KR20110041977A

KR20110041977A - 삼차원 메쉬 압축장치 및 방법

Info

Publication number: KR20110041977A
Application number: KR1020100034488A
Authority: KR
Inventors: 안민수; 안정환; 안재균; 이대연; 김창수
Original assignee: 삼성전자주식회사; 고려대학교 산학협력단
Priority date: 2009-10-16
Filing date: 2010-04-14
Publication date: 2011-04-22
Also published as: US9424663B2; WO2011046327A2; US20110091118A1; EP2489012A4; US20140300598A1; KR101669873B1; WO2011046327A3; EP2489012A2; US8805097B2

Abstract

삼차원 메쉬 압축장치 및 방법을 개시한다. 삼차원 메쉬 압축장치는 메쉬 간소화를 통해 기저 메쉬를 생성하고, 상기 기저 메쉬와 상기 메쉬 간소화를 통해 제거된 정점을 독립적으로 압축하며, 상기 제거된 정점간의 위상 거리를 이용하여 공변량 행렬을 구성하고, 상기 공변량 행렬을 이용하여 3차원 메쉬 데이터를 압축할 수 있다.

Description

삼차원 메쉬 압축장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR coding three dimentional mesh}

삼차원 메쉬 압축장치 및 방법에 연관되며, 보다 특정하게는 정점 간의 위상 거리를 이용하여 공변량 행렬을 구성하고, 상기 공변량 행렬을 이용하여 제거된 정점의 기하 정보를 부호화하는 기술에 연관된다.

3D 메쉬는 일반적으로 큰 저장공간, 많은 계산량, 넓은 전송 대역폭 등을 필요로 한다. 특히 메쉬의 복잡도가 커짐에 따라 더 큰 저장공간이 요구되며 전송에 필요한 네트워크 대역폭도 높아져 사용이 어려움이 따른다. 그러므로 메쉬 데이터의 효과적인 전송, 저장 및 렌더링을 위해서는 3D 객체에 대한 압축이 필수적이다.

한편, 3D 메쉬 모델은 연결정보, 기하정보, 특징 정보들로 구성될 수 있다. 연결 정보는 인접한 꼭지점들의 관계를 명시하고, 기하 정보는 각 꼭지점의 3차원 위치좌표를 나타내며, 특징 정보는 메쉬의 색, 수선 방향, 반사율 등을 나타낼 수 있다.

여기서, 기하 정보는 예측한 점과 실제 점의 기하 정보의 차 벡터(residual)를 사용하여 부호화될 수 있으나, 예측되는 삼각형에 따라 기하 정보의 차 벡터가 일정하지 않으며, 두 개의 삼각형이 평행사변형 형태를 갖지 않으면 차 벡터가 커져 압축 성능이 떨어질 수 있다.

따라서, 기하 정보의 압축률을 높여 압축률이 뛰어난 삼차원 메쉬 압축 장치 및 방법에 대한 연구가 필요하다.

본 발명의 일측에 따르면, 입력된 3차원 메쉬를 간소화하여 기저 메쉬를 생성하는 메쉬 간소화부, 상기 기저 메쉬를 부호화하는 기저 메쉬 부호화부 및 상기 간소화를 통해 제거된 하나 이상의 정점을 공변량 행렬(Covariance matrix)을 이용하여 부호화하는 정점 부호화부를 포함하는 삼차원 메쉬 압축 장치가 제공된다.

상기 삼차원 메쉬 압축 장치는, 상기 부호화된 기저 메쉬 및 상기 부호화된 하나 이상의 정점을 엔트로피 부호화하여 비트스트림으로 변환하는 엔트로피 부호화부를 더 포함할 수 있다.

여기서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 엔트로피 부호화부는, 상기 부호화된 기저 메쉬 및 상기 부호화된 하나 이상의 정점들의 기하 정보 중 최상위 비트(Most Significant Bit, MSB) 또는 최하위 비트(Least Significant Bit, LSB)를 우선 기록하여 비트스트림으로 변환할 수 있다.

이때, 상기 정점 부호화부는, 상기 제거된 하나 이상의 정점에 대한 기하정보를 추정하는 기하정보 추정부, 상기 기저 메쉬를 하나 이상의 영역으로 분할하는 분할부, 상기 제거된 하나 이상의 정점간 연결 정보를 이용하여 공변량 행렬을 생성하는 행렬 생성부, 상기 추정된 기하정보 및 상기 공변량 행렬을 이용하여 도메인 변환을 수행하는 도메인 변환부 및 상기 도메인 변환을 통해 산출된 계수를 양자화하는 양자화부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 기하정보 추정부는, 복수의 삼각형에 대한 각 지역좌표를 이용하여 기하정보를 추정하고, 상기 복수의 삼각형 중 제1 삼각형의 제1 지역좌표에 대한 접선벡터는, 상기 제1 삼각형과 인접한 제2 삼각형의 제2 지역좌표에 대한 접선벡터를 상기 제1 삼각형을 포함하는 평면으로 투영하여 결정할 수 있다.

또한, 상기 행렬 생성부는, 상기 제거된 하나 이상의 정점간의 위상 거리(topological distance)를 산출하고, 상기 위상 거리를 이용하여 결정되는 공변량을 원소로 하는 공변량 행렬을 생성할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 도메인 변환부는, 상기 공변량 행렬을 고유 벡터 분해(eigen-vector decomposition)하여 하나 이상의 고유 벡터를 산출하는 고유벡터 산출부 및 상기 기하정보 추정을 통해 산출한 하나 이상의 차벡터(residual)와 상기 하나 이상의 고유 벡터의 내적을 산출하여, 상기 하나 이상의 고유 벡터 각각의 계수를 산출하는 계수 산출부를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 계수 산출부는, 기하정보 추정을 통해 산출한 하나 이상의 차벡터(residual)의 구성요소 중 적어도 하나와 상기 하나 이상의 고유 벡터의 내적을 산출함으로써 상기 하나 이상의 고유 벡터 각각의 계수를 산출할 수도 있다.

또한, 상기 양자화부는, 상기 도메인 변환을 통해 추출된 계수의 중요도에 따라 양자화에 할당되는 비트수를 다르게 설정할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 일측에 따르면, 입력된 비트스트림을 엔트로피 복호화하여 삼차원 메쉬를 복원하기 위한 복원정보를 추출하는 엔트로피 복호화부, 상기 복원정보로부터 기저 메쉬를 복원하는 기저 메쉬 복호화부, 공변량 행렬(Covariance matrix)을 이용하여 제거된 정점을 복원하는 정점 복호화부, 및 상기 복원된 정점 데이터 및 상기 기저 메쉬를 이용하여 상기 삼차원 메쉬를 복원하는 메쉬 복원부를 포함하는 삼차원 메쉬 복호화 장치가 제공된다.

한편, 본 발명의 또 다른 일측에 따르면, 입력된 3차원 메쉬를 간소화하여 기저 메쉬를 생성하는 단계, 상기 기저 메쉬를 부호화하는 단계 및 상기 간소화를 통해 제거된 하나 이상의 정점을 공변량 행렬(Covariance matrix)을 이용하여 부호화하는 단계를 포함하는 삼차원 메쉬 압축 방법이 제공된다.

이때, 삼차원 메쉬 압축 방법은, 상기 부호화된 기저 메쉬 및 상기 부호화된 하나 이상의 정점을 엔트로피 부호화하여 비트스트림으로 변환하는 단계를 더 포함할 수 있다.

여기서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 비트스트림으로 변환하는 단계는, 상기 부호화된 기저 메쉬 및 상기 부호화된 하나 이상의 정점들의 기하 정보 중 최상위 비트(Most Significant Bit, MSB)를 우선 기록하여 비트스트림으로 변환한다.

한편, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 부호화된 기저 메쉬 및 상기 부호화된 하나 이상의 정점들의 기하 정보 중 최하위 비트(Least Significant Bit, LSB)가 우선 기록되어 비트스트림으로 변환될 수도 있다.

또한, 상기 공변량 행렬을 이용하여 부호화하는 단계는, 상기 제거된 하나 이상의 정점에 대한 기하정보를 추정하는 단계, 상기 기저 메쉬를 하나 이상의 영역으로 분할하는 단계, 상기 제거된 하나 이상의 정점간 연결 정보를 이용하여 공변량 행렬을 생성하는 단계, 상기 추정된 기하정보 및 상기 공변량 행렬을 이용하여 도메인 변환을 수행하는 단계 및 상기 도메인 변환을 통해 산출된 계수를 양자화하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 공변량 행렬을 생성하는 단계는, 상기 제거된 하나 이상의 정점간의 위상 거리(topological distance)를 산출하는 단계, 및 상기 위상 거리를 이용하여 결정되는 공변량을 원소로 하는 공변량 행렬을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 도메인 변환을 수행하는 단계는, 상기 공변량 행렬을 고유 벡터 분해(eigen-vector decomposition)하여 하나 이상의 고유 벡터를 산출하는 단계 및 상기 기하정보 추정을 통해 산출한 하나 이상의 차벡터(residual)와 상기 하나 이상의 고유 벡터의 내적을 산출하여, 상기 하나 이상의 고유 벡터 각각의 계수를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 도메인 변환을 수행하는 단계는, 상기 공변량 행렬을 고유 벡터 분해(eigen-vector decomposition)하여 하나 이상의 고유 벡터를 산출하는 단계 및 상기 기하정보 추정을 통해 산출한 하나 이상의 차벡터(residual)의 구성요소 중 적어도 하나와 상기 하나 이상의 고유 벡터의 내적을 산출하여, 상기 하나 이상의 고유 벡터 각각의 계수를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 일측에 따르면, 메쉬 간소화를 통해 제거된 정점의 기하정보를 추정하는 방법에 있어서, 기저 메쉬의 제1 삼각형에 대한 제1 예측점 및 상기 제1 삼각형에 인접한 제2 삼각형에 대한 제2 예측점을 결정하는 단계, 상기 제1 예측점에 대한 법선벡터, 접선벡터, 및 상기 법선벡터와 상기 접선벡터간의 외적벡터를 이용하여 상기 제1 예측점에 대한 지역좌표(local coordinate)를 결정하는 단계, 상기 제1 예측점의 접선벡터를 상기 제2 삼각형을 포함하는 평면에 투영(project)하여, 상기 제2 예측점에 대한 지역좌표를 결정하는 단계 및 각각의 삼각형의 지역좌표에 기초하여 상기 제거된 정점의 기하정보를 추정하는 단계를 포함하는 기하정보 추정 방법이 제공된다.

이때, 상기 제2 예측점에 대한 지역좌표를 결정하는 단계는, 상기 제1 예측점의 법선벡터와 상기 제2 예측점의 법선벡터의 내적값을 산출하는 단계, 상기 내적값이 양수인 경우, 상기 제1 예측점의 접선벡터를 상기 제2 삼각형을 포함하는 평면에 투영하여 상기 제2 예측점의 접선벡터를 결정하는 단계, 상기 내적값이 음수인 경우, 상기 제1 예측점의 접선벡터를 상기 제2 삼각형을 포함하는 평면에 투영한 벡터의 역벡터를 상기 제2 예측점의 접선벡터로 결정하는 단계, 상기 내적값이 영(zero)인 경우, 상기 제1 예측점의 법선벡터 및 상기 제1 예측점의 법선벡터의 역벡터 중 하나를 상기 제2 예측점의 접선벡터로 결정하는 단계 및 상기 제2 예측점의 접선벡터, 상기 제2 예측점의 법선벡터, 및 상기 제2 예측점의 접선벡터와 상기 제2 예측점의 법선벡터 간의 외적벡터를 이용하여 상기 제2 예측점에 대한 지역좌표를 결정하는 단계를 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1 예측점의 법선벡터 및 상기 제1 예측점의 법선벡터의 역벡터 중 하나를 제2 예측점의 접선벡터로 결정하는 단계는, 상기 제1 예측점의 접선벡터가 제2 예측점의 법선벡터와 동일한 경우, 상기 제1 예측점의 법선벡터의 역벡터를 제2 예측점의 접선벡터로 결정하고, 상기 제1 예측점의 접선벡터가 제2 예측점의 법선벡터의 역벡터와 동일한 경우, 상기 제1 예측점의 법선벡터를 제2 예측점의 접선벡터로 결정할 수 있다.

3차원 그래픽 데이터의 압축률이 크게 향상될 수 있다.

3차원 그래픽 데이터의 기하정보 추정시의 차벡터의 확률 분포 영역을 줄일 수 있으므로 전체적인 3차원 그래픽 데이터의 압축효율이 향상된다.

또한, 도메인 변환의 복잡도가 낮아짐으로써 압축 효율이 향상된다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른, 삼차원 메쉬 압축 장치의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라, 메쉬를 간소화하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시한 삼차원 메쉬 압축 장치에 있어서, 정점 부호화부의 세부 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라, 기하정보를 추정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따라, 인접한 지역 좌표가 일관된 방향성을 유지하도록 하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따라, 제거된 정점들간의 연결 정보를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른, 삼차원 메쉬 압축 방법을 나타내는 동작 흐름도이다.
도 8은 도 7에 도시한 공변량 행렬을 이용하여 부호화하는 단계의 세부과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른, 기하정보 추정 방법을 나타내는 동작 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른, 삼차원 메쉬 복호화 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른, 삼차원 메쉬 복호화 장치의 블록도이다.
도 12는 도 11에 도시한 삼차원 메쉬 복호화 장치에 있어서, 정점 복호화부의 세부 구성을 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른, 삼차원 메쉬 압축 장치의 블록도이다.

도 1을 참고하면, 삼차원 메쉬 압축 장치(100)는 메쉬 간소화부(110), 기저 메쉬 부호화부(120), 및 정점 부호화부(130)를 포함할 수 있다. 또한, 삼차원 메쉬 압축 장치(100)는 엔트로피 부호화부(140)를 더 포함할 수 있다.

메쉬 간소화부(110)는 입력된 3차원 메쉬를 간소화하여 기저 메쉬를 생성할 수 있다. 이때, 메쉬 간소화를 위해서 다양한 기법들을 적용할 수 있으며, 메쉬 간소화를 통해 제거되는 정점들의 분포가 전체 메쉬 표면에서 균일할수록 효과적이다. 또한, 복호기(Decoder)에서 간소화 메쉬를 먼저 복원한 후, 복원된 간소화 메쉬를 이용하여 원래의 입력 메쉬를 복원할 수 있도록 메쉬의 연결 정보만을 이용하여 메쉬를 간소화할 수 있다. 이때, 메쉬 간소화는 입력 메쉬의 정점 개수에 따라 여러 단계로 반복될 수 있으며, 간소화를 반복할 때는 이전 단계에서의 간소화한 메쉬를 새로운 입력 메쉬로 두어 동일 과정을 수행할 수 있다. 또한, 간소화 횟수는 압축 효율이 최적화될 수 있도록 모델에 따라 적응적으로 선택할 수 있다.

한편, 입력 메쉬는 간소화 과정을 통해 간소화 메쉬와 제거된 점들의 기하 정보로 나누어지고, 간소화 과정에서는 간소화 또는 복원에 필요한 연결 정보를 부호화할 수 있다. 여기서, 메쉬를 간소화하는 과정의 일실시예를 도 2를 참고하여 설명한다.

도 2를 참고하면, 입력된 메쉬(210)의 6각형 패치마다 하나의 정점들을 제거하여 메쉬를 간소화할 수 있다. 따라서, 입력된 메쉬(210)는 메쉬 간소화를 통해 제거된 정점(220)과 기저 메쉬(230)로 나누어질 수 있다.

다시 도 1을 참고하면, 기저 메쉬 부호화부(120)는 메쉬 간소화부(110)를 통해 생성된 기저 메쉬(base mesh)를 부호화할 수 있다. 이때, 기저 메쉬의 연결 정보 및 기하 정보는 단일 비트율 압축(single rate compression)을 통해 부호화될 수 있으며, 상기 단일 비트율 압축 기법뿐만 아니라 당업자가 채택 또는 변형 가능한 다양한 형태의 기법을 적용할 수 있다.

정점 부호화부(130)는 간소화를 통해 제거된 하나 이상의 정점을 공변량 행렬(Covariance matrix)을 이용하여 부호화할 수 있다. 여기서, 정점 부호화부(130)는 도 3을 참고하여 이하에서 더욱 상세하게 설명한다.

도 3은 도 1에 도시한 삼차원 메쉬 압축 장치에 있어서, 정점 부호화부의 세부 구성을 나타낸 도면이다.

도 3을 참고하면, 정점 부호화부(130)는 기하정보 추정부(310), 분할부(320), 행렬 생성부(330), 도메인 변환부(340), 및 양자화부(350)를 포함할 수 있다.

기하정보 추정부(310)는 상기 제거된 하나 이상의 정점에 대한 기하정보를 추정할 수 있다. 여기서, 기하정보 추정시 지역좌표를 사용하고, 인접한 삼각형의 지역좌표간에 일관된 방향성을 유지할 수 있다. 일예로, 기하정보 추정부(310)는 복수의 삼각형에 대한 각 지역좌표를 이용하여 기하정보를 추정하고, 상기 복수의 삼각형 중 제1 삼각형의 제1 지역좌표에 대한 접선벡터는, 상기 제1 삼각형과 인접한 제2 삼각형의 제2 지역좌표에 대한 접선벡터를 상기 제1 삼각형을 포함하는 평면으로 투영하여 결정할 수 있다. 여기서, 기하정보를 추정하는 과정은 도 4 및 도 5를 참고하여 이하에서 더욱 상세하게 설명한다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따라, 기하정보를 추정하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

제거한 정점들의 기하정보 압축률을 높이기 위해 지역 좌표계에서 차 벡터 (residual)를 생성할 수 있다. 차 벡터의 생성을 위해서는 간소화 메쉬의 정점 정보를 사용할 수 있다. 도 4를 참고하면, 차 벡터 생성을 위한 위치 예측을 수행할 수 있다. 정점 1(401), 정점 2(402), 정점 3(403), 정점 4(404)가 간소화 메쉬의 정점이고, 정점 5(405)를 제거된 정점인 경우, 정점 1(401), 정점 2(402), 정점 3(403), 정점 4(404)의 평균 위치인 정점 6(406)이 정점 5(405)의 예측값으로 사용될 수 있다.

한편, 차벡터 생성을 위한 지역좌표에 있어서, 인접한 지역좌표간의 일관된 방향성을 위한 과정은 도 5를 참고하여 이하에서 더욱 상세하게 설명한다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따라, 인접한 지역 좌표가 일관된 방향성을 유지하도록 하는 과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 5를 참고하면, 지역 좌표 설정을 위해서는, 우선, 인접한 각 예측 점(510, 520)에서 법선 벡터 (normal vector)(511, 521)를 구한다. 제1 예측점(510)에 대한 법선벡터(511), 접선벡터(512), 및 법선벡터(511)와 접선벡터(512)간의 외적벡터(513)를 이용하여 제1 예측점(510)에 대한 지역좌표가 산출되면, 제1 예측점(510)의 접선 벡터 (tangent vector)(512)를 제2 예측점(520)의 메쉬 평면으로 투영시켜 제2 예측점(520)의 접선 벡터(tangent vector)(522)로 사용할 수 있다. 따라서, 제2 예측점(520)의 법선벡터(521), 제2 예측점(520)의 접선 벡터(522), 및 법선벡터(521)와 접선벡터(522)간의 외적벡터(523)를 이용하여 제2 예측점(520)에 대한 지역좌표가 산출될 수 있다.

이때 지역 좌표계의 일관성을 유지하기 위해 인접한 법선 벡터간의 내적 값에 따라 투영 방법을 달리할 수 있다. 즉, n1(511)과 n2(521)의 내적이 양수인 경우 h1(512)을 그대로 투영하여 h2(522)를 결정하고, 내적 값이 음수인 경우에는 h1(512)을 투영하고 그 역벡터를 h2(522)로 결정할 수 있다. 내적 값이 0이면서 h1(512)과 n2(521)가 같은 경우 h2(522)는 n1(511)의 역벡터로 정하고, h1(512)와 n2(521)의 역벡터가 같은 경우에는 h2(522)는 n1(511)으로 정할 수 있다.

분할부(320)는 상기 기저 메쉬를 하나 이상의 영역으로 분할할 수 있다. 일실시예로, 제거한 정점들의 관계를 분석하기 위해, 도메인(domain) 변환 기법을 적용하는 경우, 도메인 변환의 복잡도는 제거한 정점의 수에 비례하여 증가하므로, 입력 메쉬를 여러 개의 영역으로 분할하여 각 영역에 대해서 독립적으로 기하 정보를 변환하는 방식을 적용할 수 있다. 여기서, 상기 도메인 변환은 정점의 기하정보를 압축하기 위한 것으로, 3차원 좌표계의 기하정보를 다른 좌표계의 기하정보로 변환하는 것을 의미할 수 있다. 이때, 도메인 변환은 KLT(Karhunen-Loeve Transform) 변환, DCT(discrete cosine transform) 변환 등을 사용할 수 있다.

이때, 분할부(320)는 복호기와의 동기화를 위해 간소화된 메쉬 정보를 사용하여 영역을 분할할 수 있다.

한편, 분할 영역의 형태가 평면에 가까울수록 차 벡터의 값이 예측값과 유사하기 때문 압축에 효과적이므로, 메쉬 분할은 기하 정보를 이용할 수 있고, 인접한 삼각형 중 법선이 비슷한 삼각형은 같은 분할 영역에 속하도록 할 수 있다. 이를 위해, 삼각형 간의 인접 정보 및 삼각형의 법선 벡터를 이용해 메쉬를 분할할 수 있다. 그러나, 도메인 변환의 효율을 높이기 위해, 입력 메쉬에 따라 다양한 분할 기법을 적용할 수 있으며, 일예로, 사용자가 입력을 통하여 꼭 분할이 되어야 하는 영역을 수동으로 지정할 수 있다.

행렬 생성부(330) 제거된 하나 이상의 정점간 연결 정보를 이용하여 공변량 행렬을 생성할 수 있다. 즉, 일실시예에 따라, 제거한 정점들의 기하 정보를 압축하기 위해 도메인 변환을 수행하는 경우, 도메인 변환식을 구하기 위해서는 공변량 행렬(covariance matrix)이 필요하다.

상기 공변량 행렬을 생성하기 위해서는, 제거한 점들의 위상 거리(topological distance)를 산출할 수 있으며, 이는 간소화 과정에서 구성된 패치의 인접성 여부를 판단하여 산출할 수 있다. 한편, 복호기에서는 간소화된 메쉬를 통해 제거한 정점들의 기하 정보는 알 수 없지만, 연결 정보는 구할 수 있으므로 부호기와 동일한 공변량 행렬을 구성할 수 있다. 여기서, 제거한 정점들 간의 위상적 연결 정보의 일실시예를 도 6에서 설명한다.

도 6을 참고하면, a와 b의 위상 거리(621)는 1이며, d와 e의 위상 거리(620)는 2가 된다. 따라서, 제거한 임의의 정점 a에서 다른 제거한 정점들과의 연관성은 a와 다른 제거한 정점들간의 거리가 작을수록 크므로 각 점들 간의 공변량은 위상 거리를 통해 표현할 수 있다. 따라서, 상기 위상 거리가 멀어질수록 해당 꼭지점들의 공변량은 감소한다. 각 정점들 간의 위상 거리를 통해 추정한 공변량 행렬 M의 일예는 아래와 같다.

여기서, ρ는 -1과 1사이의 값을 갖는 연관 계수이고, N_ij는 제거한 정점 i와 j 사이의 위상 거리를 나타낸다

다시 도 3을 참고하면, 도메인 변환부(340)는 추정된 기하정보 및 상기 공변량 행렬을 이용하여 도메인 변환을 수행할 수 있다. 여기서, 도메인 변환부(340)는 고유벡터 산출부(341) 및 계수 산출부(342)를 포함할 수 있다.

이때, 고유벡터 산출부(341)는 상기 공변량 행렬을 고유 벡터 분해(eigen-vector decomposition)하여 하나 이상의 고유 벡터를 산출할 수 있다. 여기서, 고유 벡터 φk는 하기 [수학식 1]을 만족할 수 있다.

[수학식 1]

여기서, λk는 고유 변수(eigen-value)이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 계수 산출부(342)는 상기 기하정보 추정을 통해 산출한 하나 이상의 차벡터(residual)와 상기 하나 이상의 고유 벡터의 내적을 산출하여, 상기 하나 이상의 고유 벡터 각각의 계수를 산출할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 상기 계수 산출부(342)는 상기 기하정보 추정을 통해 산출한 하나 이상의 차벡터(residual)의 구성 요소 중 일부와 상기 하나 이상의 고유 벡터의 내적을 산출하여, 상기 하나 이상의 고유 벡터 각각의 계수를 산출할 수도 있다.

여기서, 상기 계수는 하기 [수학식 2]의 (ak, bk, ck)로부터 산출될 수 있다.

[수학식 2]

이때, 기하 정보는 (xk, yk, zk)를 구성하는 삼차원 벡터이므로, 계수 (ak, bk, ck)도 삼차원 벡터로 구성되며, 각 좌표값에 대한 도메인 변환식은 동일하게 적용될 수 있다.

한편, 복호기에서는 계수를 가중치로 사용하여 고유 벡터들을 중첩함으로써 부호기와 동일한 차 벡터들을 획득할 수 있다.

상기 도메인 변환 기법은 제거한 정점들 간의 인접 관계를 분석하기 위한 도구로 사용될 수 있으며, 제거한 정점들 간의 인접 관계를 분석하기 위해 기타 다양한 변환을 적용할 수도 있다.

양자화부(350)는 도메인 변환을 통해 산출된 계수를 양자화할 수 있다. 여기서, 계수는 도메인 변환식의 앞 쪽에 위치하는 계수의 절대값이 크고, 뒤로 갈수록 절대값이 작아지는 특성을 갖기 때문에, 중요도에 따라 계수를 양자화할 때 사용하는 비트의 수를 달리 적용할 수 있다. 즉, 상대적으로 중요도가 높은 계수에는 많은 비트(bit)를 사용하여 양자화하고, 중요도가 낮은 계수에는 적은 비트(bit)를 사용하여 양자화함으로써, 압축 성능을 최적화할 수 있다. 또한 간소화가 여러 번 반복되는 경우 성긴 레벨(coarser level)의 기하 정보의 중요도가 높아지므로, 간소화 레벨에 따라 적응적으로 양자화 비트를 변화시켜 적용할 수 있다.

다시 도 1을 참고하면, 엔트로피 부호화부(140)는 부호화된 기저 메쉬 및 부호화된 하나 이상의 정점을 엔트로피 부호화하여 비트스트림으로 변환할 수 있다.

즉, 부호화된 데이터들은 최종적으로 엔트로피 부호화부(140)를 통해 비트스트림(bit stream)으로 변환되어 전송될 수 있다. 여기서, 부호화할 데이터들은 기저 메쉬의 연결 정보, 기저 메쉬의 기하 정보, 간소화를 통해 제거된 점들의 연결 정보, 및 간소화를 통해 제거된 점들의 기하 정보로 이루어질 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제거된 점들의 기하 정보는 순차적으로 비트스트림에 기록될 수도 있으나, 본 발명은 이러한 순차적 비트스트림 기록에 한정되지 않는다.

따라서 본 발명의 다른 일 실시예에 따르면 상기 제거된 점들의 기하 정보가 순차적으로 비트스트림에 기록되는 것이 아니라, 같은 레벨에 있는 정점들의 기하 정보 중 최상위 비트 (most significant bit, MSB)가 먼저 기록되는 것도 가능하다.

즉 정점들의 기하 정보를 나타내는 비트들 중 상위 비트를 먼저 기록 하고, 상위 비트 기록이 끝난 후 하위 비트를 최하위 비트 (less significant bit, LSB)까지 순차적으로 저장한다.

물론, 실시예에 따라서는 최하위 비트의 기록이 먼저 수행된 수 최상위 비트의 기록이 수행되는 응용도 가능하다.

부호화할 각각의 데이터들은 독립적으로 산술 부호화(arithmetic coding)를 통해 최종적으로 압축될 수 있다. 간소화를 통해 제거한 정점들의 기하 정보의 경우 데이터의 위치에 따라 값의 크기 및 빈도수가 다르기 때문에, 각 분할 영역 별로 데이터를 구분하여 적응적으로 압축하면 성능을 더 높일 수 있다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른, 삼차원 메쉬 압축 방법을 나타내는 동작 흐름도이다.

도 7을 참고하면, 단계(710)에서는 입력된 3차원 메쉬를 간소화하여 기저 메쉬를 생성할 수 있다. 이때, 메쉬 간소화를 통해 입력된 3차원 메쉬는 기저 메쉬와 제거된 정점으로 분리될 수 있다.

단계(720)에서는 기저 메쉬를 부호화할 수 있다. 이때, 상기 기저 메쉬를 부호화는, 상기 기저 메쉬의 연결정보 및 기하정보를 단일 비트율 압축을 이용하여 부호화할 수 있다.

단계(730)에서는 간소화를 통해 제거된 하나 이상의 정점을 공변량 행렬을 이용하여 부호화할 수 있다. 여기서, 단계(730)는 도 8을 참고하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 8은 도 7에 도시한 공변량 행렬을 이용하여 부호화하는 단계의 세부과정을 설명하기 위한 도면이다.

도 8을 참고하면, 단계(810)에서는 제거된 하나 이상의 정점에 대한 기하정보를 추정할 수 있다. 이때, 단계(810)에서는, 복수의 삼각형에 대한 각 지역좌표를 이용하여 기하정보를 추출하고, 제1 삼각형의 제1 지역좌표에 대한 접선벡터는, 상기 제1 삼각형과 인접한 제2 삼각형의 제2 지역좌표에 대한 접선벡터를 상기 제1 삼각형을 포함하는 평면으로 투영하여 결정할 수 있다.

단계(820)에서는 기저 메쉬를 하나 이상의 영역으로 분할할 수 있다. 따라서, 분할된 영역별로 부호화를 진행할 수 있다.

단계(830)에서는 제거된 하나 이상의 정점간 연결 정보를 이용하여 공변량 행렬을 생성할 수 있다. 여기서, 상기 공변량 행렬은, 상기 제거된 하나 이상의 정점의 개수가 m개인 경우, m행 m열 행렬로 표현되고, -1과 1 사이값을 갖는 연관 계수의 상기 정점간 위상 거리 승을 각 원소로 가질 수 있다.

단계(840)에서는 추정된 기하정보 및 상기 공변량 행렬을 이용하여 도메인 변환을 수행할 수 있다. 이때, 단계(840)는 상기 공변량 행렬을 고유 벡터 분해(eigen-vector decomposition)하여 하나 이상의 고유 벡터를 산출하는 단계 및 상기 기하정보 추정을 통해 산출한 하나 이상의 차벡터(residual)와 상기 하나 이상의 고유 벡터의 내적을 산출하여, 상기 하나 이상의 고유 벡터 각각의 계수를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

여기서, 본 발명의 다른 실시예에서는, 상기 기하정보 추정을 통해 산출한 하나 이상의 차벡터(residual)의 구성 요소 중 일부와 상기 하나 이상의 고유 벡터의 내적을 산출함으로써 상기 하나 이상의 고유 벡터 각각의 계수를 산출되는 할 수도 있음은 상기한 바와 같다.

단계(850)에서는 도메인 변환을 통해 산출된 계수를 양자화할 수 있다. 이때, 단계(850)는, 상기 도메인 변환을 통해 추출된 계수의 중요도에 따라 양자화에 할당되는 비트수를 다르게 설정할 수 있다.

다시 도 7을 참고하면, 단계(740)에서는 부호화된 기저 메쉬 및 부호화된 하나 이상의 정점을 엔트로피 부호화하여 비트스트림으로 변환할 수 있다.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른, 기하정보 추정 방법을 나타내는 동작 흐름도이다.

도 9를 참고하면, 단계(910)에서는 기저 메쉬의 제1 삼각형에 대한 제1 예측점 및 상기 제1 삼각형에 인접한 제2 삼각형에 대한 제2 예측점을 결정할 수 있다. 이때, 각 예측점은 일예로, 각 삼각형의 정점 평균위치를 이용하여 결정할 수 있다.

단계(920)에서는 상기 제1 예측점에 대한 법선벡터, 접선벡터, 및 상기 법선벡터와 상기 접선벡터간의 외적벡터를 이용하여 상기 제1 예측점에 대한 지역좌표(local coordinate)를 결정할 수 있다.

단계(930)에서는 제1 예측점의 접선벡터를 상기 제2 삼각형을 포함하는 평면에 투영(project)하여, 상기 제2 예측점에 대한 지역좌표를 결정할 수 있다. 여기서, 단계(930)에서는 상기 제1 예측점의 법선벡터와 상기 제2 예측점의 법선벡터의 내적값을 산출할 수 있다. 이때, 상기 내적값이 양수인 경우, 상기 제1 예측점의 접선벡터를 상기 제2 삼각형을 포함하는 평면에 투영하여 상기 제2 예측점의 접선벡터를 결정하고, 상기 내적값이 음수인 경우, 상기 제1 예측점의 접선벡터를 상기 제2 삼각형을 포함하는 평면에 투영한 벡터의 역벡터를 상기 제2 예측점의 접선벡터로 결정하며, 상기 내적값이 영(zero)인 경우, 상기 제1 예측점의 법선벡터 및 상기 제1 예측점의 법선벡터의 역벡터 중 하나를 상기 제2 예측점의 접선벡터로 결정할 수 있다. 여기서, 상기 내적값이 영(zero)인 경우는, 상기 제1 예측점의 접선벡터가 제2 예측점의 법선벡터와 동일한 경우, 상기 제1 예측점의 법선벡터의 역벡터를 제2 예측점의 접선벡터로 결정하고, 상기 제1 예측점의 접선벡터가 제2 예측점의 법선벡터의 역벡터와 동일한 경우, 상기 제1 예측점의 법선벡터를 제2 예측점의 접선벡터로 결정할 수 있다.

이후, 상기 제2 예측점의 접선벡터, 상기 제2 예측점의 법선벡터, 및 상기 제2 예측점의 접선벡터와 상기 제2 예측점의 법선벡터 간의 외적벡터를 이용하여 상기 제2 예측점에 대한 지역좌표를 결정할 수 있다.

단계(940)에서는 각각의 삼각형의 지역좌표에 기초하여 상기 제거된 정점의 기하정보를 추정할 수 있다.

따라서, 기하정보 추정을 위해 지역좌표를 사용하고, 각 지역좌표간의 일관된 방향성을 유지하여, 효율적인 압축을 수행할 수 있다.

이하에서는 삼차원 메쉬 복호화 방법 및 장치에 대해 설명한다. 복호화 방법 및 장치는 상기에서 기술한 부호화 방법 및 장치를 역으로 수행하여 도출될 수 있다.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른, 삼차원 메쉬 복호화 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 10에서는 제거한 정점들의 기하 정보를 압축하기 위한 도메인 변환의 일예로 KLT 변환을 사용하는 것으로 가정한다.

도 10을 참고하면, 단계(1001)에서는, 부호화된 비트스트림을 입력받고, 단계(1002)에서는, 상기 비트스트림을 엔트로피 복호화할 수 있다. 이때, 엔트로피 복호화를 통해 양자화된 도메인 변환 계수, 간소화된 메쉬를 복원하기 위한 simplification connectivity 정보, 간소화된 메쉬 자체의 연결(connectivity)정보, 및 간소화된 메쉬 자체의 기하(geometry)정보를 추출할 수 있다.

단계(1003)에서는, 상기 양자화된 도메인 변환 계수를 역양자화(dequantization)하여 도메인 변환 계수를 추출할 수 있다.

단계(1007) 및 단계(1008)에서는, 단계(1001)에서 추출된 간소화된 메쉬 자체의 연결(connectivity)정보, 및 간소화된 메쉬 자체의 기하(geometry)정보를 단일 비트율 복호화(single rate decode)하여 간소화된 메쉬(simplified mesh)를 생성할 수 있다.,

단계(1009)에서는, 상기 생성된 간소화된 메쉬를 영역별로 분할(segmentation)하고, 단계(1010)에서는, 분리된 영역별로 공변량 행렬을 생성할 수 있다.

단계(1004)에서는, 단계(1003)에서 생성된 도메인 변환 계수와 단계(1010)에서 생성된 공변량 행렬을 이용하여 3차원 지역좌표를 생성할 수 있다.

단계(1005) 및 단계(1006)에서는, 단계(1008)에서 생성된 간소화된 메쉬와 단계(1004)에서 생성된 3차원 지역좌표를 이용하여 3차원 전역좌표의 데이터를 생성하고, 제거된 정점 데이터를 복원해 낼 수 있다.

단계(1011)에서는, 상기 복원된 정점 데이터와 상기 단순화된 메쉬를 이용하여 메쉬를 복원(refinement)하여, 단계(1012)에서 복원된 3차원 메쉬를 출력할 수 있다.

도 11은 본 발명의 일실시예에 따른, 삼차원 메쉬 복호화 장치의 블록도이다.

도 11을 참고하면, 삼차원 메쉬 복호화 장치(1100)는 엔트로피 복호화부(1110), 기저 메쉬 복호화부(1120), 정점 복호화부(1130), 및 메쉬 복원부(1140)을 포함할 수 있다.

엔트로피 복호화부(1110)는 입력된 비트스트림을 엔트로피 복호화하여 삼차원 메쉬를 복원하기 위한 복원정보를 추출할 수 있다. 이때, 엔트로피 복호화를 통해 양자화된 계수, 간소화된 메쉬를 복원하기 위한 simplification connectivity 정보, 간소화된 메쉬 자체의 연결(connectivity)정보, 및 간소화된 메쉬 자체의 기하(geometry)정보 등을 추출할 수 있다.

기저 메쉬 복호화부(1120)는 상기 복원정보로부터 기저 메쉬를 복원할 수 있다. 일예로, 기저 메쉬를 복원하기 위해, 상기 엔트로피 복호화부(1110)에서 추출된 기저 메쉬 자체의 연결(connectivity)정보, 및 기저 메쉬 자체의 기하(geometry)정보를 단일 비트율 복호화(single rate decode)함으로써, 기저 메쉬를 복원할 수 있다.

정점 복호화부(1130)는 공변량 행렬(Covariance matrix)을 이용하여 제거된 정점을 복원할 수 있다. 여기서, 정점 복호화부(1130)는 도 12를 참고하여 이하에서 더욱 상세하게 설명한다.

도 12는 도 11에 도시한 삼차원 메쉬 복호화 장치에 있어서, 정점 복호화부의 세부 구성을 나타낸 도면이다.

도 12를 참고하면, 정점 복호화부(1130)는 분할부(1210), 행렬 생성부(1220), 역양자화부(1240), 도메인 역변환부(1230), 및 기하정보 복원부(1250)를 포함할 수 있다.

분할부(1210)는 상기 복원된 기저 메쉬를 하나 이상의 영역으로 분할할 수 있다.

행렬 생성부(1220)는 분할된 영역 별로 공변량 행렬을 생성할 수 있다. 이때, 상기 복원된 기저 메쉬를 통해 제거한 정점들의 기하 정보는 알 수 없지만, 연결 정보는 구할 수 있으므로 상기에서 언급된 부호화 장치와 동일한 공변량 행렬을 구성할 수 있다.

역양자화부(1240)는 엔트로피 복호화 통해 추출한 양자화된 계수를 역양자화하여 역양자화된 계수를 추출할 수 있다.

도메인 역변환부(1230)는 상기 역양자화된 계수 및 상기 공변량 행렬을 이용하여 도메인 역변환을 수행할 수 있다. 이때, 도메인 역변환을 통해 제거된 정점들의 3차원 지역좌표를 생성할 수 있다.

기하정보 복원부(1250)는 상기 제거된 정점에 대한 기하정보를 복원할 수 있다. 이때, 기하정보 복원부(1250)는 3차원 지역좌표 데이터를 이용하여 3차원 전역좌표 데이터를 생성하여 제거된 정점들에 대한 데이터를 생성할 수 있다.

메쉬 복원부(1140)는 상기 복원된 정점 데이터 및 상기 기저 메쉬를 이용하여 상기 삼차원 메쉬를 복원할 수 있다.

한편, 도 7 내지 도 12에서 설명되지 않은 부분은 도 1 내지 도 6의 설명을 참고할 수 있다.

상기와 같이, 정점간의 위상 거리를 이용하여 공변량 행렬을 구성하고, 상기 공변량 행렬을 이용해 정점의 삼차원 위치 정보를 압축이 용이한 형태로 변형하여 압축함으로써, 3차원 메쉬의 압축률을 높일 수 있다.

또한, 기하정보 추정시 지역좌표를 사용하고, 인접한 삼각형의 지역좌표간에 일관된 방향성을 유지하도록 함으로써, 차벡터의 확률 분포 영역을 줄이고, 압축효율을 높일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 삼차원 메쉬 압축 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 본 발명의 일실시예는 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 일실시예는 상기 설명된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 일실시예는 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

100: 삼차원 메쉬 압축 장치
110: 메쉬 간소화부
120: 기저 메쉬 부호화부
130: 정점 부호화부
140: 엔트로피 부호화부

Claims

입력된 3차원 메쉬를 간소화하여 기저 메쉬를 생성하는 메쉬 간소화부;
상기 기저 메쉬를 부호화하는 기저 메쉬 부호화부; 및
상기 간소화를 통해 제거된 하나 이상의 정점을 공변량 행렬(Covariance matrix)을 이용하여 부호화하는 정점 부호화부
를 포함하는 삼차원 메쉬 압축 장치.
제1항에 있어서,
상기 부호화된 기저 메쉬 및 상기 부호화된 하나 이상의 정점을 엔트로피 부호화하여 비트스트림으로 변환하는 엔트로피 부호화부
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 삼차원 메쉬 압축 장치.
제2항에 있어서,
상기 엔트로피 부호화부는, 상기 부호화된 기저 메쉬 및 상기 부호화된 하나 이상의 정점들의 기하 정보 중 최상위 비트(Most Significant Bit, MSB)를 우선 기록하여 비트스트림으로 변환하는, 삼차원 메쉬 압축 장치.
제2항에 있어서,
상기 엔트로피 부호화부는, 상기 부호화된 기저 메쉬 및 상기 부호화된 하나 이상의 정점들의 기하 정보 중 최하위 비트(Least Significant Bit, LSB)를 우선 기록하여 비트스트림으로 변환하는, 삼차원 메쉬 압축 장치.
제1항에 있어서,
상기 기저 메쉬 부호화부는,
상기 기저 메쉬의 연결정보 및 기하정보를 단일 비트율 압축(single rate compression)을 이용하여 부호화하는 것을 특징으로 하는 삼차원 메쉬 압축 장치.
제1항에 있어서,
상기 정점 부호화부는,
상기 제거된 하나 이상의 정점에 대한 기하정보를 추정하는 기하정보 추정부;
상기 기저 메쉬를 하나 이상의 영역으로 분할하는 분할부;
상기 제거된 하나 이상의 정점간 연결 정보를 이용하여 공변량 행렬을 생성하는 행렬 생성부;
상기 추정된 기하정보 및 상기 공변량 행렬을 이용하여 도메인 변환을 수행하는 도메인 변환부; 및
상기 도메인 변환을 통해 산출된 계수를 양자화하는 양자화부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 삼차원 메쉬 압축 장치.
제6항에 있어서,
상기 기하정보 추정부는,
복수의 삼각형에 대한 각 지역좌표를 이용하여 기하정보를 추정하고,
상기 복수의 삼각형 중 제1 삼각형의 제1 지역좌표에 대한 접선벡터는, 상기 제1 삼각형과 인접한 제2 삼각형의 제2 지역좌표에 대한 접선벡터를 상기 제1 삼각형을 포함하는 평면으로 투영하여 결정되는 것을 특징으로 하는 삼차원 메쉬 압축 장치.
제6항에 있어서,
상기 행렬 생성부는,
상기 제거된 하나 이상의 정점간의 위상 거리(topological distance)를 산출하고,
상기 위상 거리를 이용하여 결정되는 공변량을 원소로 하는 공변량 행렬을 생성하는 것을 특징으로 하는 삼차원 메쉬 압축 장치.
제8항에 있어서,
상기 공변량 행렬은,
상기 제거된 하나 이상의 정점의 개수가 m개인 경우, m행 m열 행렬로 표현되고,
-1과 1 사이값을 갖는 연관 계수의 상기 정점간 위상 거리 승을 각 원소로 갖는 것을 특징으로 하는 삼차원 메쉬 압축 장치.
제6항에 있어서,
상기 도메인 변환부는,
상기 공변량 행렬을 고유 벡터 분해(eigen-vector decomposition)하여 하나 이상의 고유 벡터를 산출하는 고유벡터 산출부; 및
상기 기하정보 추정을 통해 산출한 하나 이상의 차벡터(residual)와 상기 하나 이상의 고유 벡터의 내적을 산출하여, 상기 하나 이상의 고유 벡터 각각의 계수를 산출하는 계수 산출부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 삼차원 메쉬 압축 장치.
제6항에 있어서,
상기 도메인 변환부는,
상기 공변량 행렬을 고유 벡터 분해(eigen-vector decomposition)하여 하나 이상의 고유 벡터를 산출하는 고유벡터 산출부; 및
상기 기하정보 추정을 통해 산출한 하나 이상의 차벡터(residual)의 구성요소 중 적어도 하나와 상기 하나 이상의 고유 벡터의 내적을 산출하여, 상기 하나 이상의 고유 벡터 각각의 계수를 산출하는 계수 산출부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 삼차원 메쉬 압축 장치.
제6항에 있어서,
상기 양자화부는,
상기 도메인 변환을 통해 추출된 계수의 중요도에 따라 양자화에 할당되는 비트수를 다르게 설정하는 것을 특징으로 하는 삼차원 메쉬 압축 장치.
입력된 비트스트림을 엔트로피 복호화하여 삼차원 메쉬를 복원하기 위한 복원정보를 추출하는 엔트로피 복호화부;
상기 복원정보로부터 기저 메쉬를 복원하는 기저 메쉬 복호화부;
공변량 행렬(Covariance matrix)을 이용하여 제거된 정점을 복원하는 정점 복호화부; 및
상기 복원된 정점 데이터 및 상기 기저 메쉬를 이용하여 상기 삼차원 메쉬를 복원하는 메쉬 복원부
를 포함하는 삼차원 메쉬 복호화 장치.
제13항에 있어서,
상기 정점 복호화부는,
상기 복원된 기저 메쉬를 하나 이상의 영역으로 분할하는 분할부;
상기 분할된 영역 별로 공변량 행렬을 생성하는 행렬 생성부;
상기 엔트로피 복호화 통해 추출한 양자화된 계수를 역양자화하여 역양자화된 계수를 추출하는 역양자화부;
상기 역양자화된 계수 및 상기 공변량 행렬을 이용하여 도메인 역변환을 수행하는 도메인 역변환부; 및
상기 제거된 정점에 대한 기하정보를 복원하는 기하정보 복원부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 삼차원 메쉬 복호화 장치.
입력된 3차원 메쉬를 간소화하여 기저 메쉬를 생성하는 단계;
상기 기저 메쉬를 부호화하는 단계; 및
상기 간소화를 통해 제거된 하나 이상의 정점을 공변량 행렬(Covariance matrix)을 이용하여 부호화하는 단계
를 포함하는 삼차원 메쉬 압축 방법.
제15항에 있어서,
상기 부호화된 기저 메쉬 및 상기 부호화된 하나 이상의 정점을 엔트로피 부호화하여 비트스트림으로 변환하는 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 삼차원 메쉬 압축 방법.
제16항에 있어서,
상기 비트스트림으로 변환하는 단계는,
상기 부호화된 기저 메쉬 및 상기 부호화된 하나 이상의 정점들의 기하 정보 중 최상위 비트(Most Significant Bit, MSB)를 우선 기록하여 비트스트림으로 변환하는, 삼차원 메쉬 압축 방법.
제16항에 있어서,
상기 비트스트림으로 변환하는 단계는,
상기 부호화된 기저 메쉬 및 상기 부호화된 하나 이상의 정점들의 기하 정보 중 최하위 비트(Least Significant Bit, LSB)를 우선 기록하여 비트스트림으로 변환하는, 삼차원 메쉬 압축 방법.
제15항에 있어서,
상기 기저 메쉬를 부호화하는 단계는,
상기 기저 메쉬의 연결정보 및 기하정보를 단일 비트율 압축(single rate compression)을 이용하여 부호화하는 것을 특징으로 하는 삼차원 메쉬 압축 방법.
제15항에 있어서,
상기 공변량 행렬을 이용하여 부호화하는 단계는,
상기 제거된 하나 이상의 정점에 대한 기하정보를 추정하는 단계;
상기 기저 메쉬를 하나 이상의 영역으로 분할하는 단계;
상기 제거된 하나 이상의 정점간 연결 정보를 이용하여 공변량 행렬을 생성하는 단계;
상기 추정된 기하정보 및 상기 공변량 행렬을 이용하여 도메인 변환을 수행하는 단계; 및
상기 도메인 변환을 통해 산출된 계수를 양자화하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 삼차원 메쉬 압축 방법.
제20항에 있어서,
상기 기하정보를 추정하는 단계는,
복수의 삼각형에 대한 각 지역좌표를 이용하여 기하정보를 추출하고,
제1 삼각형의 제1 지역좌표에 대한 접선벡터는, 상기 제1 삼각형과 인접한 제2 삼각형의 제2 지역좌표에 대한 접선벡터를 상기 제1 삼각형을 포함하는 평면으로 투영하여 결정되는 것을 특징으로 하는 삼차원 메쉬 압축 방법.
제20항에 있어서,
상기 공변량 행렬을 생성하는 단계는,
상기 제거된 하나 이상의 정점간의 위상 거리(topological distance)를 산출하는 단계; 및
상기 위상 거리를 이용하여 결정되는 공변량을 원소로 하는 공변량 행렬을 생성하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 삼차원 메쉬 압축 방법.
제22항에 있어서,
상기 공변량 행렬은,
상기 제거된 하나 이상의 정점의 개수가 m개인 경우, m행 m열 행렬로 표현되고,
-1과 1 사이값을 갖는 연관 계수의 상기 정점간 위상 거리 승을 각 원소로 갖는 것을 특징으로 하는 삼차원 메쉬 압축 방법.
제10항에 있어서,
상기 도메인 변환을 수행하는 단계는,
상기 공변량 행렬을 고유 벡터 분해(eigen-vector decomposition)하여 하나 이상의 고유 벡터를 산출하는 단계; 및
상기 기하정보 추정을 통해 산출한 하나 이상의 차벡터(residual)와 상기 하나 이상의 고유 벡터의 내적을 산출하여, 상기 하나 이상의 고유 벡터 각각의 계수를 산출하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 삼차원 메쉬 압축 방법.
제20항에 있어서,
상기 도메인 변환을 수행하는 단계는,
상기 공변량 행렬을 고유 벡터 분해(eigen-vector decomposition)하여 하나 이상의 고유 벡터를 산출하는 단계; 및
상기 기하정보 추정을 통해 산출한 하나 이상의 차벡터(residual)의 구성요소 중 적어도 하나와 상기 하나 이상의 고유 벡터의 내적을 산출하여, 상기 하나 이상의 고유 벡터 각각의 계수를 산출하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 삼차원 메쉬 압축 방법.
제20항에 있어서,
상기 양자화하는 단계는,
상기 도메인 변환을 통해 추출된 계수의 중요도에 따라 양자화에 할당되는 비트수를 다르게 설정하는 것을 특징으로 하는 삼차원 메쉬 압축 방법.
메쉬 간소화를 통해 제거된 정점의 기하정보를 추정하는 방법에 있어서,
기저 메쉬의 제1 삼각형에 대한 제1 예측점 및 상기 제1 삼각형에 인접한 제2 삼각형에 대한 제2 예측점을 결정하는 단계;
상기 제1 예측점에 대한 법선벡터, 접선벡터, 및 상기 법선벡터와 상기 접선벡터간의 외적벡터를 이용하여 상기 제1 예측점에 대한 지역좌표(local coordinate)를 결정하는 단계;
상기 제1 예측점의 접선벡터를 상기 제2 삼각형을 포함하는 평면에 투영(project)하여, 상기 제2 예측점에 대한 지역좌표를 결정하는 단계; 및
각각의 삼각형의 지역좌표에 기초하여 상기 제거된 정점의 기하정보를 추정하는 단계
를 포함하는 기하정보 추정 방법.
제27항에 있어서,
상기 제2 예측점에 대한 지역좌표를 결정하는 단계는,
상기 제1 예측점의 법선벡터와 상기 제2 예측점의 법선벡터의 내적값을 산출하는 단계;
상기 내적값이 양수인 경우, 상기 제1 예측점의 접선벡터를 상기 제2 삼각형을 포함하는 평면에 투영하여 상기 제2 예측점의 접선벡터를 결정하는 단계;
상기 내적값이 음수인 경우, 상기 제1 예측점의 접선벡터를 상기 제2 삼각형을 포함하는 평면에 투영한 벡터의 역벡터를 상기 제2 예측점의 접선벡터로 결정하는 단계;
상기 내적값이 영(zero)인 경우, 상기 제1 예측점의 법선벡터 및 상기 제1 예측점의 법선벡터의 역벡터 중 하나를 상기 제2 예측점의 접선벡터로 결정하는 단계; 및
상기 제2 예측점의 접선벡터, 상기 제2 예측점의 법선벡터, 및 상기 제2 예측점의 접선벡터와 상기 제2 예측점의 법선벡터 간의 외적벡터를 이용하여 상기 제2 예측점에 대한 지역좌표를 결정하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 기하정보 추정 방법.
제27항에 있어서,
상기 제1 예측점의 법선벡터 및 상기 제1 예측점의 법선벡터의 역벡터 중 하나를 제2 예측점의 접선벡터로 결정하는 단계는,
상기 제1 예측점의 접선벡터가 제2 예측점의 법선벡터와 동일한 경우, 상기 제1 예측점의 법선벡터의 역벡터를 제2 예측점의 접선벡터로 결정하고,
상기 제1 예측점의 접선벡터가 제2 예측점의 법선벡터의 역벡터와 동일한 경우, 상기 제1 예측점의 법선벡터를 제2 예측점의 접선벡터로 결정하는 것을 특징으로 하는 기하정보 추정 방법.
제15항 내지 제29항 중 어느 한 항의 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록되어 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체.