildqualität zu verbessern, so beispielsweise der Kopfteil, möglicherweise negativ auf die Datenmenge auswirken kann, was bei Vorliegen einer begrenzten Datenmenge bei Anwendung der vorliegenden Erfindung zu einem Informationsverlust führen kann.
Die Beispiele machen deutlich, dass dreidimensionale Bilder, die man durch Dekomprimieren von komprimierten Daten durch Anwendung der vorliegenden Erfindung erhält, eine im Vergleich zum Stand der Technik geringere Verzerrung aufweisen.
Obwohl die ersten und zweiten Ausführungsbeispiele vorstehend anhand von dreidimensionalen Bilddaten von Standbildern beschrieben worden sind, ist die vorliegende Erfindung auch auf dreidimensionale Bilddaten von bewegten Bildern anwendbar, indem sie auf die dreidimensionalen Bilder von Frames bzw. Rahmen angewandt wird, die die bewegten Bilder bilden, da bewegte Bilder eine Menge von Standbildern darstellen, die mit Zeitinformationen versehen sind.
Um komprimierte Daten, die Polygonnetze mit geringer Verzerrung nach der Dekomprimierung bereitstellen können, effizient portabel und übertragbar zu machen, können komprimierte Polygonnetzdaten und Texturdaten, wie sie im Zusammenhang mit dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben worden sind, in Aufzeichnungsmedien, so beispielsweise auf einer flexiblen Scheibe, einer CD-ROM, eine CD-R, einer DVD und einer DVD-R, gespeichert werden.
Verschiedene Arten der Erfindung sind in der vorstehenden Beschreibung offenbart. Die Hauptpunkte lassen sich folgendermaßen zusammenfassen.
Erste Ausführungsart
Bereitgestellt wird ein System zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten, umfassend: einen Auffaltungs-/Projizierungsabschnitt zum Erzeugen eines Schnittweges durch Einbringen von Schnitten in ein aus dreidimensionalen Bilddaten erzeugtes dreidimensionales Bild, Aufschneiden der Oberfläche eines Objektes und Auffalten derselben zu einem zweidimensionalen ebenen Gebilde derart, dass der Schnittweg zur Außenumfangslinie des zweidimensionalen ebenen Gebildes wird, und Korrelieren von geometrischer Information und optischer Information der dreidimensionalen Bilddaten mit Punkten innerhalb des zweidimensionalen ebenen Gebildes; und einen Gebildekomprimierungsabschnitt zum Komprimieren des zweidimensionalen ebenen Gebildes zum Erzeugen von komprimierten dreidimensionalen Bilddaten, mit einem seitens des Auffaltungs-/Projizierungsabschnittes erfolgenden Erzeugen des Schnittweges auf Grundlage einer Texturinformation der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes zum hierdurch erfolgenden Verringern der Verzerrung des aus den komprimierten Daten reproduzierten dreidimensionalen Bildes und Korrelieren der geometrischen Information und der optischen Information der dreidimensionalen Bilddaten mit den Punkten innerhalb des zweidimensionalen ebenen Gebildes auf Grundlage einer Texturverteilung der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes zum hierdurch erfolgenden Verringern der Verzerrung des aus den komprimierten Daten reproduzierten dreidimensionalen Bildes.
Gemäß dem der ersten Ausführungsart entsprechenden System zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten erfolgen ein Erzeugen des Schnittweges auf Grundlage der Texturverteilung der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes zum hierdurch erfolgenden Verringern der Verzerrung des aus den komprimierten Daten reproduzierten dreidimensionalen Bildes und ein Korrelieren der geometrischen Information und der optischen Information der dreidimensionalen Bilddaten mit den Punkten innerhalb des zweidimensionalen ebenen Gebildes auf Grundlage der Texturverteilung der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes zum hierdurch erfolgenden Verringern der Verzerrung des aus den komprimierten Daten reproduzierten dreidimensionalen Bildes. Auf diese Weise kann eine Datenmenge effizient komprimiert werden, und es können dekomprimierte dreidimensionale Bilder mit geringer Verzerrung erhalten werden.
Zweite Ausführungsart
Bereitgestellt wird das System zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten der ersten Ausführungsart, mit: in den dreidimensionalen Bilddaten enthaltenen Polygonnetzdaten und Texturdaten in Korrelierung mit Polygonen eines aus den Polygonnetzdaten erzeugten Polygonnetzes; sowie einem seitens des Auffaltungs-/Projizierungsabschnittes erfolgenden Erzeugen des Schnittweges unter Verwendung der Funktion
zur Darstellung der Texturverteilung der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes mit s zur Bezeichnung des Polygons, A_s zur Bezeichnung einer Fläche des Polygons, p zur Bezeichnung eines Pixels an dem Polygon und dx(p), dy(p) zur Bezeichnung von räumlichen Differentialen der Textur an dem Pixel p; und einem Korrelieren der geometrischen Information und der optischen Information der dreidimensionalen Bilddaten mit den Punkten innerhalb des zweidimensionalen ebenen Gebildes unter Verwendung der Funktion
zur Darstellung der Texturverteilung der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes mit m_T(s) zur Bezeichnung einer geometrischen Streckungsmetrik, m_G(s) zur Bezeichnung einer Gewichtungsfunktion und ε zur Bezeichnung eines Parameters.
Gemäß dem der zweiten Ausführungsart entsprechenden System zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten wird der Schnittweg unter Verwendung von Gleichung (1) erzeugt, und es erfolgt ein Korrelieren der geometrischen Information und der optischen Information der dreidimensionalen Bilddaten mit den Punkten innerhalb des zweidimensionalen ebenen Gebildes unter Verwendung von Gleichung (8). Daher kann die Information quantitativ verarbeitet werden, es kann die Datenmenge effizient komprimiert werden, und es können dekomprimierte dreidimensionale Bilder mit geringer Verzerrung erzeugt werden.
Dritte Ausführungsart
Bereitgestellt wird das System zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten der ersten Ausführungsart, mit einem seitens des Auffaltungs-/Projizierungsabschnittes erfolgenden Erzeugen des Schnittweges auf Grundlage der Texturverteilung der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes zum hierdurch erfolgenden Verringern der Verzerrung des aus den komprimierten Daten reproduzierten dreidimensionalen Bildes und Korrelieren der geometrischen Information und der optischen Information der dreidimensionalen Bilddaten mit den Punkten innerhalb des zweidimensionalen ebenen Gebildes auf Grundlage der Texturverteilung der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes und Kontinuität in einer Streckungsrichtung für den Fall des Auffaltens des dreidimensionalen Bildes zu dem zweidimensionalen ebenen Gebilde zum hierdurch erfolgenden Verringern der Verzerrung des aus den komprimierten Daten reproduzierten dreidimensionalen Bildes.
Gemäß dem der dritten Ausführungsart entsprechenden System zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten erfolgen ein Erzeugen des Schnittweges auf Grundlage der Texturverteilung der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes zum hierdurch erfolgenden Verringern der Verzerrung des aus den komprimierten Daten reproduzierten dreidimensionalen Bildes und ein Korrelieren der geometrischen Information und der optischen Information der dreidimensionalen Bilddaten mit den Punkten innerhalb des zweidimensionalen ebenen Gebildes auf Grundlage der Texturverteilung der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes und der Kontinuität in der Streckungsrichtung für den Fall des Auffaltens des dreidimensionalen Bildes zu dem zweidimensionalen ebenen Gebilde zum hierdurch erfolgenden Verringern der Verzerrung des aus den komprimierten Daten reproduzierten dreidimensionalen Bildes. Hierdurch kann die Datenmenge effizient komprimiert werden, und es können dekomprimierte dreidimensionale Bilder mit geringer Verzerrung erhalten werden.
Vierte Ausführungsart
Bereitgestellt wird das System zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten der dritten Ausführungsart, mit: in den dreidimensionalen Bilddaten enthaltenen Polygonnetzdaten und Texturdaten in Korrelierung mit Polygonen eines aus den Polygonnetzdaten erzeugten Polygonnetzes; sowie einem seitens des Auffaltungs-/Projizierungsabschnittes erfolgenden Erzeugen des Schnittweges unter Verwendung der Funktion
zur Darstellung der Texturverteilung der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes mit s zur Bezeichnung des Polygons, A_s zur Bezeichnung einer Fläche des Polygons, p zur Bezeichnung eines Pixels an dem Polygon und dx(p), dy(p) zur Bezeichnung von räumlichen Differentialen der Textur an dem Pixel p; und einem Korrelieren der geometrischen Information und der optischen Information der dreidimensionalen Bilddaten mit den Punkten innerhalb des zweidimensionalen ebenen Gebildes unter Verwendung der Funktion
zur Darstellung der Texturverteilung der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes und der Kontinuität in der Streckungsrichtung für den Fall des Auffaltens des dreidimensionalen Bildes zu dem zweidimensionalen ebenen Gebilde mit m_T(s) zur Bezeichnung einer geometrischen Streckungsmetrik, m_G(s) zur Bezeichnung einer Gewichtungsfunktion, m_s(e) zur Bezeichnung einer Kontinuitätsbewertungsmetrik und α₁, α₂ zur Bezeichnung von Parametern.
Gemäß dem der vierten Ausführungsart entsprechenden System zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten erfolgen ein Erzeugen des Schnittweges unter Verwendung von Gleichung (1) und ein Korrelieren der geometrischen Information und der optischen Information der dreidimensionalen Bilddaten mit den Punkten in dem zweidimensionalen ebenen Gebilde unter Verwendung von Gleichung (7). Daher kann die Information quantitativ verarbeitet werden, es kann die Datenmenge effizient komprimiert werden, und es können dekomprimierte dreidimensionale Bilder mit geringer Verzerrung erzeugt werden.
Fünftes Ausführungsbeispiel
Bei dem der ersten bis vierten Ausführungsart entsprechenden System zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten sind die dreidimensionalen Bilddaten die Daten von Frames bzw. Rahmen, die bewegte Bilder bilden.
Gemäß dem der fünften Ausführungsart entsprechenden System zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten kann die Datenmenge der dreidimensionalen bewegten Bilder effizient komprimiert werden, und es können komprimierte dreidimensionale bewegte Bilder mit geringer Verzerrung erzeugt werden.
Sechste Ausführungsart
Bereitgestellt wird ein Verfahren zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten, umfassend: einen Schnittwegerzeugungsschritt des Erzeugens. eines Schnittweges durch Einbringen von Schnitten in ein aus dreidimensionalen Bilddaten erzeugtes dreidimensionales Bild; einen Auffaltungsschritt des Aufschneidens der Oberfläche eines Objektes und Auffaltens derselben zu einem zweidimensionalen ebenen Gebilde derart, dass der Schnittweg zur Außenumfangslinie des zweidimensionalen ebenen Gebildes wird; einen Korrelierungsschritt des Korrelierens von geometrischer Information und optischer Information der dreidimensionalen Bilddaten mit Punkten innerhalb des zweidimensionalen ebenen Gebildes; und einen Gebildekomprimierungsschritt des Komprimierens des zweidimensionalen ebenen Gebildes zum Erzeugen von komprimierten dreidimensionalen Bilddaten, mit: einem in dem Schnittwegerzeugungsschritt erfolgenden Erzeugen des Schnittweges auf Grundlage einer Texturinformation der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes zum hierdurch erfolgenden Verringern der Verzerrung des aus den komprimierten Daten reproduzierten dreidimensionalen Bildes, und einem in dem Korrelierungsschritt erfolgenden Korrelieren der geometrischen Information und der optischen Information der dreidimensionalen Bilddaten mit den Punkten innerhalb des zweidimensionalen ebenen Gebildes auf Grundlage einer Texturverteilung der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes zum hierdurch erfolgenden Verringern der Verzerrung des aus den komprimierten Daten reproduzierten dreidimensionalen Bildes.
Siebte Ausführungsart
Bereitgestellt wird ein Programm zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten zum Veranlassen eines Computers auszuführen: einen Schnittwegerzeugungsschritt des Erzeugens eines Schnittweges durch Einbringen von Schnitten in ein aus dreidimensionalen Bilddaten erzeugtes dreidimensionales Bild; einen Auffaltungsschritt des Aufschneidens der Oberfläche eines Objektes und Auffaltens derselben zu einem zweidimensionalen ebenen Gebilde derart, dass der Schnittweg zur Außenumfangslinie des zweidimensionalen ebenen Gebildes wird; einen Korrelierungsschritt des Korrelierens von geometrischer Information und optischer Information der dreidimensionalen Bilddaten mit Punkten innerhalb des zweidimensionalen ebenen Gebildes; und einen Gebildekomprimierungsschritt des Komprimierens des zweidimensionalen ebenen Gebildes zum Erzeugen von komprimierten dreidimensionalen Bilddaten, mit: einem in dem Schnittwegerzeugungsschritt erfolgenden Erzeugen des Schnittweges auf Grundlage einer Texturinformation der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes zum hierdurch erfolgenden Verringern der Verzerrung des aus den komprimierten Daten reproduzierten dreidimensionalen Bildes, und einem in dem Korrelierungsschritt erfolgenden Korrelieren der geometrischen Information und der optischen Information der dreidimensionalen Bilddaten mit den Punkten in dem zweidimensionalen ebenen Gebilde auf Grundlage einer Texturverteilung der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes zum hierdurch erfolgenden Verringern der Verzerrung des aus den komprimierten Daten reproduzierten dreidimensionalen Bildes.
Achte Ausführungsart
Bereitgestellt wird ein computerlesbares Aufzeichnungsmedium zum Speichern eines Programms zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten zum Veranlassen eines Computers auszuführen: einen Schnittwegerzeugungsschritt des Erzeugens eines Schnittweges durch Einbringen von Schnitten in ein aus dreidimensionalen Bilddaten erzeugtes dreidimensionales Bild; einen Auffaltungsschritt des Aufschneidens der Oberfläche eines Objektes und Auffaltens derselben zu einem zweidimensionalen ebenen Gebilde derart, dass der Schnittweg zur Außenumfangslinie des zweidimensionalen ebenen Gebildes wird; einen Korrelierungsschritt des Korrelierens von geometrischer Information und optischer Information der dreidimensionalen Bilddaten mit Punkten in dem zweidimensionalen ebenen Gebilde; und einen Gebildekomprimierungsschritt des Komprimierens des zweidimensionalen ebenen Gebildes zum Erzeugen von komprimierten dreidimensionalen Bilddaten, mit: einem in dem Erzeugungsschritt erfolgenden Erzeugen des Schnittweges auf Grundlage einer Texturinformation der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes zum hierdurch erfolgenden Verringern der Verzerrung des aus den komprimierten Daten reproduzierten dreidimensionalen Bildes, und einem in dem Korrelierungsschritt erfolgenden Korrelieren der geometrischen Information und der optischen Information der dreidimensionalen Bilddaten mit den Punkten in dem zweidimensionalen ebenen Gebilde auf Grundlage einer Texturverteilung der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes zum hierdurch erfolgenden Verringern der Verzerrung des aus den komprimierten Daten reproduzierten dreidimensionalen Bildes.
Gemäß dem der sechsten Ausführungsart entsprechenden Verfahren zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten, dem der siebten Ausführungsart entsprechenden Programm zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten und dem der achten Ausführungsart entsprechenden computerlesbaren Aufzeichnungsmedium zum Speichern des Programms zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten erfolgen ein Erzeugen des Schnittweges auf Grundlage der Texturverteilung der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes zum hierdurch erfolgenden Verringern der Verzerrung des aus den komprimierten Daten reproduzierten dreidimensionalen Bildes und ein Korrelieren der geometrischen Information und der optischen Information der dreidimensionalen Bilddaten mit den Punkten in dem zweidimensionalen ebenen Gebilde auf Grundlage der Texturverteilung der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes zum hierdurch erfolgenden Verringern der Verzerrung des aus den komprimierten Daten erzeugten dreidimensionalen Bildes. Auf diese Weise kann die Datenmenge effizient komprimiert werden, und es können komprimierte dreidimensionale Bilder mit geringer Verzerrung erhalten werden.
Neunte Ausführungsart
Bereitgestellt wird das Verfahren zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten der sechsten Ausführungsart, mit einem in dem Korrelierungsschritt erfolgenden Korrelieren der geometrischen Information und der optischen Information der dreidimensionalen Bilddaten mit den Punkten innerhalb des zweidimensionalen ebenen Gebildes auf Grundlage der Texturverteilung der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes und Kontinuität in einer Streckungsrichtung für den Fall des Auffaltens des dreidimensionalen Bildes zu dem zweidimensionalen ebenen Gebilde zum hierdurch erfolgenden Verringern der Verzerrung des aus den komprimierten Daten reproduzierten dreidimensionalen Bildes.
Zehnte Ausführungsart
Bereitgestellt wird das Programm zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten der siebten Ausführungsart, mit einem in dem Korrelierungsschritt erfolgenden Korrelieren der geometrischen Information und der optischen Information der dreidimensionalen Bilddaten mit den Punkten innerhalb des zweidimensionalen ebenen Gebildes auf Grundlage der Texturverteilung der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes und Kontinuität in einer Streckungsrichtung für den Fall des Auffaltens des dreidimensionalen Bildes zu dem zweidimensionalen ebenen Gebilde zum hierdurch erfolgenden Verringern der Verzerrung des aus den komprimierten Daten reproduzierten dreidimensionalen Bildes.
Elfte Ausführungsart
Bereitgestellt wird das Aufzeichnungsmedium der achten Ausführungsart, mit einem in dem Korrelierungsschritt erfolgenden Korrelieren der geometrischen Information und der optischen Information der dreidimensionalen Bilddaten mit den Punkten innerhalb des zweidimensionalen ebenen Gebildes auf Grundlage der Texturverteilung der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes und Kontinuität in einer Streckungsrichtung für den Fall des Auffaltens des dreidimensionalen Bildes zu dem zweidimensionalen ebenen Gebilde zum hierdurch erfolgenden Verringern der Verzerrung des aus den komprimierten Daten reproduzierten dreidimensionalen Bildes.
Gemäß dem der neunten Ausführungsart entsprechenden Verfahren zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten, dem der zehnten Ausführungsart entsprechenden Programm zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten und dem der elften Ausführungsart entsprechenden computerlesbaren Aufzeichnungsmedium zum Speichern des Programms zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten erfolgen ein Erzeugen des Schnittweges auf Grundlage der Texturverteilung der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes zum hierdurch erfolgenden Verringern der Verzerrung des aus den komprimierten Daten reproduzierten dreidimensionalen Bildes und ein Korrelieren der geometrischen Information und der optischen Information der dreidimensionalen Bilddaten mit den Punkten in dem zweidimensionalen ebenen Gebilde auf Grundlage der Texturverteilung der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes und der Kontinuität in der Streckungsrichtung für den Fall des Auffaltens des dreidimensionalen Bildes zu dem zweidimensionalen ebenen Gebilde zum hierdurch erfolgenden Verringern der Verzerrung des aus den komprimierten Daten reproduzierten dreidimensionalen Bildes. Auf diese Weise kann die Datenmenge effizient komprimiert werden, und es können komprimierte dreidimensionale Bilder mit geringer Verzerrung erhalten werden.
Zwölfte Ausführungsart
Bereitgestellt wird ein computerlesbares Aufzeichnungsmedium zum Speichern von komprimierten dreidimensionalen Bilddaten zum Erzeugen eines dreidimensionalen Bildes, mit dem Erzeugen der komprimierten Daten durch das Verfahren zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten entsprechend der sechsten oder siebten Ausführungsart.
Entsprechend dem Aufzeichnungsmedium der zwölften Ausführungsart kann aufgrund der Tatsache, dass die Daten, die ein komprimiertes dreidimensionales Bild mit geringer Verzerrung bereitstellen können, effizient komprimiert werden können, eine größere Menge von dreidimensionalen Bildern auf dem Aufzeichnungsmedium derselben Kapazität gespeichert werden. Zudem können komprimierte Daten, die ein dekomprimiertes dreidimensionales Bild mit geringer Verzerrung bereitstellen können, effizient portabel oder übertragbar gemacht werden.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Entsprechend der vorliegenden Erfindung werden ein System zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten, ein Verfahren zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten, ein Programm zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten unter Verwendung des Verfahrens zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten und ein computerlesbares Aufzeichnungsmedium zum Speichern des Programms zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten bereitgestellt, die eine Datenmenge effizient komprimieren können und durch die man ein komprimiertes dreidimensionales Bild mit geringer Verzerrung erhält. Darüber hinaus wird ein Aufzeichnungsmedium bereitgestellt, das Daten von komprimierten dreidimensionalen Bildern speichert, die man mittels des Verfahrens zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten erhalten hat.
Zusammenfassung
Die Erfindung betrifft ein System, ein Verfahren und ein Programm zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten sowie ein Aufzeichnungsmedium zum Speichern des Programms, die sämtlich in der Lage sind, eine Datenmenge effektiv zu komprimieren und ein dekomprimiertes dreidimensionales Bild mit einer im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren geringen Verzerrung zu erzeugen. Die Erfindung betrifft zudem ein Aufzeichnungsmedium zum Speichern der komprimierten dreidimensionalen Bilddaten. Bei der Erfindung erfolgt ein Erzeugen eines Schnittweges auf Grundlage einer Texturverteilung der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes zum hierdurch erfolgenden Verringern der Verzerrung des aus den komprimierten Daten reproduzierten dreidimensionalen Bildes. Es erfolgt zudem ein Korrelieren von geometrischer Information und optischer Information der dreidimensionalen Bilddaten mit Punkten innerhalb eines zweidimensionalen ebenen Gebildes auf Grundlage der Texturverteilung der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes zum hierdurch erfolgenden Verringern der Verzerrung des aus den komprimierten Daten reproduzierten dreidimensionalen Bildes.

Claims

System zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten, umfassend: einen Auffaltungs-/Projizierungsabschnitt zum Erzeugen eines Schnittweges durch Einbringen von Schnitten in ein aus dreidimensionalen Bilddaten erzeugtes dreidimensionales Bild, Aufschneiden der Oberfläche eines Objektes und Auffalten derselben zu einem zweidimensionalen ebenen Gebilde derart, dass der Schnittweg zur Außenumfangslinie des zweidimensionalen ebenen Gebildes wird, und Korrelieren von geometrischer Information und optischer Information der dreidimensionalen Bilddaten mit Punkten innerhalb des zweidimensionalen ebenen Gebildes; und einen Gebildekomprimierungsabschnitt zum Komprimieren des zweidimensionalen ebenen Gebildes zum Erzeugen von komprimierten dreidimensionalen Bilddaten, mit einem seitens des Auffaltungs-/Projizierungsabschnittes erfolgenden Erzeugen des Schnittweges auf Grundlage einer Texturinformation der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes zum hierdurch erfolgenden Verringern der Verzerrung des aus den komprimierten Daten reproduzierten dreidimensionalen Bildes und Korrelieren der geometrischen Information und der optischen Information der dreidimensionalen Bilddaten mit den Punkten innerhalb des zweidimensionalen ebenen Gebildes auf Grundlage einer Texturverteilung der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes zum hierdurch erfolgenden Verringern der Verzerrung des aus den komprimierten Daten reproduzierten dreidimensionalen Bildes.
System zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten nach Anspruch 1, mit: in den dreidimensionalen Bilddaten enthaltenen Polygonnetzdaten und Texturdaten in Korrelierung mit Polygonen eines aus den Polygonnetzdaten erzeugten Polygonnetzes; sowie einem seitens des Auffaltungs-/Projizierungsabschnittes erfolgenden Erzeugen des Schnittweges unter Verwendung der Funktion
zur Darstellung der Texturverteilung der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes mit s zur Bezeichnung des Polygons, A_s zur Bezeichnung einer Fläche des Polygons, p zur Bezeichnung eines Pixels an dem Polygon und dx(p), dy(p) zur Bezeichnung von räumlichen Differentialen der Textur an dem Pixel p; und einem Korrelieren der geometrischen Information und der optischen Information der dreidimensionalen Bilddaten mit den Punkten innerhalb des zweidimensionalen ebenen Gebildes unter Verwendung der Funktion
zur Darstellung der Texturverteilung der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes mit m_T(s) zur Bezeichnung einer geometrischen Streckungsmetrik, m_G(s) zur Bezeichnung einer Gewichtungsfunktion und ε zur Bezeichnung eines Parameters.
System zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten nach Anspruch 1, mit einem seitens des Auffaltungs-/Projizierungsabschnittes erfolgenden Erzeugen des Schnittweges auf Grundlage der Texturverteilung der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes zum hierdurch erfolgenden Verringern der Verzerrung des aus den komprimierten Daten reproduzierten dreidimensionalen Bildes und Korrelieren der geometrischen Information und der optischen Information der dreidimensionalen Bilddaten mit den Punkten innerhalb des zweidimensionalen ebenen Gebildes auf Grundlage der Texturverteilung der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes und Kontinuität in einer Streckungsrichtung für den Fall des Auffaltens des dreidimensionalen Bildes zu dem zweidimensionalen ebenen Gebilde zum hierdurch erfolgenden Verringern der Verzerrung des aus den komprimierten Daten reproduzierten dreidimensionalen Bildes.
System zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten nach Anspruch 3, mit: in den dreidimensionalen Bilddaten enthaltenen Polygonnetzdaten und Texturdaten in Korrelierung mit Polygonen eines aus den Polygonnetzdaten erzeugten Polygonnetzes; sowie einem seitens des Auffaltungs-/Projizierungsabschnittes erfolgenden Erzeugen des Schnittweges unter Verwendung der Funktion
zur Darstellung der Texturverteilung der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes mit s zur Bezeichnung des Polygons, A_s zur Bezeichnung einer Fläche des Polygons, p zur Bezeichnung eines Pixels an dem Polygon und dx(p), dy(p) zur Bezeichnung von räumlichen Differentialen der Textur an dem Pixel p; und einem Korrelieren der geometrischen Information und der optischen Information der dreidimensionalen Bilddaten mit den Punkten innerhalb des zweidimensionalen ebenen Gebildes unter Verwendung der Funktion
zur Darstellung der Texturverteilung der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes und der Kontinuität in der Streckungsrichtung für den Fall des Auffaltens des dreidimensionalen Bildes zu dem zweidimensionalen ebenen Gebilde mit m_T(s) zur Bezeichnung einer geometrischen Streckungsmetrik, m_G(s) zur Bezeichnung einer Gewichtungsfunktion, m_s(e) zur Bezeichnung einer Kontinuitätsbewertungsmetrik und α₁, α₂ zur Bezeichnung von Parametern.
System zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die dreidimensionalen Bilddaten Framedaten sind, die bewegte Bilder bilden.
Verfahren zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten, umfassend: einen Schnittwegerzeugungsschritt des Erzeugens eines Schnittweges durch Einbringen von Schnitten in ein aus dreidimensionalen Bilddaten erzeugtes dreidimensionales Bild; einen Auffaltungsschritt des Aufschneidens der Oberfläche eines Objektes und Auffaltens derselben zu einem zweidimensionalen ebenen Gebilde derart, dass der Schnittweg zur Außenumfangslinie des zweidimensionalen ebenen Gebildes wird; einen Korrelierungsschritt des Korrelierens von geometrischer Information und optischer Information der dreidimensionalen Bilddaten mit Punkten innerhalb des zweidimensionalen ebenen Gebildes; und einen Gebildekomprimierungsschritt des Komprimierens des zweidimensionalen ebenen Gebildes zum Erzeugen von komprimierten dreidimensionalen Bilddaten, wobei der Schnittweg auf Grundlage einer Texturinformation der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes erzeugt wird zum hierdurch erfolgenden Verringern der Verzerrung des aus den komprimierten Daten reproduzierten dreidimensionalen Bildes in dem Schnittwegerzeugungsschritt, und die geometrische Information und die optische Information der dreidimensionalen Bilddaten mit den Punkten innerhalb des zweidimensionalen ebenen Gebildes auf Grundlage einer Texturverteilung der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes korreliert wird zum hierdurch erfolgenden Verringern der Verzerrung des aus den komprimierten Daten reproduzierten dreidimensionalen Bildes in dem Korrelierungsschritt.
Verfahren zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten nach Anspruch 6, mit einem in dem Korrelierungsschritt erfolgenden Korrelieren der geometrischen Information und der optischen Information der dreidimensionalen Bilddaten mit den Punkten innerhalb des zweidimensionalen ebenen Gebildes auf Grundlage der Texturverteilung der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes und Kontinuität in einer Streckungsrichtung für den Fall des Auffaltens des dreidimensionalen Bildes zu dem zweidimensionalen ebenen Gebilde zum hierdurch erfolgenden Verringern der Verzerrung des aus den komprimierten Daten reproduzierten dreidimensionalen Bildes.
Programm zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten zum Veranlassen eines Computers, die nachfolgenden Schritte auszuführen: einen Schnittwegerzeugungsschritt des Erzeugens eines Schnittweges durch Einbringen von Schnitten in ein aus dreidimensionalen Bilddaten erzeugtes dreidimensionales Bild; einen Auffaltungsschritt des Aufschneidens der Oberfläche eines Objektes und Auffaltens derselben zu einem zweidimensionalen ebenen Gebilde derart, dass der Schnittweg zur Außenumfangslinie des zweidimensionalen ebenen Gebildes wird; einen Korrelierungsschritt des Korrelierens von geometrischer Information und optischer Information der dreidimensionalen Bilddaten mit Punkten innerhalb des zweidimensionalen ebenen Gebildes; und einen Gebildekomprimierungsschritt des Komprimierens des zweidimensionalen ebenen Gebildes zum Erzeugen von komprimierten dreidimensionalen Bilddaten, wobei der Schnittwege auf Grundlage einer Texturinformation der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes erzeugt wird zum hierdurch erfolgenden Verringern der Verzerrung des aus den komprimierten Daten reproduzierten dreidimensionalen Bildes in dem Schnittwegerzeugungsschritt, und die geometrische Information und die optische Information der dreidimensionalen Bilddaten mit den Punkten innerhalb des zweidimensionalen ebenen Gebildes auf Grundlage einer Texturverteilung der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes korreliert wird zum hierdurch erfolgenden Verringern der Verzerrung des aus den komprimierten Daten reproduzierten dreidimensionalen Bildes in dem Korrelierungsschritt.
Programm zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten nach Anspruch 8, mit einem in dem Korrelierungsschritt erfolgenden Korrelieren der geometrischen Information und der optischen Information der dreidimensionalen Bilddaten mit den Punkten innerhalb des zweidimensionalen ebenen Gebildes auf Grundlage der Texturverteilung der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes und Kontinuität in einer Streckungsrichtung für den Fall des Auffaltens des dreidimensionalen Bildes zu dem zweidimensionalen ebenen Gebilde zum hierdurch erfolgenden Verringern der Verzerrung des aus den komprimierten Daten reproduzierten dreidimensionalen Bildes.
Computerlesbares Aufzeichnungsmedium zum Speichern eines Programms zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten zum Veranlassen eines Computers, die nachfolgenden Schritte auszuführen: einen Schnittwegerzeugungsschritt des Erzeugens eines Schnittweges durch Einbringen von Schnitten in ein aus dreidimensionalen Bilddaten erzeugtes dreidimensionales Bild; einen Auffaltungsschritt des Aufschneidens der Oberfläche eines Objektes und Auffaltens derselben zu einem zweidimensionalen ebenen Gebilde derart, dass der Schnittweg zur Außenumfangslinie des zweidimensionalen ebenen Gebildes wird; einen Korrelierungsschritt des Korrelierens von geometrischer Information und optischer Information der dreidimensionalen Bilddaten mit Punkten innerhalb des zweidimensionalen ebenen Gebildes; und einen Gebildekomprimierungsschritt des Komprimierens des zweidimensionalen ebenen Gebildes zum Erzeugen von komprimierten dreidimensionalen Bilddaten, mit: einem in dem Erzeugungsschritt erfolgenden Erzeugen des Schnittweges auf Grundlage einer Texturinformation der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes zum hierdurch erfolgenden Verringern der Verzerrung des aus den komprimierten Daten reproduzierten dreidimensionalen Bildes, und einem in dem Korrelierungsschritt erfolgenden Korrelieren der geometrischen Information und der optischen Information der dreidimensionalen Bilddaten mit den Punkten innerhalb des zweidimensionalen ebenen Gebildes auf Grundlage einer Texturverteilung der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes zum hierdurch erfolgenden Verringern der Verzerrung des aus den komprimierten Daten reproduzierten dreidimensionalen Bildes.
Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 10, mit einem in dem Korrelierungsschritt erfolgenden Korrelieren der geometrischen Information und der optischen Information der dreidimensionalen Bilddaten mit den Punkten innerhalb des zweidimensionalen ebenen Gebildes auf Grundlage der Texturverteilung der Oberfläche des dreidimensionalen Bildes und Kontinuität in einer Streckungsrichtung für den Fall des Auffaltens des dreidimensionalen Bildes zu dem zweidimensionalen ebenen Gebilde zum hierdurch erfolgenden Verringern der Verzerrung des aus den komprimierten Daten reproduzierten dreidimensionalen Bildes.
Computerlesbares Aufzeichnungsmedium zum Speichern von komprimierten dreidimensionalen Bilddaten zum Erzeugen eines dreidimensionalen Bildes, mit dem Erzeugen der Bilddaten durch das Verfahren zum Komprimieren von dreidimensionalen Bilddaten nach Anspruch 6 oder 7.