Algorithm ya Kuongozwa na ZTE ya Mfinyazo wa Jiometri ya Wingu Isiyo na hasara

Vipimo:

• Jina la Bidhaa: Kanuni ya Mwongozo wa Muktadha wa Muda wa Spatio kwa Mfinyazo wa Jiometri ya Wingu Isiyo na hasara
• Waandishi: ZHANG Huiran, DONG Zhen, WANG Mingsheng
• Iliyochapishwa: Desemba 2023
• DOI: 10.12142/ZTECOM.202304003

Maagizo ya Matumizi ya Bidhaa

Utangulizi:
Bidhaa imeundwa ili kubana data ya wingu kwa ufanisi, kushughulikia changamoto zinazohusiana na uwezo wa nafasi ya kuhifadhi na kipimo data cha usambazaji wa mtandao.

Sifa Kuu:

1. Hali ya utabiri inatumika kwa wingu za intraframe na sehemu ya kati ya fremu kwa kutumia tatizo la muuzaji anayesafiri.
2. Kisimbaji cha hesabu kinachojirekebisha chenye usasishaji wa haraka wa muktadha kwa ajili ya ukokotoaji bora wa uwezekano na matokeo ya kubana.

Hatua za Matumizi:

Hatua ya 1: Gawanya Mawingu ya Pointi
Gawanya mawingu ya nukta katika safu za vitengo pamoja na mhimili mkuu.

Hatua ya 2: Hali ya Utabiri wa Kubuni
Tengeneza hali ya utabiri kwa kutumia algoriti ya muuzaji anayesafiri ili kuongeza upunguzaji wa nafasi na muda.

Hatua ya 3: Encode Residuals
Andika mabaki katika mitiririko kidogo kwa kutumia kisimbaji cha hesabu kinachojirekebisha kwa mgandamizo.

Maswali Yanayoulizwa Mara kwa Mara:

• Swali: Je, ni faida gani kuu za kutumia bidhaa hii?
  A: Bidhaa huwezesha ukandamizaji mzuri wa data ya wingu ya uhakika, kwa kutumia uunganisho wa anga na wa muda kwa matokeo ya mbano yaliyoimarishwa.
• Swali: Je, bidhaa hii inaweza kushughulikia mawingu ya nukta ya fremu moja na yenye fremu nyingi?
  A: Ndiyo, hali ya utabiri inatumika kwa wingu za uhakika za intraframe na baina ya fremu, ikiruhusu hali mbalimbali za matumizi.

ZHANG Huiran, DONG Zhen, WANG Mingsheng

1. Taasisi ya Utafiti ya Utafiti wa Mipango na Usanifu ya Guangzhou, Guangzhou 510060, Uchina;
2. Maabara ya Ufunguo ya Biashara ya Guangdong ya Kuhisi Mijini, Kufuatilia⁃ na Onyo la Mapema, Guangzhou 510060, Uchina;
3. Maabara Muhimu ya Jimbo ya Uhandisi wa Habari katika Kuchunguza Ramani⁃ ping na Utambuzi wa Mbali, Chuo Kikuu cha Wuhan, Wuhan 430079, Uchina)

Muhtasari: Ukandamizaji wa wingu la uhakika ni muhimu ili kupeleka uwakilishi wa 3D wa ulimwengu wa kimwili kama vile telepresence ya ndani ya 3D, kuendesha gari kwa uhuru, na herri ya kitamaduni.tage kuhifadhi. Hata hivyo, data ya nukta ya wingu inasambazwa kwa njia isiyo ya kawaida na bila kuendelea katika vikoa vya anga na vya muda, ambapo vokseli zisizo na mtu na miunganisho dhaifu katika nafasi ya 3D hufanya kufikiwa kwa mgandamizo mzuri kuwa tatizo gumu. Katika karatasi hii, tunapendekeza algorithm ya muktadha wa spatio-muda kwa ukandamizaji wa jiometri ya wingu isiyo na hasara. Mpango unaopendekezwa huanza kwa kugawanya wingu la uhakika katika tabaka zilizokatwa za unene wa kitengo kwenye mhimili mrefu zaidi. Kisha, inatanguliza mbinu ya utabiri ambapo mawingu ya nukta kati ya fremu na baina ya fremu yanapatikana, kwa kubainisha mawasiliano kati ya tabaka zilizo karibu na kukadiria njia fupi zaidi kwa kutumia algoriti ya muuzaji anayesafiri. Hatimaye, mabaki machache ya utabiri yamebanwa ipasavyo kwa mbinu bora za usimbaji za hesabu zinazoongozwa na muktadha na zinazobadilika. Majaribio yanathibitisha kuwa mbinu inayopendekezwa inaweza kufikia ufinyazo usio na hasara wa kiwango cha chini cha maelezo ya kijiometri ya wingu, na inafaa kwa mgandamizo wa wingu wa nukta ya 3D unaotumika kwa aina mbalimbali za matukio.
Maneno muhimu: uhakika wingu jiometri compression; mawingu ya hatua moja ya sura; mawingu yenye sura nyingi; kubashiri coding; usimbaji hesabu.

Nukuu (Muundo wa 1): ZHANG HR, DONG Z, WANG M S. Algoriti inayoongozwa na muktadha wa Spatio-muda kwa mgandamizo wa jiometri ya wingu usio na hasara [J]. Mawasiliano ya ZTE, 2023, 21(4): 17–28. DOI: 10.12142/ZTECOM.202304003
Nukuu (Muundo wa 2): HR Zhang, Z. Dong, na MS Wang,"Agoriti inayoongozwa na muktadha wa Spatio-muda kwa ukandamizaji wa jiometri ya wingu usio na hasara," ZTE Communications, juzuu. 21, hapana. 4, ukurasa wa 17-28, Desemba 2023. doi: 10.12142/ZTECOM.202304003.

 

Utangulizi

Kwa kuboreshwa kwa utendakazi wa vifaa vya kupata majukwaa mengi na maazimio mengi, teknolojia ya kutambua mwanga na kuanzia (LiDAR) inaweza kuiga kwa ustadi vitu au matukio ya 3D kwa seti kubwa za pointi. Ikilinganishwa na data ya jadi ya media titika, data ya wingu ya uhakika ina maelezo zaidi ya kipimo halisi ambayo yanawakilisha vitu kutoka bila malipo viewpointi, hata matukio yenye miundo changamano ya kitopolojia. Hii inasababisha athari shirikishi na za ndani ambazo huwapa watumiaji hali ya uwazi na halisi ya taswira. Zaidi ya hayo, data ya uhakika ya wingu ina uwezo mkubwa zaidi wa kuzuia kelele na uwezo wa kuchakata sambamba, ambayo inaonekana kupata kivutio kutoka kwa tasnia na wasomi, haswa kwa vikoa vya maombi kama vile herri ya kitamaduni.tage kuhifadhi, telepresence immersive 3D na kuendesha gari kiotomatiki[1-2].
Hata hivyo, data ya uhakika ya wingu kwa kawaida huwa na mamilioni hadi mabilioni ya pointi katika vikoa vya anga, na kuleta mizigo na changamoto kwa uwezo wa nafasi ya kuhifadhi na kipimo data cha upitishaji mtandao. Kwa mfano, wingu la kawaida linalobadilika linalotumika kwa burudani kwa kawaida hujumuisha takriban pointi milioni moja kwa kila fremu, ambayo, kwa fremu 30 kwa sekunde, ni sawa na jumla ya kipimo data cha 3.6 Gbit/s ikiwa imesalia bila kubana[3]. Kwa hivyo, utafiti juu ya algoriti za ukandamizaji wa jiometri ya ufanisi wa juu kwa mawingu ya uhakika una thamani muhimu ya kinadharia na ya vitendo.
Kazi ya awali ilishughulikia tatizo hili kwa kujenga gridi moja kwa moja au kwa mahitaji ya chiniampling, kutokana na mapungufu katika nguvu ya kompyuta ya kompyuta na ufanisi wa ukusanyaji wa wingu la uhakika, ambayo ilisababisha utendakazi wa chini wa mgandamizo wa muda wa anga na kupoteza maelezo ya kipengele cha sifa ya kijiometri. Masomo ya hivi majuzi yalitokana hasa na michoro ya kompyuta na mbinu za usindikaji wa mawimbi ya dijitali ili kutekeleza utendakazi wa kuzuia data ya wingu [4 5] au teknolojia iliyounganishwa ya usimbaji video [6 7] kwa uboreshaji. Mnamo mwaka wa 2017, Kikundi cha Wataalamu wa Picha Moving (MPEG) kiliomba mapendekezo ya kubana kwa wingu na kufanya majadiliano yaliyofuata kuhusu jinsi ya kubana aina hii ya data. Pamoja na kuongezeka kwa mbinu za ukandamizaji wa wingu unaopatikana na kuwasilishwa, mifumo ya ukandamizaji ya data ya wingu yenye pointi mbili—TMC13 na TMC2 ilitolewa mwaka wa 2018. Utafiti ulio hapa juu unaonyesha maendeleo ya ajabu yamefanywa katika teknolojia ya kubana kwa wingu ya uhakika. Hata hivyo, kazi ya awali ilishughulikia zaidi uhusiano wa anga na wa muda wa mawingu ya uhakika kando lakini bado haikuwa imetumiwa kwa uwezo wao kamili katika mgandamizo wa uhakika wa wingu.
Ili kushughulikia changamoto zilizotajwa hapo juu, tunatanguliza mbinu inayoongozwa na muktadha wa anga-muda kwa mgandamizo wa jiometri ya wingu usio na hasara. Kwanza tunagawanya mawingu ya uhakika katika tabaka za kitengo pamoja na mhimili mkuu. Kisha tunaunda hali ya utabiri kupitia algoriti ya muuzaji anayesafiri, kwa kutumia uunganisho wa anga. Hatimaye, mabaki yameandikwa katika mitiririko kidogo kwa kutumia kisimbaji cha hesabu kinachojirekebisha. Michango yetu kuu ni kama ifuatavyo.
1) Tunabuni- hali ya utabiri inayotumika kwa wingu la nukta ya ndani ya fremu na baina ya fremu, kupitia tatizo lililopanuliwa la muuzaji anayesafiri (TSP). Kwa kuongeza upunguzaji wa nafasi na wa muda wa mawingu ya uhakika, utabiri wa jiometri unaweza kutumia vyema uunganisho wa anga na kwa hivyo kuwezesha aina mbalimbali za matukio.
2) Tunawasilisha programu ya kusimba ya hesabu yenye usasishaji wa haraka wa muktadha, ambayo huchagua muktadha bora zaidi wa 3D kutoka kwa kamusi ya muktadha, na kukandamiza ongezeko la makadirio ya entropy. Kwa hivyo, huongeza ufanisi wa kukokotoa uwezekano wa usimbaji wa entropy na kutoa matokeo muhimu ya usimbuaji.
Sehemu iliyobaki ya karatasi hii imeundwa kama ifuatavyo. Sehemu ya 2 inatoa muhtasari wa kazi inayohusiana juu ya ukandamizaji wa jiometri ya wingu. Sehemu ya 3 inawasilisha kwanzaview ya mfumo uliopendekezwa. Kisha, njia iliyopendekezwa inaelezewa kwa undani. Matokeo ya majaribio na hitimisho yanawasilishwa katika Sehemu ya 4 na 5, mtawalia.

Kazi Zinazohusiana

Kumekuwa na algorithms nyingi za ukandamizaji wa jiometri ya wingu zilizopendekezwa kwenye fasihi. CAO na wengine. [8] na GRAZIOSI et al. [9] kufanya uchunguzi na muhtasari wa mbinu za sasa za ukandamizaji wa wingu, kwa kuzingatia teknolojia ya ukandamizaji wa mwelekeo wa anga na mifumo ya kusawazisha ya MPEG mtawalia. Tunatoa muhtasari mfupiview ya maendeleo ya hivi majuzi katika kategoria mbili: ukandamizaji wa wingu wa nukta moja na ukandamizaji wa wingu wa nukta nyingi.

1. Mfinyazo wa Wingu wa Uhakika Mmoja
   Mawingu yenye sura moja hutumiwa sana katika uchunguzi wa uhandisi, utamaduni wa kitamadunitage uhifadhi, mifumo ya taarifa za kijiografia, na matukio mengine. Octree ni muundo wa data unaotumiwa sana ili kuwakilisha vyema mawingu ya uhakika, ambayo yanaweza kubanwa kwa kurekodi taarifa kupitia nodi zinazokaliwa. HUANG et al. [10] pendekeza mbinu inayotegemea okta ambayo hugawanya wingu la uhakika katika vifundo huku nafasi zao zikiwakilishwa na kituo cha kijiometri cha kila kitengo. FAN et al. [11] kuboresha zaidi njia hii kwa kuanzisha uchanganuzi wa nguzo ili kutoa kiwango cha maelezo (LOD) daraja na kusimba katika mpangilio wa upana wa kwanza. Walakini, njia hizi zinaweza kusababisha upotoshaji kwa sababu ya kukadiria muundo wa asili wakati wa mchakato wa kurudia.
   Ili kushughulikia mapungufu haya, wasomi wameanzisha vipengele vya muundo wa kijiometri, kama vile- modeli ya uso wa pembe tatu [12], modeli ya uso sanifu[13 14], na al-gorithmu ya nguzo[15], kwa utabiri wa tabaka-tofauti na hesabu ya mabaki. . RENTE et al. [16] pendekeza dhana ya ukandamizaji wa tabaka unaoendelea ambao kwanza hutumia muundo wa oktree kwa usimbaji wa chembe-chembe na kisha kutumia kigeuzi cha grafu cha Fourier kwa ukandamizaji na uundaji upya wa maelezo ya wingu. Mnamo 2019, MPEG ilitoa teknolojia ya ukandamizaji wa wingu kulingana na jiometri (G-PCC) kwa mawingu ya nukta tuli na yanayobadilikabadilika, ambayo hutekelezwa kupitia urekebishaji wa uratibu, sauti, uchanganuzi wa muundo wa kijiometri, na usimbaji wa hesabu hatua kwa hatua[17].
   Kwa kuwa oktati fulani ndani ya okta inaweza kuwa na watu wachache au hata tupu, baadhi ya mbinu zimependekezwa ili kuboresha muundo wa mti kwa kupogoa nodi ndogo na kwa hivyo kuhifadhi mgao wa kumbukumbu. Kwa mfanoample, DRICOT et al. [18] pendekeza modi ya usimbaji ya moja kwa moja (IDCM) ya kusitisha kizigeu cha oktree kulingana na hali zilizobainishwa awali za uchanganuzi wa uchanganuzi, unaohusisha kupogoa muundo wa oktree ili kuokoa biti zilizogawiwa nodi za watoto. ZHANG na wengine. [19] pendekeza kugawanya nafasi ya wingu ya uhakika pamoja na vipengele vikuu na kurekebisha mbinu ya kugawanya kutoka kwa mti wa binary, quadtree na octree. Ikilinganishwa na ugawaji wa oktree wa kitamaduni, miundo mseto iliyotajwa hapo juu inaweza kupunguza kwa ufanisi idadi ya biti zinazotumiwa kuwakilisha pointi chache, kwa hivyo kuokoa nodi zinazohitaji kusimba. Hata hivyo, hali ngumu ya hyperparameter na uamuzi wa mode zinahitajika katika mchakato, na kufanya kuwa vigumu kukidhi mahitaji ya kukabiliana na kibinafsi na utata wa chini.
   Pamoja na mitandao ya kina ya neva inayopiga hatua kubwa katika ukandamizaji wa picha na video, watafiti wamegundua njia za kupunguza viwango vya biti kwa kutumia mwongozo wa awali wa juu na upungufu wa kujieleza kwa nafasi fiche wakati wa mchakato wa kubana. QUACH na wenzake. [20] na HUANG et al. [21] kupendekeza mbinu zinazojumuisha dhana hizi. GUARDA et al. unganisha mitandao ya neva ya ushawishi na visimbaji kiotomatiki ili kutumia upungufu kati ya sehemu zilizo karibu na kuboresha ubadilikaji wa usimbaji katika Kumb. [22]. Hivi majuzi, WANG et al. [23] pendekeza mbinu ya ukandamizaji wa nukta ya wingu kulingana na kisimbaji kiotomatiki tofauti, ambacho huboresha uwiano wa mbano kwa kujifunza hali ya juu na kupunguza matumizi ya kumbukumbu ya usimbaji wa hesabu. Mbinu zilizotajwa hapo juu hutumia visimbaji vya mtandao wa neva ili kunasa vekta iliyofichwa ya mpangilio wa juu wa wingu la uhakika, uwezekano wa muundo wa entropy, na uwezekano wa ukingo ambao unafaa zaidi, hivyo kupunguza matumizi ya kumbukumbu ya usimbaji wa hesabu. Kwa ujumla, utafiti juu ya ukandamizaji wa jiometri ya wingu yenye fremu moja umekomaa kiasi, lakini kuna changamoto mbili ambazo zimesalia. Uunganisho wa anga haujatumiwa ipasavyo, na mbinu nyingi hazionyeshi uunganisho wa data ya wingu kwa ukamilifu na kwa ufanisi. Kando na hilo, hesabu ya mfano wa uwezekano wa usimbaji wa entropy inaonekana ndefu na ngumu kwa sababu ya idadi kubwa ya miktadha.
2. Mfinyazo wa Wingu wa Uhakika wa Multi-Frame
   Mawingu yenye fremu nyingi hutumika sana katika matukio kama vile uwasilishaji wa telefoni wa 3D wa wakati halisi, Uhalisia Pepe shirikishi, 3D bila malipo. viewutangazaji wa uhakika na kuendesha gari kiotomatiki. Tofauti na ukandamizaji wa wingu wa nukta moja, ukandamizaji wa wingu wa sehemu nyingi huweka kipaumbele matumizi ya uwiano wa wakati, pamoja na makadirio ya mwendo na fidia. Mbinu zilizopo za ukandamizaji wa wingu zenye sura nyingi zinaweza kugawanywa katika vikundi viwili: makadirio ya 2D na upambaji wa 3D.
   Uga wa ukandamizaji wa picha na video ni mkubwa na umechunguzwa vyema katika miongo michache iliyopita. Algoriti mbalimbali hubadilisha mawingu ya nukta kuwa picha na kisha kuzikandamiza moja kwa moja na FFmpeg na H. 265 encoders, n.k. AINALA et al[24] huanzisha makadirio ya kawaida ya modi ya usimbuaji ambayo husimba sifa za jiometri na rangi kupitia utambazaji wa raster kwenye ndege. . Hata hivyo, njia hii husababisha mabadiliko katika umbo lengwa wakati wa mchakato wa kuchora ramani, na kufanya utabiri sahihi kuwa mgumu. Kwa hiyo, SCHWARZ et al. [25] na SEVOM et al. [26] pendekeza makadirio ya sayari yaliyozungushwa, makadirio ya mchemraba, na mbinu za makadirio kulingana na viraka ili kubadilisha mawingu ya uhakika hadi video za P2, mtawalia. Kwa kuweka makadirio sawa katika fremu zilizo karibu katika eneo moja katika picha zilizo karibu, kikandamizaji cha video kinaweza kuondoa kikamilifu uwiano wa muda. Katika Kumb. [27], utabiri wa baina ya jiometri unafanywa kupitia TSP, ambayo hukokotoa mawasiliano ya moja kwa moja ya vizuizi vya ndani vilivyo karibu kwa kutafuta kizuizi chenye thamani ya wastani ya karibu zaidi. MPEG ilitoa teknolojia ya ukandamizaji wa wingu ya msingi wa video (V-PCC) kwa mawingu ya uhakika mnamo 2019[28]. Mfumo huu hugawanya wingu la sehemu ya ingizo katika vizuizi vidogo vilivyo na vekta za kawaida sawa na nafasi inayoendelea, kisha huzibadilisha hadi kwenye uso uliopangwa kupitia mchemraba ili kurekodi picha ya kumiliki na maelezo ya usaidizi. Picha zote zinazotokana zinabanwa na kodeki za video zilizokomaa, na mitiririko yote kidogo hukusanywa kuwa towe moja file. Majaribio mengine yamefanywa ili kuboresha ufanisi wa njia hizi. COSTA et al. [29] tumia mikakati kadhaa mipya ya ufungashaji viraka kutoka kwa mtazamo wa uboreshaji wa algoriti ya ufungashaji, viungo vya ufungashaji wa data, upangaji unaohusiana, na viashirio vya uwekaji nafasi. Zaidi ya hayo, PARK et al. [30] tengeneza mbinu ya upakiaji inayoweza kubadilika ya data ambayo inapanga kulingana na fremu zilizo karibu katika kundi moja kulingana na mfanano wa muundo bila kuathiri utendakazi wa mtiririko wa V-PCC. Kwa sababu ya upotezaji wa habari usioepukika unaosababishwa na makadirio ya wingu la uhakika, wasomi wamebuni mbinu bora za kubana mfuatano wa wingu wa nukta wa fremu zinazofuatana kwa kutumia teknolojia ya fidia ya mwendo kulingana na nafasi ya 3D. KAMMERL et al. [31] pendekeza mbinu ya usimbaji wa kijiometri kulingana na okta, ambayo hufanikisha ufanisi wa juu wa ukandamizaji kwa kutekeleza tofauti za kipekee za AU (XOR) kati ya fremu zilizo karibu. Mbinu hii haijatumiwa tu katika Maktaba maarufu ya Wingu la Point (PCL) [32] lakini pia imetumika sana kwa utafiti zaidi wa algoriti. Mbinu nyinginezo za mwingiliano hubadilisha tatizo la ukadiriaji wa mwendo wa 3D kuwa tatizo la kulinganisha vipengele[33] au kutumia maelezo ya kijiometri yaliyoundwa upya[34] kutabiri vekta za mwendo na kutambua uhusiano unaolingana kati ya viunzi vilivyo karibu kwa usahihi. Tafiti nyingi za hivi majuzi[35 36] zimeonyesha kuwa mfinyazo wa video uliojifunza hutoa utendakazi bora wa upotoshaji wa viwango dhidi ya zile za kitamaduni, na kuleta umuhimu mkubwa wa marejeleo ili kuelekeza mfinyazo wa wingu. ZHAO et al. [37] anzisha mtandao wa ubashiri wa pande mbili za fremu ili kufanya ubashiri wa kati ya fremu na kuleta utumiaji mzuri wa habari muhimu katika vipimo vya anga na vya muda. KAYA et al. [38] tengeneza dhana mpya ya kusimba vipengele vya kijiometri vya mfuatano wa nukta mnene wa wingu, kuboresha CNN kwa kukadiria usambazaji wa usimbaji ili kutambua mgandamizo usio na hasara wa mawingu ya uhakika.
   Licha ya maendeleo katika teknolojia ya usimbaji mbano wa mifano ya wingu yenye sura nyingi, matatizo mawili yanaendelea. Mbinu zilizopo za kubana kwa wingu za nukta nyingi zinategemea hasa usimbaji wa video na fidia ya mwendo, ambayo bila shaka inahusisha upotevu wa maelezo au upotoshaji unaosababishwa na upangaji ramani na uzuiaji wa ukingo wa kuzuia. Kwa kuongeza, usimbaji tabiri unaonyesha utumiaji wa chini kwa sababu ya kutofautiana kwa jiometri ya wingu ya sehemu ya kati ya fremu. Mpangilio dhahiri wa pointi kati ya fremu na kelele inayoweza kuepukika huongeza ugumu wa kutumia vyema usimbaji wa ubashiri katika mbano kati ya fremu.

Mbinu ya Mgandamizo wa Wingu wa Uwekaji wa Muktadha wa Muda wa Spatio-Muda Unaoongozwa

Zaidiview
Mtazamo wa jumla wa algoriti yetu inayoongozwa na muktadha wa muda unaonyeshwa kwenye Mchoro 1. Kwanza, tunachakata mapema wingu la sehemu ya ingizo kwa kutumia sauti na ubadilishaji wa vipimo. Kisha, wingu la uhakika limegawanywa katika tabaka zilizokatwa za unene wa kitengo kwenye mhimili mkuu. Kisha, tunatengeneza hali ya utabiri ambayo inatumia kikamilifu maelezo ya muda na ya anga katika fremu ya ndani na kati ya fremu. Tunakokotoa njia fupi zaidi ya pointi za tabaka za marejeleo (R-tabaka) kupitia algoriti za wauzaji wanaosafiri, na matokeo ya safu-R kisha hutumika kutabiri anga kwa muda na kusimba mawingu mengine ya uhakika, yaani tabaka zilizotabiriwa (P-safu). ) Hatimaye, algoriti zilizoboreshwa za usimbaji za entropy hupitishwa ili kupata binary iliyobanwa file.

Kitengo cha Kitaaluma chenye Misingi ya Picha

1. Usindikaji wa awali
   Moduli ya uchakataji wa awali inajumuisha uboreshaji wa sauti na ugeuzaji wa kiwango, kwa uwekaji faharasa bora wa kila nukta fulani. Katika voxelization, tunagawanya nafasi katika cubes ya ukubwa N, ambayo inalingana na azimio halisi la wingu la uhakika. Kila nukta imepewa voxel ya kipekee kulingana na nafasi yake. Voxel imerekodiwa kama 1; ikiwa inakaliwa vyema, ni 0 vinginevyo. Ubadilishaji wa mizani unaweza kupunguza uchache kwa mgandamizo bora kwa kusogeza wingu la uhakika, ambapo umbali kati ya pointi unapungua. Tunakusanya viwianishi vya uhakika vya wingu ( x, y, z) kwa kutumia kipengele cha kuongeza s, yaani,
   Ili kuhakikisha mgandamizo usio na hasara, tunahitaji kuhakikisha kwamba kipengele cha kuongeza hakiwezi kusababisha upotevu wa jiometri na kinahitaji kurekodiwa upya katika kichwa. file.
2. Mgawanyiko wa safu iliyokatwa
   Moduli hii inafanya kazi kwa kugawanya wingu la nukta ya 3D kwenye moja ya shoka zake, na kuunda safu kadhaa zilizokatwa vipande vipande na maelezo yaliyochukuliwa na yasiyokaliwa tu ambayo yanaweza kubanwa zaidi kwa kutumia kisimbaji cha ubashiri na kisimba cha hesabu. Kitendaji kinafafanuliwa kama:
   ambapo G inarejelea sehemu ya pembejeo ya kuratibu matrix ya wingu, mhimili hurejelea kipimo kilichochaguliwa, na S (a, b) ni kipande cha 2D kinachotolewa kwa kila safu. Kwa ujumla, tunafanya majaribio kwenye idadi kubwa ya mfuatano wa majaribio, na matokeo yanapendekeza kwamba mgawanyiko kwenye mhimili mrefu zaidi wa utofauti wa anga za wingu huleta kasi ya chini zaidi, yaani.
3. Kiwango cha chini cha uchimbaji wa kisanduku kinachofunga
   Katika hali nyingi, vokseli zinazokaliwa kwa kawaida haziepukiki na huzidi kwa kiasi kikubwa sauti zinazokaliwa. Kwa hivyo, kuchakata na kusimba aina zote mbili za vokseli kwa wakati mmoja hulemea ugumu wa kukokotoa na kasi ya usimbaji ya algorithm ya mbano. Kwa hivyo, tunapitisha kisanduku cha kufunga kilichoelekezwa (OBB) [39] ili kukokotoa kisanduku cha mipaka cha chini kabisa kwa kila safu iliyokatwa, kuhakikisha kuwa maelekezo ya visanduku vya kufunga yanalingana katika safu zote. Katika uchakataji unaofuata, ni vokseli tu zilizo ndani ya mstatili uliowekewa vikwazo ndizo zinazobanwa.

Usimbaji Ubashiri Unaoongozwa na Muktadha wa Nafasi

Kusudi la usimbaji wa utabiri unaoongozwa na muktadha wa anga ni kusimba alama zote kwa safu. Kwa msukumo wa TSP, tunaunda hali ya kutabiri ili kuchunguza maagizo na uwiano unaowezekana ndani ya kila safu iliyokatwa. Moduli hii ina kizigeu na hesabu ya njia fupi zaidi.
Mara ya kwanza, tunagawanya tabaka zilizokatwa na kuamua safu ya R na R-tabaka kwa kila kikundi. Tunapitia safu ya wingu ya uhakika kwa safu pamoja na mhimili uliochaguliwa. Wakati urefu wa mwelekeo kuu wa kisanduku cha chini cha kufunga kati ya tabaka za karibu hutofautiana na urefu wa kitengo maalum, hurekodiwa kama kikundi sawa. Vinginevyo, inatumika kama safu ya marejeleo ya kikundi kinachofuata, na kila wingu la nukta kwenye kikundi kifuatacho hutumia njia fupi sawa. Katika karatasi hii, tunaweka safu ya kwanza ya kila kikundi kama safu-R, na zingine kama safu za P. Pia tunafanya majaribio kwenye idadi kubwa ya vipimo na tunapendekeza kuweka kigezo hiki kilichobainishwa kama vitengo 3 ili kupata mbano bora zaidi.
Baadaye, tunafanya hesabu fupi ya njia kwenye safu-R na kurekodi mabaki ya Wachezaji. Kulingana na udhibiti wa usambazaji wa wingu la uhakika la kila safu ya kipande, tunapanga vyema mawingu ya nukta yasiyo ya kawaida kwa kila safu ya kipande kulingana na algoriti ya TSP. Hii inaturuhusu kukokotoa kwa ufanisi njia fupi zaidi hadi kwenye wingu la uhakika la safu-R, na kisha kurekodi mabaki ya tabaka zinazolingana za utabiri. Algorithm 1 inaonyesha msimbo wa uwongo wa utaratibu wa kutabiri.

Kwanza, tunafafanua sheria ya hesabu ya umbali kati ya pointi katika eneo la ndani na kuanzisha hali ya njia na hatua iliyochaguliwa kwa nasibu pc1. Katika kila marudio, wakati wowote pci ya nukta mpya inapoongezwa, kibali hicho husasishwa kwa nguvu kupitia njia ya mlingano wa mpito wa serikali (P - i, i) hadi pointi zote zilizoongezwa zirekodiwe katika P kwa mpangilio wa njia fupi zaidi. Utaratibu huu unarekebishwa hatua kwa hatua kulingana na kigezo cha umbali mdogo. Baada ya marudio yote kukamilika kwa njia fupi zaidi, tunahesabu min dist(pci, pcj ) katika kila safu-R, na urudishe jedwali fupi la rekodi ya njia ya mawingu ya uhakika katika kila safu-R. Kwa ukandamizaji zaidi, tunahesabu kupotoka kwa tabaka za P kutoka kwa njia fupi zaidi ya safu-R ndani ya kundi moja na kuzirekodi kama mabaki ya utabiri. Hatimaye, njia fupi zaidi ya Rlayer na mabaki ya kila kikundi hutolewa na kupitishwa kwa kisimbaji cha entropy ili kubana mabaki ya utabiri zaidi.

Usimbaji Ubashiri Unaoongozwa na Muktadha wa Muda wa Spatio
Hali ya ubashiri inayoongozwa na muktadha wa anga husimba
mawingu ya sehemu ya fremu moja mmoja mmoja. Hata hivyo, kutumia usimbaji anga kwa kila wingu la nukta moja ya fremu moja kando kunaweza kukosa fursa zilizofichuliwa na uwiano wa muda kwenye wingu la nukta nyingi. Kwa kuzingatia kwamba wingu la nukta zenye fremu nyingi hushiriki sehemu kubwa za mwingiliano, tunazingatia kutumia upunguzaji wa muda ili kuongeza ufanisi wa mgandamizo. Kwa hivyo, kulingana na hali inayopendekezwa ya utabiri unaoongozwa na muktadha wa anga, tunaweza kubana wingu la nukta nyingi kwa kutambua mawasiliano kati ya safu zilizo karibu kwenye fremu.

1. Ugawaji wa sura ya kati
   Ili kuimarisha ufanisi wa hali ya ubashiri baina ya fremu, ni muhimu kuhakikisha ulinganifu wa kutosha kati ya safu za adja⁃cent za fremu. Kwa hivyo, tunahitaji kugawanya vikundi kati ya fremu zilizo karibu na kubaini safu-R na safu-P kwenye fremu. Kwa kukadiria njia fupi zaidi ya safu-P kulingana na njia fupi zaidi ya safu-R, tunarekodi mabaki ya utabiri na kuyakandamiza zaidi kupitia kisimbaji cha entropy. Algorithm 2 inaonyesha pseudocode ya kizigeu cha interframe.
   Kulingana na upangaji wa mwelekeo wa tabaka zilizokatwa, tunatambua ugawaji mbaya na ugawaji mzuri mfululizo. Kwa ugawaji mbaya, tunapanga tabaka zilizokatwa za kila sura kulingana na kuratibu zinazofanana na axes za mgawanyiko, kutoka ndogo hadi kubwa. Kwa hivyo, kila safu ya kipande cha kila fremu ina nambari ya safu ya kipekee, ambayo inaturuhusu kugawanya safu za vipande kwa nambari sawa kati ya fremu zilizo karibu. Baadaye, tunahesabu tofauti kati ya urefu wa mhimili mkuu wa masanduku ya chini ya mipaka ya tabaka zilizo karibu na nambari sawa. Ikiwa thamani hii ni chini ya au sawa na kitengo cha urefu maalum, tabaka zitagawanywa katika kundi moja. Vinginevyo, tunalinganisha tofauti katika urefu wa mhimili wa mwelekeo kuu wa kisanduku cha chini kinachofunga kwenye safu inayolingana ya sura iliyo karibu na safu maalum kabla na baada ya nambari kwenye sura iliyo karibu. Safu iliyo na tofauti ndogo zaidi hugawanywa katika kundi moja. Hii inahakikisha ugawaji mzuri kati ya tabaka zilizo karibu, na ili kutambua ugawaji mzuri wa uhusiano wa karibu.
2. Hali ya ubashiri inayoongozwa na muktadha wa muda wa anga
   Kulingana na kizigeu, tunatumia na kupanua hali ya utabiri iliyotajwa katika Sehemu ya 3.3. Tunajumuisha muktadha wa fremu katika mchakato, kumaanisha kuwa safu ya kwanza ya kila kikundi, ambayo hutumika kama safu-R, inaweza isitoe matokeo bora zaidi ya utabiri. Ili kuchunguza kikamilifu uhusiano unaowezekana kati ya tabaka zilizo karibu, tunahitaji kufichua hali bora ya utabiri.
   Kwanza, tunakokotoa mabaki ya utabiri kwa kila safu iliyokatwa katika kikundi cha sasa inapotumiwa kama safu-R. Kwa kulinganisha mabaki ya utabiri katika hali zote, tunachagua safu-R yenye thamani ndogo kabisa ya mabaki kama hali bora ya utabiri. Kwa hesabu ya njia fupi ya safu-R, tunatumia algoriti ya muuzaji anayesafiri kukokotoa njia fupi zaidi ya safu-R chini ya hali bora ya utabiri. Zaidi ya hayo, tunakokotoa mabaki ya utabiri kwa kila kikundi chini ya njia zao bora za utabiri. Pia tunarekodi urefu wa kukaa na maelezo ya safu-R ya kila kikundi kwa ukandamizaji zaidi katika usindikaji unaofuata. Katika operesheni ya ufuatiliaji, tunatumia usimbaji wa hesabu kulingana na uteuzi bora wa muktadha kwa maelezo yaliyo hapo juu ili kukamilisha mchakato mzima wa algoriti ya mgandamizo wa jiometri ya wingu yenye fremu nyingi.

Usimbaji wa Hesabu Kulingana na Kamusi ya Muktadha
Kiasi kikubwa cha muktadha katika wingu la uhakika hulemea kwa kiasi kikubwa mpango wa mbano wa jumla kulingana na uchangamano wa uwekaji usimbaji wa hesabu. Tunaboresha usimbaji wa hesabu kutoka kwa moduli mbili zifuatazo. 1) Tunaweka kamusi ya muktadha, na kuchagua na kusasisha thamani mojawapo ya kimataifa kulingana na makadirio ya entropy, na kisha 2) tunapitisha visimbaji vinavyobadilika ili kukokotoa mipaka ya juu na ya chini ya uwezekano.

1. Muktadha ujenzi wa kamusi
2. Tunaunda kamusi ya muktadha ambayo inawakilisha foleni mara tatu, inayojumuisha viwianishi vya wingu la uhakika kwenye kila safu iliyokatwa na uwakilishi kamili wa muktadha wake usio tupu. Kwa hivyo, tunahusisha vokseli zilizomo kwenye wingu la uhakika na kisanduku cha chini kabisa cha kuweka kila safu na muktadha wake usio tupu. Ili kuonyesha ujenzi wa safu ya foleni tatu ya kamusi ya muktadha kwa uwazi, tunatoa maelezo ya angavu kwenye Mchoro 2. Kwa mraba mbili zilizotiwa kivuli kwenye Mchoro 2, nafasi za ramani za muktadha tu pc1 na pc2 zinazingatiwa. Mchango wa muktadha kwenye mhimili wa x na mhimili wa y umerekodiwa kwa foleni mbili za QX - na QY - mtawalia. Kwa hivyo kamusi ya muktadha ina QX - na QY -. Vipengele vya foleni vilivyo na viwianishi sawa vimeunganishwa katika sehemu tatu, uwakilishi kamili wa muktadha ambao unakokotolewa kama jumla ya michango ya muktadha wa sehemu tatu zilizounganishwa.
   Kwa hivyo, muktadha wa kila vokseli unaweza kukokotwa kama jumla ya michango huru ya vokseli inayokaliwa katika kamusi yake ya muktadha. Muundo huu husaidia kubainisha ikiwa voxel inapaswa kuongezwa kwenye kamusi ya muktadha bila utafutaji wa matriki unaochosha, na hivyo kusababisha kupungua kwa utata wa ukokotoaji na muda wa utekelezaji.
3. Hesabu ya uwezekano
   Ili kukokotoa uwezekano wa entropi, urefu wa mfuatano na muktadha wa vokseli za sehemu zake lazima zizingatiwe. Katika sehemu hii, tunatengeneza programu ya kusimba ambayo inakadiria kwanza mipaka ya juu na ya chini ya uwezekano limbikizi wa kila kikundi kutoka kwa kamusi ya muktadha, na kisha kuisimbua baadaye. Kwanza kabisa, tunaunda mti wa binary kulingana na mfano wa mnyororo wa Markov. Kwa kuvuka ukaaji wa vokseli, tunaweka thamani za 1 na 0 kwa vokseli zilizokaliwa na tupu, mtawalia, na kukokotoa uwezekano kulingana na muundo wa mti. Kuanzia kwenye nodi ya mizizi, wakati voxel inakaliwa, tunarekodi nodi ya mtoto wa kushoto kama 1. Vinginevyo, tunaweka alama kwenye nodi ya mtoto ya kulia kama 0 na kuendelea hadi hatua inayofuata ya hukumu na mgawanyiko. Fomula ya hesabu ya uwezekano wa kukimbia wa vokseli zilizochukuliwa inaweza kupatikana katika Eq. (4).

Kwa urefu wa kukimbia chini ya au sawa na n, kunaweza kuwa na 2n ya nodi za miti zinazowakilisha hali ya ukaaji wa vokseli. Kwa hivyo, uwezekano wa voxel yoyote inayokaliwa inawakilishwa na uwezekano wa pamoja wa kuvuka majimbo yote kuanzia kwenye mzizi na kuishia kwenye nodi yoyote isiyo na mtoto ya mti. Kulingana na Eq. (4), ili kutekeleza usimbaji wa hesabu juu ya ukaliaji wa mfuatano wa voxel, tunahitaji limbikizo la uwezekano wa juu na chini wa mfuatano, kama inavyoonyeshwa katika Eq. (5).

Kwa kutumia mbinu hii, tunaweza kutumia sifa zinazoweza kubadilika za usimbaji wa hesabu kurekebisha thamani ya ukadiriaji wa uwezekano wa kila alama kulingana na muundo wa ukadiriaji wa uwezekano ulioboreshwa na marudio ya kila alama katika mfuatano wa sasa wa alama. Hii huturuhusu kukokotoa mipaka ya juu na ya chini ya uwezekano limbikizi wa vokseli zilizochukuliwa na kukamilisha mchakato wa usimbaji.

Jaribio

Maelezo ya Utekelezaji

1. Seti ya data. Ili kuthibitisha utendakazi wa mbinu yetu iliyopendekezwa, majaribio ya kina yalifanywa kwenye seti za data za wingu zenye pointi 16 ambazo zinaweza kupakuliwa kutoka kwa Kumb. [40], kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 3, ambamo Mtini. 3(a)– 3(l) ni picha zenye ncha mnene, na Mtini. 3(m) - 3(p) ni usanifu wenye pointi chache. Tini. 3(a) - 3(h) ni misururu ya data ya wingu yenye sauti ya voxelized ya maazimio mawili ya anga yaliyopatikana kutoka kwa Microsoft. Tini. 3(i)– 3(l) huchaguliwa kutoka kwa mifuatano ya data ya wingu yenye sauti 8i. Mawingu ya sehemu kubwa yaliyosalia kwenye Mtini. 3(k)– 3(p) ni seti tuli za facade na usanifu.
2. Vipimo vya tathmini. Utendaji wa njia iliyopendekezwa inatathminiwa kwa suala la biti kwa nukta (BPP). BPP inarejelea jumla ya biti zinazochukuliwa na maelezo ya kuratibu yaliyoambatanishwa na uhakika. Thamani ya chini, utendaji bora zaidi. ambapo Sizedig inawakilisha idadi ya biti zinazochukuliwa na maelezo ya kuratibu ya data ya wingu ya uhakika, na k inarejelea idadi ya pointi katika wingu la uhakika.
3. Vigezo. Sisi hasa tunalinganisha mbinu yetu na algoriti zingine za msingi, ikiwa ni pamoja na: PCL-PCC: ukandamizaji wa msingi wa octree katika PCL; G-PCC (muundo wa majaribio ya vificho vya MPEG) na interEM (muundo wa majaribio ya vikodi baina ya MPEG) hulenga mgandamizo wa wingu wa fremu moja na nukta nyingi kwa mtiririko huo; Silhouette 3D (S3D)[41] na Silhouette 4D (S4D)[42] inalenga fremu moja na mgandamizo wa wingu wa nukta nyingi, mtawalia.
   Kwa PCL, tunatumia mbinu ya kubana kwa wingu ya nukta octree katika PCL-v1.8.1 kwa ukandamizaji wa jiometri pekee. Tunaweka vigezo vya azimio la octree kutoka kwa usahihi wa uhakika na azimio la voxel. Kwa G-PCC (TM13-v11.0), tunachagua jiometri isiyo na hasara -hali ya sifa zisizo na hasara katika hali ya utabiri wa octree, na kuacha vigezo kama chaguomsingi. Kwa interEM (tmc3v3.0), tunatumia matokeo ya majaribio chini ya jiometri isiyo na hasara na hali ya sifa zisizo na hasara kama ulinganisho[43]. Kwa S3D
   na S4D, tunafuata hali na vigezo chaguo-msingi.
4. Vifaa. Algorithm inayopendekezwa inatekelezwa katika Matlab na C++ kwa kutumia baadhi ya vipengele vya PCL-v1.8.1. Majaribio yote yamejaribiwa kwenye kompyuta ya mkononi yenye Intel Core i7- 8750 CPU @2.20 GHz yenye kumbukumbu ya GB 8.

Matokeo ya Mfinyazo wa Wingu wa Fremu Moja

1. Matokeo ya mfinyizo wa picha za mfuatano wa data ya wingu mnene
   Jedwali la 1 linaonyesha utendakazi wa algoriti zetu za mgandamizo wa jiometri ya wingu zinazoongozwa na muktadha wa anga ambazo hazina hasara ikilinganishwa na mbinu za PCL-PCC, G-PCC na S3D kwenye picha za mfuatano wa data ya wingu mnene. Inaweza kuonekana kutoka kwa Jedwali la 1 kwamba kwa wingu zote za uhakika za mlolongo sawa, njia iliyopendekezwa inafanikisha BPP ya chini ya ukandamizaji ikilinganishwa na mbinu nyingine. Algorithm yetu inatoa wastani wa faida kutoka -1.56% hadi -0.02% dhidi ya S3D, na faida kutoka -10.62% hadi -1.45% dhidi ya G-PCC. Inaonyesha advan dhahiri zaiditage, yaani, faida za utendakazi wa mgandamizo wa algoriti inayopendekezwa ni kati ya -10.62% hadi -1.45%; Kwa PCL-PCC, algoriti inayopendekezwa inaonyesha faida iliyoongezeka karibu maradufu kwenye mifuatano yote, kuanzia -154.43% hadi -85.39%.
2. Matokeo ya mbano ya data ya wingu ya sehemu ndogo ya kiwango kikubwa
   Kwa sababu S3D haiwezi kufanya kazi katika kesi hii, tunalinganisha tu algoriti yetu ya mgandamizo wa wingu ya pointi ya jiometri isiyo na hasara inayoongozwa na muktadha wa anga na mbinu za PCL-PCC na G-PCC kwenye data ya wingu ya sehemu ndogo ndogo. Tena, algoriti yetu inapata utendakazi mkubwa kwa G-PCC na PCL-PCC, kama inavyoonyeshwa katika Jedwali 1. Matokeo yameonyesha kuwa wastani wa faida za BPP kuanzia -8.84% hadi -4.35% zimepatikana ikilinganishwa na G-PCC. Kwa PCL- PCC, algorithm yetu inayopendekezwa inaonyesha advan dhahiri zaiditages, yenye faida kuanzia -34.69% hadi -23.94%.
3. Muhtasari
   Ili kutoa ulinganisho unaoeleweka zaidi wa matokeo ya mbano ya nukta moja ya fremu, Jedwali la 2 linaonyesha matokeo ya wastani kati ya mbinu yetu ya kubana inayoongozwa na muktadha wa anga na mbinu zingine za kiwango cha juu zaidi. Ikilinganishwa na S3D, mbinu yetu inayopendekezwa inaonyesha faida ya wastani kuanzia - 0.58% hadi -3.43%. Kuhusu G-PCC na PCL-PCC, faida ya wastani hufikia angalau - 3.43% na -95.03% mtawalia. Uchanganuzi wa majaribio unaonyesha kuwa mbinu yetu ya kubana inayoongozwa na anga inazidi S3D ya sasa, G-PCC na PCL-PCC kwa ukingo mkubwa. Kwa hivyo, inaweza kukidhi mahitaji ya mbano isiyo na hasara ya jiometri ya wingu ya uhakika kwa aina mbalimbali za eneo, kwa mfano, usambazaji mnene au mdogo, na ufanisi wa mbinu yetu hubakia kila wakati.
4. Matokeo ya Mfinyazo wa Wingu wa Pointi zenye fremu nyingi
   Tunatathmini algoriti yetu inayopendekezwa ya ukandamizaji wa jiometri ya wingu inayoongozwa na muktadha wa muda wa anga dhidi ya kanuni za mbano zilizopo kama vile S4D, PCL-PCC, G-PCC na interEM. Picha tu za mfuatano wa data ya nukta mnene ndizo zinazotumiwa katika jaribio hili. Matokeo yanaonyeshwa katika.

Jedwali 1. Ulinganisho wa BPP wa algoriti yetu ya kubana inayoongozwa na muktadha wa anga na mbinu za kimsingi.

Jedwali 2. BPP kulinganisha na algoriti za hali ya juu kwenye data ya wingu yenye fremu moja.

Jedwali 3. Kama tunavyoona, baada ya uboreshaji katika hali ya utabiri na usimbaji wa hesabu, algoriti inayopendekezwa inaonyesha ubora kwenye mfuatano wote wa majaribio. Hasa, ikilinganishwa na interEM na G-PCC, algoriti inayopendekezwa inaonyesha mafanikio makubwa kuanzia -51.94% hadi -17.13% na -46.62% hadi -5.7%, mtawalia. Ikilinganishwa na S4D, algoriti inayopendekezwa inaonyesha uboreshaji thabiti kuanzia -12.18% hadi -0.33%. Kuhusu PCL-PCC, algoriti yetu inayopendekezwa imepungua karibu nusu ya mfuatano wote wa majaribio.
Zaidi ya hayo, tunatoa muhtasari wa matokeo ya mbano na mafanikio ya mbinu iliyopendekezwa kwenye mfuatano wa data ya wingu wa sehemu mnene wa picha, iliyoorodheshwa katika Jedwali la 4. Kwa wastani, inatoa faida kati ya -11.5% na -2.59% ikilinganishwa na wingu la nukta inayoongozwa na muktadha wa anga. algorithm ya ukandamizaji wa jiometri iliyopendekezwa hapo awali. Zaidi ya hayo, inaonyesha faida ya wastani ya juu zaidi ya - 19% ikilinganishwa na G-PCC na imepata faida ya wastani ya usimbaji ya -24.55% ikilinganishwa na interEM. Zaidi ya hayo, ikilinganishwa na S3D na S4D, inapata zaidi ya -6.11% na -3.64% kwa wastani mtawalia. Uchanganuzi wa jumla wa majaribio unaonyesha kuwa mbinu ya kubana kwa wingu inayoongozwa na muktadha wa anga inaweza kutumia kikamilifu upatanishi wa anga na wa muda wa tabaka zilizo karibu ndani ya fremu za ndani na baina ya fremu. Pia tunaboresha uteuzi wa muktadha wa kimataifa na muundo wa uwezekano wa kisimbaji cha hesabu ili kupata kasi ndogo ya biti. Mbinu inayopendekezwa inapita utendakazi wa algoriti za hali ya juu, ili kukidhi mahitaji ya jiometria ya uhakika ya ukandamizaji usio na hasara katika hali za utumizi wa midia anuwai kama vile picha zinazobadilika.

Jedwali 3. Ulinganisho wa bit-per-point wa algoriti yetu ya kubana inayoongozwa na muktadha wa anga-muda na mbinu za kimsingi.

Jedwali 4. Ulinganisho kidogo kwa kila nukta na algoriti za hali ya juu kwenye data ya wingu yenye fremu nyingi.

Utafiti wa Uondoaji
Tunafanya tafiti za uondoaji kwenye usimbaji unaotabirika juu ya mfuatano wa data ya wingu wa voxelized ya 8i ya mwili mzima ili kuonyesha ufanisi wa kizigeu. Inaweza kuonekana kutoka kwa Jedwali la 5 kwamba uboreshaji unaonyesha faida thabiti ya -70% kwenye mgandamizo wa wingu wa nukta nyingi na - 60% kwenye mgandamizo wa wingu wa nukta moja dhidi ya usimbaji ubashiri usiogawanyika.
Kisha, tunafanya jaribio la uondoaji kwenye usimbaji wa hesabu ili kuonyesha ufanisi wa kamusi ya muktadha. Kama inavyoonyeshwa katika Jedwali la 6, uboreshaji thabiti wa −33% kwenye mgandamizo wa wingu wa sehemu nyingi za fremu nyingi na ule wa −41% kwenye mgandamizo wa wingu wa nukta moja dhidi ya usimbaji wa hesabu bila kamusi ya muktadha huzingatiwa katika mbinu yetu.

Matumizi ya Muda
Tunajaribu matumizi ya wakati ili kutathmini utata wa algorithm na kulinganisha mbinu zilizopendekezwa na zingine. Utata wa algorithm huchanganuliwa na visimbaji na visimbaji kwa kujitegemea, vilivyoorodheshwa katika Jedwali la 7. Kama tunavyoona, G-PCC, interEM na PCL-PCC zinaweza kufikia muda wa usimbaji wa chini ya s 10 na muda wa kusimbua wa chini ya sekunde 5 kwa data ya wingu yenye wingu mnene. Pia hufanya vyema katika data ya wingu ya sehemu ndogo ya kiwango kikubwa ikilinganishwa na zingine. Algoriti zetu zinazopendekezwa huchukua takriban s 60 na 15 kusimba na kusimbua msururu wa picha wima, hata zaidi kwenye data ya wingu ya uso na sehemu ya usanifu. Kuna ubadilishanaji kati ya bitrate na kasi ya mgandamizo. Ikilinganishwa na S3D na S4D, ambayo huchukua mamia ya sekunde kusimba, mbinu yetu inayotumia muda inaweza kuonyesha ubora.
Kwa muhtasari, matumizi ya wakati wa mbinu zetu zinazopendekezwa ni za kati kati ya algoriti zote ikilinganishwa lakini bado ni muhimu ili kuboreshwa zaidi.

Hitimisho

Katika karatasi hii, tunapendekeza mbinu inayoongozwa na muktadha wa anga kwa sehemu isiyo na hasara ya jiometri ya wingu. Tunazingatia wingu la nukta iliyokatwa ya unene wa kitengo kama kitengo cha ingizo na kutumia modi ya kubashiri ya jiometri ya usimbaji kulingana na algoriti ya muuzaji anayesafiri, ambayo inatumika kwa fremu ya ndani na kati ya fremu. Zaidi ya hayo, tunatumia kikamilifu maelezo ya muktadha wa kimataifa na kisimbaji cha hesabu kinachoweza kubadilika kulingana na sasisho la haraka la muktadha ili kufikia matokeo ya mbano na mtengano usio na hasara ya mawingu ya uhakika. Matokeo ya majaribio yanaonyesha ufanisi wa mbinu zetu na ubora wake kuliko masomo ya awali. Kwa kazi ya baadaye, tunapanga kusoma zaidi utata wa jumla wa algoriti, kwa kupunguza uchangamano wa algorithm ili kufikia kasi ya mbano wa kasi na matokeo ya mbano ya kiwango cha chini. Kasi ya chini ya biti na mbinu inayotumika kwa wakati halisi/ucheleweshaji wa chini inahitajika sana katika aina mbalimbali za matukio.

Marejeleo

1. MI XX, YANG BS, DONG Z, et al. Uchimbaji wa kiotomatiki wa mpaka wa barabara ya 3D na uwekaji vekta kwa kutumia mawingu ya uhakika ya MLS [J]. Shughuli za IEEE kwenye mifumo ya uchukuzi mahiri, 2022, 23(6): 5287 - 5297. DOI: 10.1109/ TITS.2021.3052882
2. DONG Z, LIANG FX, YANG BS, et al. Usajili wa mawingu ya kiwango kikubwa cha kichanganuzi cha leza duniani: a review na alama [J]. Jarida la ISPRS la upigaji picha na kutambua kwa mbali, 2020, 163: 327– 342. DOI: 10.1016/j.isprsjprs.2020.03.013
3. GRAZIOSI D, NAKAGAMI O, KUMA S, et al. Juuview ya shughuli zinazoendelea za usanifishaji wa ukandamizaji wa wingu: kulingana na video (V-PCC) na msingi wa jiometri (G-PCC) [J]. Shughuli za APSIPA kwenye usindikaji wa mawimbi na taarifa, 2020, 9: e13
4. DE QUEIROZ RL, CHOU P A. Mfinyazo wa mawingu yenye ncha za 3D kwa kutumia kigezo cha kidaraja kinachojirekebisha [J]. Shughuli za IEEE kwenye uchakataji wa picha, 2016, 25(8): 3947–3956. DOI: 10.1109/TIP.2016.2575005
5. BLETTERER A, PAYAN F, ANTONINI M, na wengine. Mfinyazo wa wingu wa pointi kwa kutumia ramani za kina [J]. Upigaji picha wa kielektroniki, 2016, 2016(21):1–6
6. MEKURIA R, BLOM K, CESAR P. Usanifu, utekelezaji, na tathmini ya kodeki ya wingu ya uhakika kwa video inayozama zaidi kwa njia ya simu [J]. Shughuli za IEEE kwenye saketi na mifumo ya teknolojia ya video, 2017, 27(4): 828 - 842. DOI: 10.1109/ TCSVT.2016.2543039
7. DE QUEIROZ RL, CHOU P A. Mfinyazo unaofidiwa na Mwendo wa mawingu yenye nguvu ya voxelized [J]. Shughuli za IEEE kwenye uchakataji wa picha, 2017, 26 (8): 3886–3895. DOI: 10.1109/TIP.2017.2707807
8. CAO C, PREDA M, ZAHARIA T. Mfinyazo wa wingu wa nukta 3D: utafiti [C]// Mkutano wa 24 wa Kimataifa wa 3D Web Teknolojia. ACM, 2019: 1–9. DOI: 10.1145/3329714.3338130
9. GRAZIOSI D, NAKAGAMI O, KUMA S, et al. Juuview ya shughuli zinazoendelea za usanifishaji wa ukandamizaji wa wingu: kulingana na video (V-PCC) na msingi wa jiometri (G-PCC) [J]. Shughuli za APSIPA kwenye uchakataji wa mawimbi na taarifa, 2020, 9(1): e13. DOI: 10.1017/atsip.2020.12
10. HUANG Y, PENG JL, KUO CJ, et al. Uwekaji usimbaji wa jiometri inayoendelea kulingana na Octree ya mawingu ya uhakika [C]//Mkutano wa 3 wa Eurographics/IEEE VGTC kuhusu Michoro inayotegemea Pointi. IEEE, 2016: 103–110
11. FAN YX, HUANG Y, PENG J L. Mfinyazo wa wingu kwa pointi kulingana na mkusanyiko wa sehemu ya daraja [C]//Asia-Pasifiki Mkutano wa Kilele na Mkutano wa Umoja wa Uchakataji Taarifa. IEEE, 2014: 1 - 7. DOI: 10.1109/APSIPA.2013.6694334
12. DRICOT A, ASCENSO J. Supu ya pembetatu inayojirekebisha ya ngazi mbalimbali kwa ajili ya usimbaji wa wingu wa pointi kulingana na jiometri [C]// Warsha ya 21 ya Kimataifa ya Uchakataji wa Mawingu ya Midia Multimedia (MMSP). IEEE, 2019: 1 - 6. DOI: 10.1109/ MMSP.2019.8901791
13. HE C, RAN LQ, WANG L, et al. Mfinyazo wa uso wa seti ya ncha kulingana na uchanganuzi wa muundo wa umbo [J]. Zana na matumizi ya midia anuwai, 2017, 76(20): 20545–20565. DOI: 10.1007/s11042-016-3991-0
14. IMDAD U, ASIF M, AHMAD M, et al. Mfinyazo wa wingu wa nukta tatu na utengano kwa kutumia polimanomia za shahada ya kwanza [J]. Symmetry, 2019, 11(2): 209. DOI: 10.3390/sym11020209
15. SUN XB, MA H, SUN YX, et al. Kanuni mpya ya ukandamizaji wa nukta ya wingu kulingana na nguzo [J]. IEEE robotiki na barua za otomatiki, 2019, 4(2): 2132–2139. DOI: 10.1109/LRA.2019.2900747
16. DE OLIVEIRA RENTE P, BRITES C, ASCENSO J, et al. Usimbaji wa jiometri ya nukta ya 3D yenye msingi wa grafu [J]. Shughuli za IEEE kwenye medianuwai, 2019, 21(2): 284–299. DOI: 10.1109/TMM.2018.2859591
17. ISO. Mfinyazo wa wingu wa uhakika wa jiometri (G-PCC): ISO/IEC 23090-9 [S]. 2021
18. DRICOT A, ASCENSO J. Usimbaji wa jiometri ya okta-ndege mseto ya okta-ndege [C]//Mkutano wa 27 wa Uchakataji wa Mawimbi ya Ulaya (EUSIPCO). IEEE, 2019: 1–5
19. ZHANG X, GAO W, LIU S. Ugawaji dhahiri wa jiometri kwa ukandamizaji wa wingu wa uhakika [C]//Kesi za Kongamano la Ukandamizaji wa Data wa 2020 (DCC). IEEE, 2020: 73–82. DOI: 10.1109/DCC47342.2020.00015
20. QUACH M, VALENZISE G, DUFAUX F. Ubadilishaji wa mabadiliko ya kujifunza kwa ukandamizaji wa jiometri ya wingu wa sehemu yenye hasara [C]//Mkutano wa Kimataifa wa IEEE wa Kuchakata Picha (ICIP) wa 2019. IEEE, 2019: 4320– 4324. DOI: 10.1109/ICIP.2019.8803413
21. HUANG TX, LIU Y. Mfinyazo wa jiometri ya wingu wa pointi 3D kwenye ujifunzaji wa kina [C]//Mkutano wa 27 wa Kimataifa wa ACM kuhusu Multimedia. ACM, 2019: 890–898. DOI: 10.1145/3343031.3351061
22. GUARDA AFR, RODRIGUES NMM, PEREIRA F. Usimbaji wa wingu la uhakika: Kupitisha mbinu ya kina ya kujifunza [C]//Kongamano la Usimbaji Picha (PCS). IEEE, 2020: 1–5. DOI: 10.1109/PCS48520.2019.8954537
23. WANG JQ, ZHU H, MA Z, na wengine. Ukandamizaji wa jiometri ya nukta ya wingu [EB/OL]. [2023-09-01]. https://arxiv.org/abs/1909.12037.pdf
24. AINALA K, MEKURIA RN, KHATHARIYA B, et al. Safu ya kuboresha⁃ ya maendeleo iliyoboreshwa kwa mgandamizo wa wingu wa pointi kulingana na octree na ukaribiaji wa makadirio ya ndege [C]//SPIE Optical Engineering+Applications. SPIE, 2016: 223– 231. DOI: 10.1117/12.2237753
25. SCHWARZ S, HANNUKSELA MM, FAKOR-SEVOM V, et al. Usimbaji wa video wa 2D wa data ya video ya sauti ya juu [C]//Kongamano la Usimbaji Picha (PCS). IEEE, 2018: 61–65. DOI: 10.1109/PCS.2018.8456265
26. FAKOR SEVOM V, SCHWARZ S, GABBOUJ M. Ufafanuzi wa data ya 3D inayoongozwa na jiometri kwa ajili ya usimbaji wa wingu wa uhakika unaobadilika kulingana na makadirio [C]// Warsha ya 7 ya Ulaya kuhusu Usindikaji wa Taarifa Zinazoonekana (EUVIP). IEEE, 2019: 1–6. DOI: 0.1109/EUVIP.2018.8611760
27. KATHARIYA B, LI L, LI Z, et al. Ukandamizaji wa jiometri ya nukta ya wingu isiyo na hasara na utabiri wa muuzaji anayesafiri [C]// Mkutano wa Mfinyazo wa Data. IEEE, 2018: 414. DOI: 10.1109/ DCC.2018.00067
28. ISO. Usimbaji wa msingi wa video wa volumetric unaoonekana (V3C) na ukandamizaji wa wingu wa sehemu inayotegemea video: ISO/IEC 23090-5 [S]. 2021
29. PARK J, LEE J, PARK S, na al. Uwekaji usimbaji wa ramani ya ukaaji kulingana na makadirio kwa ukandamizaji wa wingu wa nukta ya 3D [J]. Malipo ya IEIE kwenye usindikaji mahiri na kompyuta, 2020, 9(4): 293–297. DOI: 10.5573/ieiespc.2020.9.4.293
30. COSTA A, DRICOT A, BRITES C, et al. Ufungaji viraka ulioboreshwa kwa kiwango cha MPEG V-PCC [C]//IEEE Warsha ya 21 ya Kimataifa kuhusu Usindikaji wa Mawimbi ya Midia Multimedia (MMSP). IEEE, 2019: 1 - 6. DOI: 10.1109/ MMSP.2019.8901690
31. KAMMERL J, BLODOW N, RUSU RB, et al. Mfinyazo wa wakati halisi wa mitiririko ya uhakika ya wingu [C]//Kesi za Mkutano wa Kimataifa wa IEEE wa 2012 kuhusu Roboti na Uendeshaji. IEEE, 2012: 778 - 785. DOI: 10.1109/ ICRA.2012.6224647
32. PCL. maktaba ya wingu ya uhakika. [EB/OL]. [2023-09-01]. http://pointclouds.org/
33. THANOU D, CHOU PA, FROSSARD P. Mfinyazo unaotegemea grafu wa mfuatano wa wingu wa nukta 3D [J]. Shughuli za IEEE kwenye uchakataji wa picha, 2016, 25(4): 1765–1778. DOI: 10.1109/TIP.2016.2529506
34. LI L, LI Z, ZAKHARCHENKO V, et al. Utabiri wa hali ya juu wa 3D wa mbano wa sifa za wingu kulingana na video [C]//Mkutano wa Mfinyazo wa Data (DCC). IEEE, 2019: 498–507. DOI: 10.1109/DCC.2019.00058
    ZHAO LL, MA KK, LIN XH, et al. Mfinyazo wa wingu wa pointi wa LiDAR wa wakati halisi kwa kutumia ubashiri wa pande mbili na usimbaji wa sehemu zinazoelea unaobadilika-badilika [J]. Shughuli za IEEE kwenye utangazaji, 2022, 68(3): 620 - 635. DOI: 10.1109/TBC.2022.3162406
35. LIN JP, LIU D, LI HQ, et al. M-LVC: Utabiri wa fremu nyingi kwa mfinyazo wa video uliojifunza [C]//IEEE/CVF Mkutano wa Maono ya Kompyuta na Utambuzi wa Muundo. IEEE, 2020: 3543 - 3551. DOI: 10.1109/ CVPR42600.2020.00360
36. YANG R, MENTZER F, VAN GOOL L, et al. Kujifunza kwa ukandamizaji wa video kwa ubora wa daraja na uboreshaji wa mara kwa mara [C]//IEEE/CVF Mkutano wa Maono ya Kompyuta na Utambuzi wa Muundo. IEEE, 2020: 6627–6636.DOI: 10.1109/CVPR42600.2020.00666
37. KAYA EC, TABUS I. Mfinyazo usio na hasara wa mifuatano ya wingu ya uhakika kwa kutumia miundo ya CNN iliyoboreshwa zaidi [J]. Ufikiaji wa IEEE, 2022, 10: 83678 -83691. DOI: 10.1109/ACCESS.2022.3197295
38. DING S, MANNAN MA, POO A N. Kisanduku cha kuunganisha chenye mwelekeo na ugunduzi wa mwingiliano wa kimataifa unaotegemea octree katika uchakataji wa mhimili 5 wa nyuso zisizo na umbo [J]. Muundo unaosaidiwa na kompyuta, 2004, 36(13): 1281-1294
39. ALEXIOU E, VIOLA I, BORGES TM, et al. Utafiti wa kina wa utendaji wa upotoshaji wa kasi katika mbano la wingu la nukta ya MPEG [J]. Shughuli za APSIPA kwenye usindikaji wa mawimbi na taarifa, 2019, 8: e27. doi:10.1017/ ATSIP.2019.20
40. PEIXOTO E. Mfinyazo wa ndani wa fremu wa jiometri ya wingu ya uhakika kwa kutumia mtengano wa dyadic [J]. Barua za IEEE za Kuchakata Mawimbi, 2020, 27:246–250. DOI: 10.1109/LSP.2020.2965322
41. RAMALHO E, PEIXOTO E, MEDEIROS E. Silhouette 4D iliyo na uteuzi wa muktadha: ukandamizaji usio na hasara wa jiometri ya mawingu ya uhakika [J]. Barua za IEEE za Kuchakata Mawimbi, 2021, 28: 1660 - 1664. DOI: 10.1109/ lsp.2021.3102525
42. ISO. Masharti ya kawaida ya majaribio ya hati ya G-PCC N00106: ISO/IEC JTC 1/ SC 29/WG 7 MPEG [S]. 2021

Wasifu

• ZHANG Huiran alipokea digrii zake za BE na ME katika Shule ya Geodesy na Geomatics na Maabara Muhimu ya Jimbo ya Uhandisi wa Habari katika Kuchunguza Ramani na Kuhisi kwa Mbali, kutoka Chuo Kikuu cha Wuhan, Uchina mnamo 2020 na 2023, mtawalia. Kwa sasa yeye ni mpimaji wa Taasisi ya Utafiti wa Mipango ya Miji na Usanifu ya Guangzhou, China. Masilahi yake ya utafiti ni pamoja na usindikaji wa data ya wingu na ukandamizaji. Alishiriki katika miradi kadhaa inayohusiana na uwanja wa kuhisi kwa mbali na kuchapisha karatasi moja katika Geomatics na Sayansi ya Habari ya Chuo Kikuu cha Wuhan.
• DONG Zhen (dongzhenwhu@whu.edu.cn) alipokea digrii zake za BE na PhD katika hisi na upigaji picha kwa mbali kutoka Chuo Kikuu cha Wuhan, Uchina mnamo 2011 na 2018, mtawalia. Yeye ni profesa katika Maabara Muhimu ya Jimbo ya Uhandisi wa Habari katika Upimaji, Ramani na Kuhisi kwa Mbali (LIESMARS), Chuo Kikuu cha Wuhan. Masilahi yake ya utafiti ni pamoja na ujenzi wa 3D, uelewa wa eneo, usindikaji wa wingu wa uhakika na vile vile matumizi yao katika mfumo wa usafiri wa akili, miji pacha ya dijiti, maendeleo endelevu ya mijini na robotiki. Alipata zaidi ya tuzo 10 kutoka kwa mashindano mbalimbali ya kitaifa na kimataifa na kuchapisha karatasi karibu 60 katika majarida na makongamano mbalimbali.
  WANG Mingsheng alipata digrii yake ya BE katika Chuo cha Sayansi ya Kompyuta na Teknolojia kutoka Chuo Kikuu cha Jilin, China mnamo 2001, na digrii ya ME katika Shule ya Sayansi ya Kompyuta na Uhandisi kutoka Chuo Kikuu cha Teknolojia cha China Kusini, Uchina mnamo 2004. Hivi sasa ni mhandisi mkuu wa Mipango Miji ya Guangzhou. & Taasisi ya Utafiti wa Usanifu, Uchina. Masilahi yake ya utafiti ni pamoja na matumizi ya kompyuta na programu, fizikia, na uchunguzi. Alipata zaidi ya heshima 20 kutoka kwa mashindano mbalimbali ya kitaifa na kuchapisha karatasi karibu 50 katika majarida na makongamano mbalimbali.

DOI: 10.12142/ZTECOM.202304003
https://kns.cnki.net/kcms/detail/34.1294.TN.20231108.1004.002.html, iliyochapishwa mtandaoni Novemba 8, 2023
Hati iliyopokelewa: 2023-09-11

Nyaraka / Rasilimali

Algorithm ya Kuongozwa na ZTE ya Mfinyazo wa Jiometri ya Wingu Isiyo na hasara [pdf] Mwongozo wa Mtumiaji Algorithm inayoongozwa ya Mfinyazo wa Jiometri ya Wingu wa Pointi Isiyopotea, Mfinyazo wa Jiometri ya Wingu la Pointi, Mfinyazo wa Jiometri ya Pointi Isiyopotea.

Marejeleo

• Mwongozo wa Mtumiaji