Algartam Treoraithe ZTE le haghaidh Comhbhrú Céimseata Néal Pointe Gan Chailliúint

Sonraíochtaí:

• Ainm Táirge: Algartam Treoraithe Comhthéacs Spás-Spásúil le haghaidh Comhbhrú Céimseata Néal Pointe Gan Caillteanas
• Údair: ZHANG Huiran, Dong Zhen, Wang Mingsheng
• Foilsithe: Nollaig 2023
• DOI: 10.12142/ZTECOM.202304003

Treoracha Úsáide Táirge

Réamhrá:
Tá an táirge deartha chun sonraí scamall pointe a chomhbhrú go héifeachtach, ag tabhairt aghaidh ar dhúshláin a bhaineann le cumas spáis stórála agus bandaleithead tarchurtha líonra.

Príomhghnéithe:

1. Modh tuartha is infheidhme maidir le scamaill pointe infhráma agus idirfhráma ag baint úsáide as fadhb an díoltóir taistil leathnaithe.
2. Ionchódóir uimhríochta oiriúnaitheach le nuashonrú tapa comhthéacs le haghaidh ríomh dóchúlachta éifeachtach agus torthaí comhbhrú.

Céimeanna Úsáide:

Céim 1: Roinn Scamaill Pointe
Roinn na scamaill phointe ina sraitheanna aonad feadh na príomhais.

Céim 2: Mód Tuar Dearaidh
Dear modh tuartha ag baint úsáide as algartam an díoltóra taistil chun iomarcaíochtaí spásúla agus ama a ghiaráil.

Céim 3: Ionchódaigh Iarmhair
Scríobh fuílligh i ngiotán-sruthanna ag baint úsáide as ionchódóir uimhríochtúil comhthéacs-oiriúnaitheach le haghaidh comhbhrú.

CCanna:

• C: Cad iad na príomhbhuntáistí a bhaineann leis an táirge seo a úsáid?
  A: Cumasaíonn an táirge comhbhrú éifeachtach sonraí néalphointe, ag baint leasa as comhghaolta spásúla agus ama le haghaidh torthaí comhbhrú feabhsaithe.
• C: An féidir leis an táirge seo scamaill pointe aonfhráma agus ilfhráma a láimhseáil?
  A: Sea, tá an modh réamh-mheasta infheidhme maidir le scamaill pointe infhráma agus idirfhráma araon, ag ligean do chásanna úsáide ilfhráma.

ZHANG Huiran, Dong Zhen, Wang Mingsheng

1. Institiúid Taighde Suirbhé Pleanála agus Deartha Uirbeach Guangzhou, Guangzhou 510060, an tSín；
2. Príomhshaotharlann Fiontraíochta Guangdong le haghaidh Braite Uirbeach, Monatóireacht agus Luath-rabhadh, Guangzhou 510060, an tSín；
3. Príomhshaotharlann Stáit Innealtóireachta Faisnéise i Suirbhéireacht Léarscáile⁃ ping agus Cianbhraiteacht, Ollscoil Wuhan, Wuhan 430079, an tSín)

Coimriú: Tá comhbhrú scamall pointe ríthábhachtach chun léiriúcháin 3D den domhan fisiceach a imscaradh, mar shampla teilealáithreacht thumoideachais 3D, tiomáint uathrialach, agus oidhreacht chultúrtha.tage caomhnú. Mar sin féin, déantar sonraí scamall pointe a dháileadh go neamhrialta agus go neamhleanúnach i bhfearainn spásúlachta agus ama, áit a mbíonn voxels neamháitithe iomarcacha agus comhghaolta laga sa spás 3D ina fhadhb dhúshlánach chun comhbhrú éifeachtach a bhaint amach. Sa pháipéar seo, molaimid algartam spás-ama faoi threoir comhthéacs le haghaidh comhbhrú céimseata scamall pointe gan chailliúint. Tosaíonn an scéim atá beartaithe leis an scamall pointí a roinnt ina sraitheanna slisnithe de thiús aonaid feadh na haise is faide. Ansin, tugann sé isteach modh réamh-mheasta ina bhfuil an dá scamaill pointe infhráma agus idir-fhráma ar fáil, trí chomhfhreagras idir sraitheanna cóngaracha a chinneadh agus an cosán is giorra a mheas ag baint úsáide as an algartam díolacháin taistil. Ar deireadh, déantar an cúpla iarmhar tuar a chomhbhrú go héifeachtach le teicnící códaithe uimhríochta fastmode oiriúnaitheacha is fearr atá treoraithe ag comhthéacs. Cruthaíonn turgnaimh gur féidir leis an modh atá beartaithe comhbhrú íseal-ráta giotán gan chailliúint ar fhaisnéis gheoiméadrach scamall pointe a bhaint amach go héifeachtach, agus go bhfuil sé oiriúnach do chomhbhrú scamall pointe 3D is infheidhme maidir le cineálacha éagsúla radhairc.
Eochairfhocail: comhbhrú céimseata scamall pointe; scamaill pointe aonfhráma; scamaill pointe ilfhráma; códú tuarthach; códú uimhríochtúil.

Lua (Formáid 1): ZHANG HR, DONG Z, WANG M S. Algartam comhthéacs-treoraithe spás-ama le haghaidh comhbhrú céimseata scamall pointe gan chailliúint [J]. Cumarsáid ZTE, 2023, 21(4): 17–28. DOI: 10.12142/ZTECOM.202304003
Lua (Formáid 2): HR Zhang, Z. Dong, agus MS Wang, “Algartam spás-treoraithe comhthéacs-treoraithe le haghaidh comhbhrú céimseata scamall pointe gan chailliúint,” ZTE Communications, vol. 21, uimh. 4, lgh. 17–28, Nollaig 2023. doi: 10.12142/ZTECOM.202304003.

 

Réamhrá

Le feabhas a chur ar fheidhmíocht trealaimh fála il-ardáin agus il-réitigh, is féidir le teicneolaíocht braite solais agus raon (LiDAR) rudaí nó radhairc 3D a insamhladh go héifeachtach le tacair ollmhóra pointí. I gcomparáid le sonraí ilmheán traidisiúnta, tá níos mó faisnéise tomhais fisiceacha i sonraí scamall pointe a léiríonn rudaí saor in aisce viewpointí, fiú radhairc le struchtúir chasta topological. Mar thoradh air seo bíonn éifeachtaí idirghníomhacha agus tumtha láidre a thugann eispéireas léirshamhlaithe beoga agus réalaíoch d’úsáideoirí. Ina theannta sin, tá cumas frith-torainn níos láidre agus cumas próiseála comhthreomhaire ag sonraí néalphointí, rud is cosúil go bhfuil tarraingt ag an tionscal agus an saol acadúil orthu, go háirithe i réimsí feidhmchláir mar oidhreacht chultúrtha.tage caomhnú, teilealáithreacht thumoideachais 3D agus tiomáint uathoibríoch[1–2].
Mar sin féin, is gnách go mbíonn idir na milliúin agus na billiúin pointí sna réimsí spásúlachta sna sonraí scamall pointí, rud a thugann ualaí agus dúshláin d’acmhainn spáis stórála agus bandaleithead tarchurtha líonra. Mar shampla, is gnách go mbíonn thart ar mhilliún pointe in aghaidh an fhráma i scamall pointe dinimiciúil coitianta a úsáidtear le haghaidh siamsaíochta, arb ionann é, ag 30 fráma in aghaidh an tsoicind, agus bandaleithead iomlán de 3.6 Gbit/s má fhágtar neamh-chomhbhrúite[3]. Dá bhrí sin, tá luach teoiriciúil agus praiticiúil tábhachtach ag an taighde ar halgartaim comhbhrú céimseata ard-éifeachtúlachta do scamaill pointe.
Chuaigh obair roimhe seo i ngleic leis an bhfadhb seo trí ghreillí a thógáil go díreach nó íoslaghduithe ar éileamhampling, mar gheall ar theorainneacha i gcumhacht ríomhaireachta ríomhaireachta agus éifeachtacht bailithe scamall pointe, rud a d'fhág go raibh feidhmíocht íseal comhbhrú spásúlachta-ama agus caillteanas faisnéise gné tréithe geoiméadrach. Bhí staidéir le déanaí bunaithe go príomha ar ghrafaicí ríomhaireachta agus ar theicnící próiseála comharthaí digiteacha chun oibríochtaí bloc-shonraí ar an bpointe[4 5] nó comhtheicneolaíocht físchódaithe[6 7] a chur chun feidhme le haghaidh optamaithe. In 2017, d’iarr an Grúpa Saineolaithe ar Phictiúr Gluaisteán (MPEG) moltaí maidir le comhbhrú néalphointí agus rinne siad plé ina dhiaidh sin ar conas an cineál seo sonraí a chomhbhrú. Agus cur chuige méadaitheach maidir le comhbhrú scamall pointe ar fáil agus curtha i láthair, eisíodh creataí comhbhrú sonraí scamall dhá phointe - TMC13 agus TMC2 in 2018. Léiríonn an taighde thuas go bhfuil dul chun cinn suntasach déanta i dteicneolaíocht comhbhrú scamall pointe. Dhéileáil réamhobair, áfach, go príomha le comhghaol spásúil agus ama na n-scamall ar leithligh ach níor baineadh leas iomlán astu go fóill maidir le comhbhrú scamall pointe.
Chun aghaidh a thabhairt ar na dúshláin thuasluaite, tugaimid isteach modh spás-ama faoi threoir comhthéacs le haghaidh comhbhrú céimseata scamall pointe gan chailliúint. Ar dtús roinnimid scamaill phointe ina sraitheanna aonad feadh na príomhais. Dearaimid ansin modh tuartha trí algartam díolacháin taistil, trí chomhghaol spásúil a ghlacadh. Ar deireadh, scríobhtar na fuílligh i sruthanna giotán agus úsáidtear ionchódóir comhthéacs-oiriúnaitheach uimhríochtúil. Is iad seo a leanas ár bpríomhranníocaíochtaí.
1) Dearaímid - modh réamh-mheasta a bhaineann le scamall pointe laistigh den fhráma agus idir-fhráma, tríd an bhfadhb leathnaithe díoltóir taistil (TSP). Trí ghiaráil a dhéanamh ar iomarcaíochtaí spásúla agus ama na scamaill phointí, is féidir leis an réamh-mheastachán céimseata úsáid níos fearr a bhaint as comhghaolú spásúlachta agus mar sin cumasóidh sé cineálacha éagsúla cásanna.
2) Cuirimid i láthair ionchódóra uimhríochtúil oiriúnaitheach le nuashonrú tapa comhthéacs, a roghnaíonn an comhthéacs 3D is fearr ón bhfoclóir comhthéacs, agus a shochtann an méadú ar mheastachán eantrópachta. Mar thoradh air sin, cuireann sé le héifeachtúlacht ríomh dóchúlachta na n-ionchódóirí eantrópachta agus faightear torthaí suntasacha cuimsithe.
Tá an chuid eile den pháipéar seo struchtúrtha mar seo a leanas. Tugann Cuid 2 breac-chuntas ar obair ghaolmhar ar chomhbhrú céimseata néalphointe. Cuireann Cuid 3 i láthair ar an gcéad dul síosview den chreat molta. Ansin, déantar cur síos mionsonraithe ar an modh atá beartaithe. Cuirtear torthaí turgnamhacha agus conclúidí i láthair i Ranna 4 agus 5, faoi seach.

Obair Ghaolmhar

Tá go leor halgartaim comhbhrú céimseata scamall pointe molta sa litríocht. CAO et al. [8] agus GRAZIOSI et al. [9] imscrúdú agus achoimre a dhéanamh ar mhodhanna comhbhrú scamall pointe reatha, ag díriú ar theicneolaíocht comhbhrú toise spásúlachta agus creataí caighdeánaithe MPEG faoi seach. Soláthraímid athview ar fhorbairtí le déanaí i dhá chatagóir: comhbhrú scamall pointe aonfhráma agus comhbhrú scamall pointe ilfhráma.

1. Comhbhrú Scamaill Pointe Aonfhráma
   Úsáidtear scamaill pointe aonfhráma go forleathan i suirbhéanna innealtóireachta, heri cultúrthatage caomhnú, córais faisnéise geografaí, agus cásanna eile. Is struchtúr sonraí é an octree a úsáidtear go forleathan chun scamaill phointe a léiriú go héifeachtach, ar féidir iad a chomhbhrú trí fhaisnéis a thaifeadadh trí na nóid áitithe. HUANG et al.[10] mol modh atá bunaithe ar oichribh a fhoroinneann go hathchúrsach an scamall pointe ina nóid lena suíomhanna arna léiriú ag lárionad geoiméadrach gach aonaid. FAN et al.[11] an modh seo a fheabhsú tuilleadh trí anailís bhraisle a thabhairt isteach chun ordlathas leibhéal mionsonraí (LOD) a ghiniúint agus é a ionchódú in ord fairsinge den chéad uair. Mar sin féin, is féidir leis na modhanna seo a bheith ina chúis le saobhadh mar gheall ar chomhfhogasú an mhúnla bunaidh le linn an phróisis atriallach.
   Chun aghaidh a thabhairt ar na teorainneacha seo, tá gnéithe struchtúir geoiméadracha tugtha isteach ag scoláirí, amhail– an tsamhail dromchla triantánach[12], an tsamhail dromchla plánach[13 14], agus an t-algartam cnuasaithe[15], le haghaidh tuar idirchiseal agus ríomh iarmharach. . RENTE et al.[16] coincheap de chomhbhrú cisealta forásach a mholadh a úsáideann an struchtúr octree ar dtús le haghaidh ionchódú garbhghráin agus a úsáideann ansin an graf Fourier transform chun sonraí scamall a chomhbhrú agus a atógáil. In 2019, d’eisigh MPEG an teicneolaíocht comhbhrú scamall pointe bunaithe ar chéimseata (G-PCC) le haghaidh scamaill phointe statacha agus dinimiciúil araon, a chuirtear i bhfeidhm trí chlaochlú comhordanáidí, voxelization, anailís ar struchtúr geoiméadrach, agus códú uimhríochta céim ar chéim[17].
   Ós rud é go bhféadfadh líon beag daoine nó fiú folamh octants áirithe laistigh d'ochtrann, tá roinnt modhanna molta chun struchtúr an chrainn a bharrfheabhsú trí fhonóid a bhearradh agus dá bhrí sin leithdháileadh cuimhne a chaomhnú. Le haghaidh example, DRICOT et al. [18] modh códaithe díreach tátal (IDCM) a mholadh chun críoch a chur le críochdheighilt na n-ochtrí bunaithe ar choinníollacha réamhshainithe anailíse teimhneachta, a bhaineann le bearradh struchtúr ochtrí chun giotáin a leithdháiltear ar nóid linbh a shábháil. Tá ZHANG et al. [19] mol an spás scamall pointe a fhoroinnt feadh na bpríomhchodanna agus an modh críochdheighilte a oiriúnú ón gcrann dénártha, ón gceathrú agus ón ochtrí. I gcomparáid leis an deighilt thraidisiúnta octree, is féidir leis na samhlacha hibrideacha a luaitear thuas líon na ngiotán a úsáidtear chun pointí tanaí a léiriú a laghdú go héifeachtach, rud a shábháil nóid nach mór a ionchódú. Mar sin féin, tá gá le coinníollacha casta hyperparaiméadar agus cinneadh modh sa phróiseas, rud a fhágann go bhfuil sé deacair freastal ar riachtanais féin-oiriúnú agus ar chastacht íseal.
   Agus líonraí néaracha domhain ag déanamh dul chun cinn suntasach i gcomhbhrú íomhá agus físe, tá iniúchadh déanta ag taighdeoirí ar bhealaí chun rátaí giotán a laghdú tuilleadh trí shárthreoir a ghiaráil agus iomarcaíocht léiriú spáis folaigh le linn an phróisis chomhbhrúite. QUACH et al.[20] agus HUANG et al.[21] modhanna a mholadh a ionchorpraíonn na coincheapa seo. Cuireann GARDA et al. líonraí néaracha comhraonta agus uath-ionchódóirí a chomhcheangal chun iomarcaíocht idir pointí cóngaracha a shaothrú agus chun inoiriúnaitheacht códaithe a fheabhsú in Tag. [22]. Le déanaí, tá Wang et al. [23] modh comhbhrú scamall pointe a mholadh bunaithe ar an uath-ionchódóir athraitheach, a fheabhsaíonn an cóimheas comhbhrú trí hyperprior a fhoghlaim agus tomhaltas cuimhne códaithe uimhríochta a laghdú. Úsáideann na modhanna thuasluaite ionchódóirí líonra néaracha chun veicteoir folaithe ard-ordú an scamall pointe a ghabháil, na dóchúlachtaí múnla eantrópachta, agus na dóchúlachtaí imeall a d'oirfeadh níos fearr, rud a laghdóidh tomhaltas cuimhne códú uimhríochta. Go ginearálta, tá an taighde ar chomhbhrú geoiméadrach scamall pointe aonfhráma sách aibí, ach tá dhá dhúshlán fós ann. Níor úsáideadh comhghaol spásúlachta go héifeachtach, agus ní chódaíonn an chuid is mó de na modhanna comhghaolú sonraí scamall pointe go críochnúil agus go héifeachtach. Ina theannta sin, tá an chuma ar an scéal go bhfuil ríomh na samhla dóchúlachta do chódú eantrópachta fada agus deacair mar gheall ar an líon ollmhór comhthéacsanna.
2. Comhbhrú Scamaill Pointe Ilfhráma
   Úsáidtear scamaill pointe ilfhráma go coitianta i gcásanna cosúil le teilealáithreacht tumtha 3D fíor-ama, VR idirghníomhach, 3D saor in aisce viewcraoladh pointe agus tiomáint uathoibríoch. Murab ionann agus comhbhrú scamall pointe aonfhráma, tugann comhbhrú scamall pointe ilfhráma tosaíocht d'úsáid comhghaolú ama, chomh maith le meastachán tairiscint agus cúiteamh. Is féidir na modhanna atá ann cheana féin le haghaidh comhbhrú scamall pointe ilfhráma a roinnt ina dhá chatagóir: teilgean 2D agus maisiúchán 3D.
   Is fairsing an réimse comhbhrú íomhá agus físe agus rinneadh iniúchadh maith air le scór bliain anuas. Tiontaíonn halgartaim éagsúla scamaill phointe ina n-íomhánna agus ansin déanann siad iad a chomhbhrú go díreach trí ionchódóirí FFmpeg agus H. 265, etc. Tugann AINALA et al[24] isteach modh ionchódaithe réamh-mheastachán pleanr a ionchódaíonn céimseata agus tréithe datha trí scanadh raster ar an eitleán . Mar sin féin, déanann an modh seo athruithe ar an gcruth sprice le linn an phróisis mhapála, rud a fhágann go bhfuil sé deacair idirthuar cruinn. Mar sin, SCHWARZ et al.[25] agus SEVOM et al.[26] moltar teilgean pleanach rothlaithe, teilgean ciúb, agus modhanna teilgin paiste-bhunaithe chun scamaill phointe a thiontú ina bhfíseáin 2T, faoi seach. Trí réamh-mheastacháin den chineál céanna a chur i bhfrámaí cóngaracha ag an suíomh céanna in íomhánna in aice láimhe, is féidir leis an gcomhbhrúiteoir físeáin comhghaol ama a bhaint go hiomlán. I Tag. [27], déantar tuar idir-gheoiméadrachta trí TSP, a ríomhann comhfhreagras duine le duine na mbloc laistigh trí chuardach a dhéanamh don bhloc leis an meánluach is gaire. D’eisigh MPEG an teicneolaíocht comhbhrú scamall pointe (V-PCC) atá bunaithe ar fhíseáin le haghaidh scamaill phointe dinimiciúil in 2019[28]. Roinneann an creat seo scamall an phointe ionchuir i mbloic bheaga le gnáth-veicteora comhchosúla agus spás leanúnach, ansin déanann sé iad a thiontú go dtí an dromchla plánach trí chiúbanna chun an íomhá áitíochta agus an fhaisnéis chúnta a thaifeadadh. Déantar na híomhánna go léir a eascraíonn as seo a chomhbhrú le codecs físe aibí, agus cuirtear gach sruth giotán le chéile in aon aschur amháin file. Tá iarrachtaí eile déanta chun éifeachtacht na modhanna seo a fheabhsú. COSTA et al.[29] leas a bhaint as roinnt straitéisí pacáistithe paiste nua ó thaobh leas iomlán a bhaint as an algartam pacáistithe, naisc phacáistithe sonraí, sórtáil ghaolmhar, agus táscairí suímh. Ina theannta sin, tá PARK et al. [30] dearadh modh pacála oiriúnaitheach sonraí a ghrúpáil go hoiriúnaitheach frámaí cóngaracha isteach sa ghrúpa céanna de réir na cosúlachta struchtúracha gan cur isteach ar fheidhmíocht an tsrutha V-PCC. Mar gheall ar an gcaillteanas faisnéise dosheachanta de bharr teilgean scamall pointe, tá teicnící éifeachtacha forbartha ag scoláirí chun seicheamh scamall pointe na bhfrámaí as a chéile a chomhbhrú ag baint úsáide as teicneolaíocht cúitimh tairiscint atá bunaithe ar spás 3D. KAMMERL et al.[31] modh ionchódaithe geoiméadrach bunaithe ar ocht gcrann a mholadh, a bhainfidh éifeachtacht ard comhbhrú amach trí na difríochtaí eisiacha OR (XOR) idir frámaí cóngaracha a chomhlíonadh. Ní hamháin go bhfuil an modh seo glactha sa Point Cloud Library (PCL)[32] a bhfuil an-tóir uirthi ach baineadh úsáid as go forleathan freisin le haghaidh tuilleadh taighde algartam. Tiontaíonn cur chuige idirfhráma eile an fhadhb meastachán gluaisne 3D ina fhadhb meaitseála gné[33] nó úsáideann faisnéis gheoiméadrach atógtha[34] chun veicteoirí gluaisne a thuar agus chun an gaol comhfhreagrach idir frámaí cóngaracha a aithint go cruinn. Léiríodh i staidéir phléascacha le déanaí[35 36] go dtugann an comhbhrú físe foghlamtha feidhmíocht saobhadh ráta níos fearr ná na cinn thraidisiúnta, rud a thugann suntas tagartha suntasach do chomhbhrú scamall pointe. ZHAO et al.[37] gréasán réamh-mheasta idirfhráma déthreoch a thabhairt isteach chun tuar idirfhráma a dhéanamh agus úsáid éifeachtach a bhaint as faisnéis ábhartha i toisí spásúla agus ama. Tá KAYA et al. [38] paradigm nua a dhearadh chun gnéithe geoiméadracha de sheichimh scamall dlúthphointí a ionchódú, ag leas iomlán a bhaint as an CNN chun meastachán a dhéanamh ar an dáileadh ionchódaithe chun comhbhrú neamhchailliúint de scamaill dlúthphointí a bhaint amach.
   In ainneoin dul chun cinn i dteicneolaíocht códaithe comhbhrú samhlacha scamall pointe ilfhráma, tá dhá fhadhb ann fós. Braitheann na cineálacha cur chuige comhbhrú scamall pointe ilfhráma atá ann faoi láthair go príomha ar chódú físe agus cúiteamh tairiscint, rud a bhaineann le caillteanas faisnéise nó saobhadh faisnéise de bharr mapála agus neamhleanúnachas imeall na mbloc. Ina theannta sin, taispeánann códú tuarthach infheidhmeacht íseal mar gheall ar neamhréireacht na céimseata scamall pointe idir-fhráma. Méadaíonn fritháireamh dealraitheach na bpointí idir frámaí agus an torann dosheachanta an deacracht a bhaineann le códú tuarthach a úsáid go héifeachtach i gcomhbhrú idirfhrámaí.

Comhthéacs Spás-Teagmhála Molta-Treoraithe Modh Comhbhrúite Scamaill Pointe Céimseata Gan Caillteanas

Tharview
Léirítear píblíne iomlán ár n-algartam spás-treoraithe comhthéacs-ama i bhFíor 1. Ar dtús, déanaimid réamhphróiseáil ar an scamall pointe ionchuir trí voxelization agus claochlú scála a chur i bhfeidhm. Ansin, roinntear an scamall pointe i sraitheanna slisnithe aonad-tiús feadh na príomh-ais. Ansin, déanaimid modh réamh-mheasta a dhearadh a bhaineann úsáid iomlán as an bhfaisnéis comhghaolaithe ama agus spásúlachta laistigh den fhráma agus laistigh den fhráma araon. Ríomhaimid an cosán is giorra de shraitheanna pointí tagartha (R-sraitheanna) trí halgartaim díoltóirí taistil, agus úsáidtear torthaí na sraitheanna R ansin chun an spásáil a thuar go spásúil agus an chuid eile de na scamaill pointe a ionchódú, eadhon sraitheanna tuartha (P-sraitheanna ). Ar deireadh, glactar leis na halgartaim feabhsaithe códaithe eantrópachta chun an dénártha comhbhrúite a fháil file.

Rannán Ordlathach Bunaithe ar Íomhá

1. Réamhphróiseáil
   Áirítear leis an modúl réamhphróiseála voxelization agus claochlú scála, le haghaidh innéacsú níos fearr ar gach pointe áirithe. I voxelization, roinnimid an spás i gciúbanna de mhéid N, a fhreagraíonn do réiteach iarbhír an scamall pointe. Sanntar voxel uathúil do gach pointe bunaithe ar a shuíomh. Taifeadtar voxel mar 1; má tá sé áitithe go dearfach, tá sé 0 ar shlí eile. Is féidir le claochlú scála an teimhneacht a laghdú le haghaidh comhbhrú níos fearr tríd an scamall pointí a zúmáil amach, áit a n-éiríonn an fad idir pointí níos lú. Comhiomlánaimid na comhordanáidí néalphointí (x, y, z) ag baint úsáide as fachtóir scálaithe s, .i.
   Chun comhbhrú gan chailliúint a chinntiú, ní mór dúinn a chinntiú nach féidir leis an bhfachtóir scálaithe a bheith ina chúis le caillteanas céimseata agus ní mór é a thaifeadadh sa cheanntásc file.
2. Roinn slisnithe-ciseal
   Oibríonn an modúl seo tríd an scamall pointí 3D a roinnt ar cheann dá haiseanna, ag cruthú roinnt sraitheanna aonad-sciortha le faisnéis áitithe agus neamh-áitithe amháin is féidir a chomhbhrú tuilleadh ag baint úsáide as ionchódóir tuarthach agus códóir uimhríochta. Sainmhínítear an fheidhm mar:
   nuair a thagraíonn G don mhaitrís comhordanáidí scamall pointe ionchuir, tagraíonn ais don ghné roghnaithe, agus is é S (a, b) an slice 2D a bhaintear as gach ciseal. Go ginearálta, déanaimid turgnaimh ar líon mór seichimh tástála, agus tugann na torthaí le fios gurb é an ráta giotán is ísle a thugann an ráta giotán is ísle, .i.
3. Eastóscadh íosta bosca teorann
   I bhformhór na gcásanna, is gnách go mbíonn voxels ar áitiú dosheachanta agus go mór níos mó ná voxels áitithe. Mar thoradh air sin, cuireann próiseáil agus ionchódú an dá chineál voxels ag an am céanna ualach ar chastacht ríomhaireachtúil agus ar luasanna ionchódaithe an algartam comhbhrú. Dá bhrí sin, glacaimid an bosca teorann dírithe (OBB) [39] chun an bosca teorannú íosta do gach ciseal slisnithe a ríomh, ag cinntiú go bhfuil treoracha na mboscaí teorann comhsheasmhach thar na sraitheanna. I bpróiseáil ina dhiaidh sin, ní dhéantar ach na voxels atá suite laistigh den dronuilleog srianta a chomhbhrú.

Comhthéacs Spáis-Treoraithe Ionchódú Tuartha

Is é an sprioc atá le hionchódú tuarthach spás-treoraithe ná na pointí go léir a ionchódú de réir ciseal. Arna spreagadh ag an TSP, déanaimid modh tuartha a dhearadh chun na horduithe agus an comhghaolú féideartha laistigh de gach ciseal slisnithe a iniúchadh. Is éard atá sa mhodúl seo deighilt agus an ríomh cosán is giorra.
Ar dtús, déanaimid na sraitheanna slisnithe a dheighilt agus cinnimid na sraitheanna R agus R-sraitheanna do gach grúpa. Trasnaíonn muid an ciseal scamall pointe de réir ciseal feadh na haise roghnaithe. Nuair a bhíonn fad príomh-threo an bhosca teorann íosta idir sraitheanna cóngaracha difriúil ag fad aonaid sonraithe, déantar é a thaifeadadh mar an ngrúpa céanna. Seachas sin, úsáidtear é mar chiseal tagartha an chéad ghrúpa eile, agus úsáideann gach scamall pointe sa ghrúpa seo a leanas an cosán céanna is giorra. Sa pháipéar seo, leagamar an chéad sraith de gach grúpa mar an R-ciseal, agus na cinn eile mar P-sraitheanna. Déanaimid turgnaimh freisin ar líon mór sraitheanna tástála agus molaimid an paraiméadar sonraithe seo a leagan síos mar 3 aonad chun an comhbhrú is fearr a fháil.
Ina dhiaidh sin, déanaimid an cosán is giorra a ríomh ar na sraitheanna R agus déanaimid taifead ar iarmharach na nImreoirí. De réir rialachán dáileadh scamall pointe gach ciseal slice, socróimid go barrmhaith na scamaill pointe neamhrialta do gach ciseal slice bunaithe ar algartam TSP. Ligeann sé seo dúinn an cosán is giorra go dtí an scamall pointe de na sraitheanna R a ríomh go héifeachtach, agus ansin iarmhar na sraitheanna tuar comhfhreagracha a thaifeadadh. Léiríonn Algartam 1 pseudo-cód an nós imeachta tuar.

Ar an gcéad dul síos, déanaimid sainmhíniú ar an riail maidir le ríomh an achair idir na pointí sa cheantar áitiúil agus cuirimid tús leis an staid chosáin le pointe pc1 a roghnaítear go randamach. I ngach atriall, aon uair a chuirtear pointe pci nua leis, déantar an iomalartú a nuashonrú go dinimiciúil trí chonair chothromóid trasdula an stáit (P – i, i) go dtí go ndéantar gach pointe breise a thaifeadadh in P in ord na conaire is giorra. Déantar an próiseas seo a mhodhnú de réir a chéile bunaithe ar an gcritéar achair íosta. Tar éis gach atriall a bheith críochnaithe sa chosán iomlán is giorra, ríomhaimid an min dist(pci, pcj ) i ngach ceann de na sraitheanna R, agus seol ar ais an tábla taifead cosáin is giorra de na scamaill pointe i ngach ceann de na sraitheanna R. Chun tuilleadh comhbhrú a dhéanamh, ríomhaimid imeacht na P-sraitheanna ón gcosán is giorra den R-chiseal laistigh den ghrúpa céanna agus déanaimid iad a thaifeadadh mar iarmharaigh thuarthacha. Ar deireadh, déantar an cosán is giorra den Rlayer agus iarmhar gach grúpa a aschur agus a chur ar aghaidh chuig an ionchódóir eantrópachta chun fuílligh thuar a chomhbhrú tuilleadh.

Comhthéacs Spás-Sealadach-Ionchódú Tuarthach Treoraithe
Ionchódaíonn an modh tuartha spás-treoraithe comhthéacs
scamaill pointe aon-fhráma ina n-aonar. Mar sin féin, má chuirtear ionchódú spásúil i bhfeidhm ar gach scamall pointe aonfhráma ar leithligh d’fhéadfadh sé go gcaillfí deiseanna a nochtar ag na comhghaolta ama thar scamall pointí ilfhráma. Ag cur san áireamh go roinneann scamall pointí ilfhráma smután mór forluí, dírímid ar iomarcaíocht ama a úsáid chun an éifeachtúlacht comhbhrú a fheabhsú tuilleadh. Mar sin, bunaithe ar an modh tuartha spásúil treoraithe ag comhthéacs, is féidir linn scamall pointí ilfhráma a chomhbhrú trí chomhfhreagras a aithint idir sraitheanna cóngaracha trasna frámaí.

1. Deighilt idir-fhráma
   Chun éifeachtúlacht an mhodha réamh-mheasta idirfhráma a fheabhsú, tá sé ríthábhachtach cosúlacht leordhóthanach a áirithiú idir sraitheanna tadhlacha frámaí. Mar thoradh air sin, ní mór dúinn na grúpaí a dheighilt idir frámaí in aice láimhe agus na sraitheanna R agus na sraitheanna P trasna frámaí a chinneadh. Trí chosán is giorra na sraitheanna P a mheas bunaithe ar an gcosán is giorra de na sraitheanna R, déanaimid taifead ar na hiarmhairtí réamh-mheastacháin agus déanaimid iad a chomhbhrú tuilleadh tríd an ionchódóir eantrópachta. Léiríonn Algartam 2 pseudocode na críochdheighilte idirfhráma.
   Bunaithe ar ailíniú treoshuímh sraitheanna slisnithe, tuigimid críochdheighilt garbh agus críochdheighilt mhín i ndiaidh a chéile. Le haghaidh deighilte garbh, déanaimid na sraitheanna slisnithe de gach fráma a shórtáil bunaithe ar na comhordanáidí a fhreagraíonn do na haiseanna roinnte, ó bheag go mór. Mar thoradh air sin, tá uimhir ciseal uathúil ag gach ciseal slice de gach fráma, rud a ligeann dúinn na sraitheanna slice a dheighilt go garbh leis an líon céanna idir frámaí in aice láimhe. Ina dhiaidh sin, ríomhaimid an difríocht idir fad na bpríomh-ais de na boscaí teorannacha íosta de na sraitheanna cóngaracha leis an líon céanna. Má tá an luach seo níos lú ná nó cothrom le haonad faid sonraithe, déanfar na sraitheanna a roinnt sa ghrúpa céanna. Seachas sin, déanaimid comparáid idir an difríocht idir fad an phríomh-ais treorach den bhosca teorannú íosta sa chiseal comhfhreagrach den fhráma in aice leis an gciseal sonraithe roimh agus tar éis an uimhir sa fhráma in aice láimhe. Roinntear an ciseal leis an difríocht is lú ansin sa ghrúpa céanna. Cinntíonn sé seo deighilt fhíneáil idir na sraitheanna in aice láimhe, agus chun críochdheighilt fíneáil an chaidrimh in aice láimhe a bhaint amach.
2. Modh tuartha spás-ama faoi threoir comhthéacs
   Bunaithe ar an deighilt, cuirimid i bhfeidhm agus leathnaímid an modh tuar a luaitear i Roinn 3.3. Ionchorpraímid comhthéacs idir-fhráma sa phróiseas, rud a chiallaíonn nach gá gurb é an chéad chiseal de gach grúpa, a fheidhmíonn mar an R-ciseal, an toradh réamh-mheasta is fearr a thabhairt. Chun an comhghaol féideartha idir sraitheanna cóngaracha a iniúchadh go hiomlán, ní mór dúinn an modh réamhaisnéise is fearr a nochtadh.
   Ar an gcéad dul síos, ríomhaimid na hiarmhairtí tuartha do gach ciseal slisnithe sa ghrúpa srutha nuair a úsáidtear é mar R-chiseal. Trí chomparáid a dhéanamh idir na hiarmhairtí tuartha i ngach cás, roghnóimid an R-ciseal leis an luach iarmharach absalóideach is lú mar an modh tuartha is fearr. Chun cosán R-ciseal a ríomh, úsáidimid algartam an díoltóra taistil chun an cosán is giorra de na sraitheanna R a ríomh faoin modh réamh-mheasta is fearr. Ina theannta sin, ríomhaimid na hiarmhairtí tuartha do gach grúpa faoina modhanna réamhaisnéise is fearr faoi seach. Déanaimid taifead freisin ar fhad áitíochta agus ar fhaisnéis R-ciseal gach grúpa le haghaidh comhbhrú breise sa phróiseáil ina dhiaidh sin. San oibríocht leantach, bainimid úsáid as códú uimhríochtúil bunaithe ar an roghnú comhthéacs is fearr don fhaisnéis thuas chun próiseas iomlán an algartam comhbhrú céimseata scamall pointe ilfhráma a chomhlánú.

Códú Arithmetic Bunaithe ar Fhoclóir Comhthéacs
Cuireann an méid ollmhór comhthéacs i néalríomhaireacht ualach suntasach ar an scéim chomhbhrú fhoriomlán i dtéarmaí castachta ríomhaireachta códaithe uimhríochta. Feabhsaítear an códú uimhríochtúil ón dá mhodúl seo a leanas. 1) Cuirimid foclóir comhthéacs ar bun, agus roghnóimid agus nuashonraímid an luach is fearr domhanda de réir an mheastacháin eantrópachta, agus ansin 2) glacaimid ionchódóirí oiriúnaitheacha chun teorainneacha uachtaracha agus íochtaracha na dóchúlachta a ríomh go héifeachtach.

1. Tógáil foclóir comhthéacs
2. Déanaimid foclóir comhthéacs a thógáil a sheasann do scuaine thríarach, ina bhfuil comhordanáidí an scamall pointe ag gach ciseal slisnithe agus léiriú slánuimhir a chomhthéacs neamhfholamh comhfhreagrach. Mar sin, déanaimid na voxels atá sa scamall pointí a nascadh le híosbhosca teorann gach sraithe lena chomhthéacs neamhfholamh. Chun tógáil na sraithe trí scuaine den fhoclóir comhthéacs a léiriú go soiléir, tugaimid míniú iomasach i bhFíor 2. Maidir leis an dá chearnóg scáthaithe i bhFíor 2, ní bhreithnítear ach suíomhanna léarscáile comhthéacs pc1 agus pc2. Taifeadtar ranníocaíocht an chomhthéacs feadh an x-ais agus an y-ais leis an dá scuaine QX – agus QY – faoi seach. Mar sin cuimsíonn foclóir an chomhthéacs QX – agus QY –. Comhtháthaítear eilimintí scuaine a bhfuil na comhordanáidí céanna acu i dtríúplaí, a ríomhtar an t-ionadaíocht comhthéacs mar shuim ranníocaíochtaí comhthéacs an triplet cumaisc.
   Mar sin, is féidir comhthéacs gach voxel a ríomh mar shuim ranníocaíochtaí neamhspleácha voxel áitithe ina fhoclóir comhthéacs. Cuidíonn an struchtúr seo lena chinneadh ar cheart voxel a chur leis an bhfoclóir comhthéacs gan cuardaigh maitrís tedious, rud a fhágann go laghdaítear go suntasach an chastacht ríomhaireachtúil agus an t-am rite.
3. Ríomh dóchúlachta
   Chun dóchúlacht eantrópachta a ríomh, ní mór fad na seicheamh agus comhthéacs a chomhábhar voxels a chur san áireamh. Sa mhodúl seo, déanaimid ionchódóir oiriúnaitheach a dhearadh a dhéanann meastachán ar dtús ar theorainneacha na dóchúlachta carnaí uachtaracha agus íochtair do gach grúpa ón bhfoclóir comhthéacs, agus ansin a ionchódaíonn ina dhiaidh sin é. Ar an gcéad dul síos, déanaimid crann dénártha a thógáil bunaithe ar mhúnla slabhra Markov. Trí áitíocht voxels a thrasnú, sannaimid luachanna 1 agus 0 do voxels áitithe agus folamh, faoi seach, agus ríomhaimid an dóchúlacht bunaithe ar struchtúr an chrainn. Ag tosú ón bhfréamh nód, nuair a bhíonn voxel á áitiú, déanaimid taifead ar an nód leanbh clé mar 1. Seachas sin, déanaimid an nód ceart linbh a mharcáil mar 0 agus téigh ar aghaidh go dtí an chéad chéim eile de bhreithiúnas agus rannán. Is féidir an fhoirmle ríofa do dhóchúlacht rith na voxels áitithe a fháil in Eq. (4).

I gcás faid reatha atá níos lú ná nó cothrom le n, d’fhéadfadh go mbeadh 2n de nóid chrainn ann a léiríonn staid áitíochta voxels. Dá bhrí sin, léirítear an dóchúlacht go mbeidh aon voxel áitithe ag an dóchúlacht comhpháirteach neamhspleách go dtrasnóidh sé gach stát ag tosú ag an bhfréamh agus ag críochnú ag aon nód den chrann gan leanbh. Bunaithe ar Eq. (4), chun ionchódú uimhríochtúil a dhéanamh ar áitíocht na seicheamh voxel, ní mór dúinn na dóchúlachtaí carnacha uachtaracha agus íochtaracha den seicheamh, mar a thaispeántar in Eq. (5).

Trí úsáid a bhaint as an gcur chuige seo, is féidir linn úsáid a bhaint as airíonna oiriúnaitheacha códú uimhríochta chun luach meastacháin dóchúlachta gach siombaile a choigeartú bunaithe ar an tsamhail meastachán dóchúlachta optamaithe agus minicíocht gach siombaile sa seicheamh siombail reatha. Ligeann sé seo dúinn teorainneacha uachtaracha agus íochtaracha na dóchúlachta carnach de voxels áitithe a ríomh agus an próiseas ionchódaithe a chomhlánú.

Turgnamh

Sonraí Cur Chun Feidhme

1. Tacar sonraí. Chun feidhmíocht ár modh molta a fhíorú, rinneadh turgnaimh fhairsing thar thacair sonraí scamall 16 phointe ar féidir iad a íoslódáil ó Thag. [40], mar a thaispeántar i bhFíor 3, ina bhfuil Fig. Is portráidí iad 3(a)– 3(l) le pointí dlúth, agus Figí. Is ailtireacht iad 3(m) – 3(p) le pointí tanaí. Figí. 3(a) – 3(h) is seichimh sonraí néalphointe na gcoirp uachtaracha atá voxelized de dhá thaifeach spásúlachta a fuarthas ó Microsoft. Figí. Roghnaítear 3(i)– 3(l) as 8i seichimh sonraí néalphointe coirp iomlána voxelized. Scamaill phointe tanaí ar scála mór fágtha i bhFíoracha. Is tacair sonraí d’éadanas statach agus ailtireachta iad 3(k)– 3(p).
2. Méadracht mheastóireachta. Déantar feidhmíocht an mhodha atá beartaithe a mheas i dtéarmaí giotán in aghaidh an phointe (BPP). Tagraíonn an BPP do shuim na ngiotán atá á áitiú ag an bhfaisnéis chomhordanáideach a ghabhann leis an bpointe. Dá ísle an luach, is amhlaidh is fearr an fheidhmíocht. áit a léiríonn Sizedig líon na ngiotán atá á áitiú ag faisnéis chomhordanáideach na sonraí scamall pointe, agus tagraíonn k do líon na bpointí sa scamall pointe bunaidh.
3. Tagarmharcanna. Déanaimid ár modh a chur i gcomparáid go príomha le halgartaim bonnlíne eile, lena n-áirítear: PCL-PCC: comhbhrú bunaithe ar octree i PCL; Díríonn G-PCC (múnla tástála laistigh de chódairí MPEG) agus interEM (múnla tástála idirchódóirí MPEG) ar chomhbhrú scamall aonfhráma agus ilfhráma faoi seach; Díríonn an Scáthchruth 3D (S3D)[41] agus an Scáthchruth 4D (S4D)[42] fráma singil agus comhbhrú scamall pointe ilfhráma, faoi seach.
   Maidir le PCL, úsáidimid an cur chuige comhbhrú scamall pointe octree i PCL-v1.8.1 le haghaidh comhbhrú céimseata amháin. Shocraigh muid paraiméadair réitigh octree ó phointe beachtas agus réiteach voxel. Le haghaidh G-PCC (TM13-v11.0), roghnaimid céimseata gan chailliúint —coinníoll tréithe gan chailliúint i mód a thuar ochtrí, rud a fhágann paraiméadair mar réamhshocrú. Maidir le interEM (tmc3v3.0), úsáidimid na torthaí turgnamhacha faoi choinníollacha céimseata gan chailliúint agus tréithe gan chailliúint mar chomparáid[43]. Le haghaidh S3D
   agus S4D, leanaimid na coinníollacha agus na paraiméadair réamhshocraithe.
4. Crua-earraí. Cuirtear an algartam molta i bhfeidhm in Matlab agus C++ ag baint úsáide as roinnt feidhmeanna den PCL-v1.8.1. Tástáladh na turgnaimh go léir ar ríomhaire glúine le Intel Core i7-8750 CPU @2.20 GHz le cuimhne 8 GB.

Torthaí Comhbhrú Néalphointe Pointe Aonair

1. Torthaí comhbhrúite de phortráidí de sheichimh sonraí scamall dlúthphointe
   Léiríonn Tábla 1 feidhmíocht ár n-halgartaim comhbhrú céimseata scamall pointe gan chailliúint faoi chomhthéacs spásúil i gcomparáid le modhanna PCL-PCC, G-PCC agus S3D ar phortráidí de sheichimh dhianphointí sonraí scamall. Is féidir a fheiceáil ó Thábla 1 go mbaineann an modh molta BPP comhbhrú is ísle amach i gcomparáid le modhanna eile do gach scamall pointe de na sraitheanna céanna. Cuireann ár n-algartam meánghnóthachain ó −1.56% go −0.02% in aghaidh S3D, agus gnóthachain ó −10.62% go -1.45% i gcoinne G-PCC. Léiríonn sé advan níos soiléiretage, is é sin, raon gnóthachain feidhmíochta comhbhrú an algartam molta ó −10.62% go − 1.45%; Maidir le PCL-PCC, léiríonn an t-algartam atá beartaithe gnóthachan beagnach faoi dhó ar gach seicheamh, ag réimsiú ó −154.43% go −85.39%.
2. Torthaí comhbhrúite de shonraí scamall pointe tanaí ar scála mór
   Toisc nach féidir leis an S3D oibriú sa chás seo, ní dhéanaimid ach ár n-algartam comhbhrú scamall pointe céimseata gan chailliúint faoi stiúir an chomhthéacs spásúil a chur i gcomparáid le modhanna PCL-PCC agus G-PCC ar shonraí scamall ar scála mór tearcphointí. Arís, baineann ár n-algartam feidhmíocht shuntasach amach le G-PCC agus PCL-PCC, mar a léirítear i dTábla 1. Tá sé léirithe ag na torthaí go ngabhtar meánghnóthachain BPP ó − 8.84% go −4.35% i gcomparáid le G-PCC. Maidir le PCL-PCC, léiríonn ár n-algartam molta advan níos soiléiretags, le gnóthachain sa raon ó −34.69% go −23.94%.
3. Achoimre
   Chun comparáid níos sothuigthe a sholáthar idir na torthaí comhbhrú scamall pointe fráma aonair, cuireann Tábla 2 na meántorthaí i láthair idir ár modh comhbhrú spás-treoraithe comhthéacs agus modhanna tagarmhairc úrscothach eile. I gcomparáid le S3D, léiríonn ár modh molta gnóthachain meánacha ó − 0.58% go − 3.43%. Maidir le G-PCC agus PCL-PCC, baineann na meánghnóthachain amach − 3.43% agus −95.03% faoi seach ar a laghad. Léiríonn anailís thurgnamhach go sáraíonn ár modh comhbhrú spás-treoraithe comhthéacs le corrlach suntasach S3D reatha, G-PCC agus PCL-PCC. Mar sin, féadann sé riachtanais chomhbhrú neamhchaillteanais na céimseata néalphointí a shásamh le haghaidh cineálacha éagsúla radharc, m.sh., dáiltí dlúth nó tanaí, agus tá éifeachtacht ár modha fós go seasta.
4. Torthaí Comhbhrú Scamaill Pointe Ilfhráma
   Déanaimid measúnú ar ár n-algartam comhbhrú céimseata scamall pointe spásúil-ama faoi threoir comhthéacs i gcoinne halgartaim comhbhrú atá ann cheana féin mar S4D, PCL-PCC, G-PCC agus interEM. Ní úsáidtear ach portráidí de sheichimh sonraí scamall dlúthphointí sa turgnamh seo. Léirítear na torthaí i.

Tábla 1 . Comparáidí BPP dár n-algartam comhbhrú spás-treoraithe comhthéacs agus na modhanna bonnlíne.

Tábla 2 . Comparáid BPP le halgartaim úrscothacha ar shonraí néalphointe aonfhráma.

Tábla 3 . Mar a fheicimid, tar éis leas iomlán a bhaint as modh tuartha agus ionchódóra uimhríochta, léiríonn an t-algartam atá beartaithe barr feabhais ar gach seicheamh tástála. Go sonrach, i gcomparáid le interEM agus G-PCC, léiríonn an t-algartam atá beartaithe gnóthachain shuntasacha ó −51.94% go −17.13% agus −46.62% go −5.7%, faoi seach. I gcomparáid le S4D, léiríonn an t-algartam atá beartaithe feabhas láidir ó −12.18% go −0.33%. Maidir le PCL-CSP, tá ár n-algartam beartaithe beagnach leath thar gach seicheamh tástála.
Ina theannta sin, déanaimid achoimre ar thorthaí comhbhrú agus ar ghnóthachain an mhodha atá beartaithe ar sheichimh dlúth sonraí scamall phointe na portráide, atá liostaithe i dTábla 4. Ar an meán, seachadann sé gnóthachain idir −11.5% agus −2.59% i gcomparáid leis an scamall pointe spás-treoraithe ag an gcomhthéacs. algartam comhbhrú céimseata molta roimhe seo. Ina theannta sin, léiríonn sé meánghnóthachain níos fearr de − 19% i gcomparáid le G-PCC agus tá meánghnóthachan códaithe de −24.55% bainte amach aige i gcomparáid le interEM. Ina theannta sin, i gcomparáid le S3D agus S4D, gnóthachain sé níos mó ná −6.11% agus −3.64% ar an meán faoi seach. Léiríonn an anailís thurgnamhach fhoriomlán gur féidir leis an modh comhbhrú scamall pointe spatiotemporal comhthéacs-treoraithe úsáid iomlán a bhaint as comhghaol spásúil agus ama na sraitheanna cóngaracha laistigh de fhrámaí laistigh agus idir-fhrámaí. Feabhsaítear freisin an tsamhail roghnúcháin comhthéacs domhanda agus an tsamhail dóchúlachta den ionchódóir uimhríochta chun ráta giotán níos ísle a fháil. Sáraíonn an modh atá beartaithe feidhmíocht na n-algartam úrscothach, ionas go gcomhlíonfar ceanglais comhbhrú céimseata néalphointe pointe i gcásanna feidhmchláir ilmheán amhail portráidí dinimiciúla.

Tábla 3 . Comparáidí giotán in aghaidh an phointe ár n-algartam comhbhrú spás-ama faoi threoir comhthéacs agus na modhanna bonnlíne.

Tábla 4 . Comparáid giotán in aghaidh an phointe le halgartaim úrscothacha ar shonraí scamall pointe ilfhráma.

Staidéar Ablation
Déanaimid staidéir eisiblithe ar ionchódú réamh-mheastacháin thar sheichimh sonraí néalphointe lánchorp voxelized 8i chun éifeachtacht na críochdheighilte a léiriú. Is féidir a fheiceáil ó Thábla 5 go léiríonn an feabhsú gnóthachan cobhsaí de −70% ar chomhbhrú scamall pointe ilfhráma agus − 60% ar chomhbhrú néalphointe aonfhráma i gcoinne an chódú réamh-mheastacháin neamhdheighilte.
Ansin, déanaimid turgnamh ablation ar chódú uimhríochta chun éifeachtacht an fhoclóra comhthéacs a léiriú. Mar a léirítear i dTábla 6, breathnaítear feabhas láidir de −33% ar chomhbhrú scamall pointe ilfhráma agus −41% ar chomhbhrú scamall pointe aonfhráma i gcoinne an chódú uimhríochta gan foclóir comhthéacs inár modh.

Tomhaltas Ama
Déanaimid tástáil ar an tomhaltas ama chun castacht an algartam a mheas agus comparáid a dhéanamh idir na modhanna atá beartaithe le cinn eile. Déantar anailís ar chastacht an algartam ag ionchódóirí agus díchódóirí go neamhspleách, atá liostaithe i dTábla 7. Mar is féidir linn a fheiceáil, is féidir le G-PCC, interEM agus PCL-PCC am ionchódaithe níos lú ná 10 s a bhaint amach agus am díchódaithe níos lú ná 5 s le haghaidh sonraí scamall pointe portráid-dlúth. Feidhmíonn siad go maith freisin i sonraí néalphointí tearcscála ar scála mór i gcomparáid le sonraí eile. Tógann na halgartaim atá beartaithe againn thart ar 60 s agus 15 s chun seichimh portráide a ionchódú agus a dhíchódú, fiú níos mó ar shonraí néalphointí facade agus ailtireachta. Tá comhbhabhtáil idir giotánrátaí agus luas comhbhrú. I gcomparáid le S3D agus S4D, a thógann na céadta soicind a ionchódú, is féidir lenár modh am-íditheach a thaispeáint superiority.
Go hachomair, is meán-ídiú ama ár modhanna molta i measc na n-algartam comparáide go léir ach fós is gá a fheabhsú tuilleadh.

Conclúidí

Sa pháipéar seo, molaimid modh spatiotemporal comhthéacs-treoraithe le haghaidh comhbhrú céimseata scamall pointe gan chailliúint. Breithnímid scamall pointe slisnithe de thiús aonaid mar an t-aonad ionchuir agus glacaimid leis an modh códaithe réamhaithriseach céimseata bunaithe ar algartam an díoltóra taistil, a bhaineann leis an bhfráma laistigh agus leis an idirfhráma araon. Thairis sin, bainimid úsáid iomlán as an bhfaisnéis comhthéacs domhanda agus an t-ionchódóir uimhríochta oiriúnaitheach bunaithe ar nuashonrú tapa comhthéacs chun torthaí comhbhrú agus dí-chomhbhrúite scamaill pointe a bhaint amach. Léiríonn torthaí turgnamhacha éifeachtacht ár modhanna agus a fheabhas is a bhí staidéir roimhe seo. Le haghaidh oibre sa todhchaí, tá sé beartaithe againn staidéar breise a dhéanamh ar chastacht iomlán an algartam, trí chastacht algartam a laghdú chun ráta comhbhrúite ardluais agus torthaí comhbhrú ráta giotán íseal a bhaint amach. Tá ráta íseal giotán agus modh tacaithe fíor-ama/mhoill íseal ag teastáil go mór i gcineálacha éagsúla radharc.

Tagairtí

1. MI XX, YANG BS, Dong Z, et al. Eastóscadh agus veicteoiriú teorann bóthair 3D uathoibrithe ag baint úsáide as scamaill phointe MLS [J]. Idirbhearta IEEE ar chórais chliste iompair, 2022, 23(6): 5287 – 5297. DOI: 10.1109/TITS.2021.3052882
2. DONG Z, LIANG FX, YANG BS, et al. Clárú scamaill pointe scanóir léasair trastíre ar scála mór: a review agus tagarmharc [J]. Iris fótagraiméadrachta agus cianbhraite ISPRS, 2020, 163: 327– 342. DOI: 10.1016/j.isprsjprs.2020.03.013
3. GRAZIOSI D, NAKAGAMI O, KUMA S, et al. An os cionnview de ghníomhaíochtaí leanúnacha caighdeánaithe comhbhrú scamall pointe: físeán-bhunaithe (V-PCC) agus céimseata-bhunaithe (G-PCC) [J]. Idirbhearta APSIPA ar phróiseáil comharthaí agus faisnéise, 2020, 9: e13
4. DE QUEIROZ RL, CHOU P A. Scamaill phointe 3D a chomhbhrú agus úsáid á baint as claochlú ordlathach réigiúin-oiriúnaitheach [J]. Idirbhearta IEEE ar phróiseáil íomhá, 2016, 25(8): 3947–3956. DOI: 10.1109/TIP.2016.2575005
5. BLETTERER A, PAYAN F, ANTONINI M, et al. Pointe comhbhrú scamall ag baint úsáide as léarscáileanna doimhneachta [J]. Íomháú leictreonach, 2016, 2016(21):1–6
6. MEKURIA R, BLOM K, CESAR P. Dearadh, cur i bhfeidhm, agus meastóireacht ar CODEC scamall pointe le haghaidh físeáin teilea-tumtha [J]. Idirbhearta IEEE ar chiorcaid agus ar chórais don teicneolaíocht físeáin, 2017, 27(4): 828 – 842. DOI: 10.1109/ TCSVT.2016.2543039
7. DE QUEIROZ RL, CHOU P A. Comhbhrú gluaiseachta-chúitithe de scamaill phointe dinimiciúla voxelized [J]. Idirbhearta IEEE ar phróiseáil íomhá, 2017, 26 (8): 3886–3895. DOI: 10.1109/TIP.2017.2707807
8. CAO C, PREDA M, ZAHARIA T. Comhbhrú scamall pointe 3D: suirbhé [C]// An 24ú Comhdháil Idirnáisiúnta ar 3D Web Teicneolaíocht. ACM, 2019: 1–9. DOI: 10.1145/3329714.3338130
9. GRAZIOSI D, NAKAGAMI O, KUMA S, et al. An os cionnview de ghníomhaíochtaí leanúnacha caighdeánaithe comhbhrú scamall pointe: físeán-bhunaithe (V-PCC) agus céimseata-bhunaithe (G-PCC) [J]. Idirbhearta APSIPA ar phróiseáil comharthaí agus faisnéise, 2020, 9(1): e13. DOI: 10.1017/atsip.2020.12
10. HUANG Y, PENG JL, KUO CJ, et al. Códú céimseata forásach bunaithe ar octree ar scamaill phointe [C]//An 3ú Comhdháil Eurographics/IEEE VGTC ar Ghrafaic Point-Bhunaithe. IEEE, 2016: 103–110
11. FAN YX, HUANG Y, PENG J L. Comhbhrú scamall pointe bunaithe ar bhraisliú pointí ordlathach [C]//Cruinniú Mullaigh agus Comhdháil Bhliantúil agus Comhdháil Bhliantúil Chumann Próiseála Comharthaí agus Faisnéise Áise-Aigéan Ciúin. IEEE, 2014: 1 – 7. DOI: 10.1109/APSIPA.2013.6694334
12. DRICOT A, ASCENSO J. Anraith triantáin oiriúnaitheacha illeibhéil le haghaidh néalchód pointebhunaithe céimseata [C]//An 21ú Ceardlann Idirnáisiúnta ar Phróiseáil Comhartha Ilmheán (MMSP). IEEE, 2019: 1 – 6. DOI: 10.1109/ MMSP.2019.8901791
13. HE C, RAN LQ, WANG L, et al. Comhbhrú dromchla socraithe pointe bunaithe ar anailís patrún cruth [J]. Uirlisí agus feidhmchláir ilmheán, 2017, 76(20): 20545–20565. DOI: 10.1007/s11042-016-3991-0
14. IMDAD U, ASIF M, AHMAD M, et al. Comhbhrú agus dí-chomhbhrú tríthoiseach néalphointe trí úsáid a bhaint as iltéarmaí de chéim a haon [J]. Siméadracht, 2019, 11(2): 209. DOI: 10.3390/sym11020209
15. SUN XB, MA H, SUN YX, et al. Algartam comhbhrú néalphointe úrscéal bunaithe ar bhraisliú [J]. Róbataic IEEE agus litreacha uathoibrithe, 2019, 4(2): 2132–2139. DOI: 10.1109/LRA.2019.2900747
16. DE OLIVEIRA CÍSTE P, BRITES C, ASCENSO J, et al. Graf-bhunaithe scamaill pointe 3D statach códú [J]. Idirbhearta IEEE ar ilmheán, 2019, 21(2): 284–299. DOI: 10.1109/TMM.2018.2859591
17. ISO. Comhbhrú scamall pointe bunaithe ar chéimseata (G-PCC): ISO/IEC 23090-9 [S]. 2021
18. DRICOT A, ASCENSO J. Códú céimseata néalphointe pointe eitleáin hibrideach [C]//An 27ú Comhdháil Eorpach um Phróiseáil Comhartha (EUSIPCO). IEEE, 2019: 1–5
19. ZHANG X, GAO W, LIU S. Deighilt céimseata intuigthe do chomhbhrú néalphointe [C]//Imeachtaí Chomhdháil Chomhbhrú Sonraí 2020 (DCC). IEEE, 2020: 73–82. DOI: 10.1109/DCC47342.2020.00015
20. QUACH M, VALENZISE G, DUFAUX F. Athraítear comhbhrú foghlama do chomhbhrú céimseata néalphointe pointe caillte [C]// Comhdháil Idirnáisiúnta IEEE 2019 ar Phróiseáil Íomhá (ICIP). IEEE, 2019: 4320– 4324. DOI: 10.1109/ICIP.2019.8803413
21. HUANG TX, LIU Y. Comhbhrú céimseata scamall 3D pointe ar dhomhainfhoghlaim [C]//An 27ú Comhdháil Idirnáisiúnta ACM ar Ilmheáin. ACM, 2019: 890–898. DOI: 10.1145/3343031.3351061
22. GUARDA AFR, RODRIGUES NMM, PEREIRA F. néalchódú pointí: Cur chuige atá bunaithe ar fhoghlaim dhomhain a ghlacadh [C]//Siompóisiam um Chódú Pictiúir (PCS). IEEE, 2020: 1–5. DOI: 10.1109/PCS48520.2019.8954537
23. WANG JQ, Zhu H, MA Z, et al. Comhbhrú céimseata scamall pointe foghlamtha [EB/OL]. [2023-09-01]. https://arxiv.org/abs/1909.12037.pdf
24. AINALA K, MEKURIA RN, KHATHARIYA B, et al. Ciseal feabhsaithe feabhsaithe le haghaidh comhbhrú scamall pointe bunaithe ar ocht gcrann le comhfhogasú teilgean eitleáin [C]//SPIE Optical Engineering+ Applications. SPIE, 2016: 223– 231. DOI: 10.1117/12.2237753
25. SCHWARZ S, HANNUKSELA MM, FAKOUR-SEVOM V, et al. Físchódú 2T ar shonraí toirtmhéadracha físe [C]//Siompóisiam um Chódú Pictiúir (PCS). IEEE, 2018: 61–65. DOI: 10.1109/PCS.2018.8456265
26. FAKOUR SEVOM V, SCHWARZ S, GABBOUJ M. Idirshuíomh sonraí 3D treoraithe ag céimseata le haghaidh néalchód pointe dinimiciúil bunaithe ar theilgean [C]//An 7ú Ceardlann Eorpach ar Phróiseáil Faisnéise Amhairc (EUVIP). IEEE, 2019: 1–6. DOI: 0.1109/EUVIP.2018.8611760
27. KATHARIYA B, LI L, LI Z, et al. Comhbhrú céimseata scamall pointe dinimiciúil gan chailliúint le hidirchúiteamh agus tuar díoltóir taistil [C]// Comhdháil Comhbhrú Sonraí. IEEE, 2018: 414. DOI: 10.1109/ DCC.2018.00067
28. ISO. Códú físe-bhunaithe toirtmhéadrach amhairc (V3C) agus comhbhrú néalphointe físbhunaithe: ISO/IEC 23090-5 [S]. 2021
29. PÁIRC J, LEE J, PÁIRC S, et al. Códú léarscáil áitíochta teilgean-bhunaithe le haghaidh comhbhrú scamall pointe 3D [J]. Idirbhearta IEIE ar phróiseáil chliste & ríomhaireacht, 2020, 9(4): 293–297. DOI: 10.5573/iespc.2020.9.4.293
30. COSTA A, DRICOT A, BRITES C, et al. Pacáil paiste feabhsaithe do chaighdeán MPEG V-PCC [C]// IEEE 21ú Ceardlann Idirnáisiúnta ar Phróiseáil Comhartha Ilmheán (MMSP). IEEE, 2019: 1 – 6. DOI: 10.1109/ MMSP.2019.8901690
31. KAMMERL J, BLODOW N, RUSU RB, et al. Comhbhrú fíor-ama ar shruthanna néalphointí [C]//Imeachtaí Chomhdháil Idirnáisiúnta 2012 IEEE ar Róbataic agus Uathoibriú. IEEE, 2012: 778 – 785. DOI: 10.1109/ ICRA.2012.6224647
32. PCL. Leabharlann scamall pointe. [EB/OL]. [2023-09-01]. http://pointclouds.org/
33. THANOU D, CHOU PA, FROSSARD P. Comhbhrú bunaithe ar ghraif de sheichimh scamall pointe 3D dinimiciúla [J]. Idirbhearta IEEE ar phróiseáil íomhá, 2016, 25(4): 1765–1778. DOI: 10.1109/TIP.2016.2529506
34. LI L, LI Z, ZAKHARCHENKO V, et al. Réamh-mheastachán gluaisne 3D chun cinn maidir le comhbhrú tréithe scamall pointe atá bunaithe ar fhíseán [C]//Comhdháil Comhbhrú Sonraí (DCC). IEEE, 2019: 498–507. DOI: 10.1109/DCC.2019.00058
    ZHAO LL, MA KK, LIN XH, et al. Comhbhrú scamall pointe LiDAR fíor-ama ag baint úsáide as tuar déthreo agus códú snámhphointe oiriúnaitheach don raon [J]. Idirbhearta IEEE ar chraoladh, 2022, 68(3): 620 – 635. DOI: 10.1109/TBC.2022.3162406
35. LIN JP, LIU D, Ceanncheathrú LI, et al. M-LVC: Réamhfhrámaí iolracha le haghaidh comhbhrú físe foghlamtha [C]// Comhdháil IEEE/CVF ar Fhís Ríomhaire agus Aithint Patrún. IEEE, 2020: 3543 – 3551. DOI: 10.1109/ CVPR42600.2020.00360
36. YANG R, MENTZER F, VAN GOOL L, et al. Foghlaim le haghaidh comhbhrú físeáin le cáilíocht ordlathach agus feabhsú athfhillteach [C]// IEEE/CVF Comhdháil ar Fhís Ríomhaire agus Aitheantas Patrún. IEEE, 2020: 6627–6636.DOI: 10.1109/CVPR42600.2020.00666
37. KAYA EC, TABUS I. Seichimh néalphointe a chomhbhrú gan chailliúint ag baint úsáide as seicheamh samhlacha CNN optamaithe [J]. Rochtain IEEE, 2022, 10: 83678 –83691. DOI: 10.1109/ACCESS.2022.3197295
38. DING S, MANNAN MA, POO A N. Bosca teorann dírithe agus braite trasnaíochta domhanda octree-bhunaithe i meaisínithe 5-ais de dhromchlaí saorfhoirmeacha [J]. Dearadh ríomhchuidithe, 2004, 36(13): 1281-1294
39. ALEXIOU E, VIOLA I, BORGES TM, et al. Staidéar cuimsitheach ar fheidhmíocht saobhadh ráta i gcomhbhrú scamall pointe MPEG [J]. Idirbhearta APSIPA ar phróiseáil comharthaí agus faisnéise, 2019, 8: e27. doi:10.1017/ ATSIP.2019.20
40. PEIXOTO E. Comhbhrú laistigh den fhráma de chéimseata néalphointe ag baint úsáide as dianscaoileadh ruaimneach [J]. Litreacha Próiseála Comhartha IEEE, 2020, 27: 246–250. DOI: 10.1109/LSP.2020.2965322
41. RAMALHO E, PEIXOTO E, MEDEIROS E. Scáthchruth 4D le roghnú comhthéacs: comhbhrú céimseata gan chailliúint de scamaill pointe dinimiciúil [J]. Litreacha Próiseála Comhartha IEEE, 2021, 28: 1660 – 1664. DOI: 10.1109/ lsp.2021.3102525
42. ISO. Coinníollacha tástála coiteanna do dhoiciméad G-PCC N00106: ISO/IEC JTC 1/ SC 29/WG 7 MPEG [S]. 2021

Beathaisnéisí

• ZHANG Huiran fuair sí céimeanna BE agus ME sa Scoil Geodesy agus Geomatics agus Príomh-Saotharlann Stáit na hInnealtóireachta Faisnéise i Suirbhéireacht, Mapáil agus Cianbhraiteacht, ó Ollscoil Wuhan, an tSín in 2020 agus 2023, faoi seach. Faoi láthair is suirbhéir í ar Institiúid Taighde Suirbhéanna um Pleanáil agus Dearadh Uirbeach Guangzhou, an tSín. I measc a spéiseanna taighde tá próiseáil agus comhbhrú sonraí néalríomhaireachta. Ghlac sí páirt i roinnt tionscadal a bhaineann le cianbhraiteacht agus d’fhoilsigh sí páipéar amháin in Geomatics and Information Science in Ollscoil Wuhan.
• Dong Zhen (dongzhenwhu@whu.edu.cn) fuair sé a chéimeanna BE agus PhD i gcianbhraiteacht agus fótagraiméadracht ó Ollscoil Wuhan, an tSín in 2011 agus in 2018, faoi seach. Is ollamh é le Príomh-Saotharlann Stáit na hInnealtóireachta Faisnéise i Suirbhéireacht, Mapáil agus Cianbhraiteacht (LIESMARS), Ollscoil Wuhan. I measc a chuid spéiseanna taighde tá atógáil 3D, tuiscint radharc, próiseáil néalphointe chomh maith lena bhfeidhmeanna i gcóras iompair éirimiúil, cathracha cúpla digiteacha, forbairt inbhuanaithe uirbeach agus róbataic. Fuair ​​sé os cionn 10 n-onóracha ó chomórtais náisiúnta agus idirnáisiúnta éagsúla agus d’fhoilsigh sé thart ar 60 páipéar in irisí agus comhdhálacha éagsúla.
  Wang Mingsheng fuair sé a chéim BE i gColáiste na Ríomheolaíochta agus na Teicneolaíochta ó Ollscoil Jilin, an tSín i 2001, agus céim ME i Scoil na hEolaíochta Ríomhaireachta agus Innealtóireachta ó Ollscoil Teicneolaíochta na Síne Theas, an tSín i 2004. Faoi láthair is innealtóir sinsearach é le Guangzhou Urban Planning Institiúid Taighde Suirbhé & Dearaidh, an tSín. Áirítear lena spéiseanna taighde feidhmchláir agus bogearraí ríomhaireachta, fiseolaíocht agus suirbhéireacht. Fuair ​​sé os cionn 20 onóracha ó chomórtais náisiúnta éagsúla agus d’fhoilsigh sé thart ar 50 páipéar in irisí agus comhdhálacha éagsúla.

DOI: 10.12142/ZTECOM.202304003
https://kns.cnki.net/kcms/detail/34.1294.TN.20231108.1004.002.html, arna fhoilsiú ar líne 8 Samhain, 2023
Lámhscríbhinn faighte: 2023-09-11

Doiciméid / Acmhainní

Algartam Treoraithe ZTE le haghaidh Comhbhrú Céimseata Néal Pointe Gan Chailliúint [pdfTreoir Úsáideora Algartam Treoraithe le haghaidh Comhbhrú Céimseata Néal Pointe Gan Loss, Treoraithe, Algartam le haghaidh Comhbhrú Céimseata Néal Pointe Gan Chailliúint, Comhbhrú Céimseata Néal Pointe Gan Chaill, Comhbhrú Céimseata Néal Pointe, Comhbhrú Céimseata

Tagairtí

• Lámhleabhar Úsáideora