面向網格動畫漸進傳輸的幀聚類方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于無線網絡中與便攜移動設備相關的多媒體技術領域，具體涉及一種面 向網格動畫漸進傳輸的幀聚類方法。
【背景技術】
[0002] 在現有的網絡帶寬條件下，數據量過大將嚴重阻礙網格動畫的傳輸和應用，因此 對網格動畫先執行幀聚類算法再逐類進行處理能有效提高網格動畫的數據處理效率。此 外，根據網絡帶寬來選擇重構原始網格動畫的部分序列并向客戶端進行傳輸，從而提高網 格利用率，也符合當前網格動畫傳輸的發展趨勢。
[0003] 然而，在目前的網格動畫壓縮研宄中，由于未考慮到網格動畫的漸進傳輸，在執行 幀聚類算法時，僅考慮幀坐標數據的相似度，從而得到的聚類結果中各類所包含的幀索引 離散。因此，設計一種不僅保證各類內部幀間相似還能使得其幀索引連續的幀聚類方法，對 實現網格動畫的漸進傳輸具有十分重要的意義。
【發明內容】
[0004] 本發明針對現有幀聚類方法在網格動畫漸進傳輸應用方面的不足，提供了一種面 向網格動畫漸進傳輸的幀聚類方法。
[0005] 本發明解決其技術問題所采用的技術方案如下：
[0006] 在服務器端導入網格動畫序列AOM1, M2, ...，Mf)，其中M1, I e [1，F]表示每幀對應 的靜態網格模型，其頂點個數均為N，F表示該網格動畫的幀數。
[0007] 首先，對各幀模型進行匹配。利用ICP算法找到幀網格模型坐標矩陣間的變換關 系，得到幀與幀間的旋轉矩陣R與平移矩陣T。
[0008] 其次，利用類kmeans聚類算法將所有的幀網格坐標數據進行聚類，其具體算法步 驟如下：
[0009] 1)隨機選取k個幀作為k個聚類的初始代表幀，將其索引保存在數組Sframes中。
[0010] 2)選擇第i (i = 1，2,--，N)幀數據作為當前幀，計算當前幀到各個代表幀j (j =Sframes (I)，…，Sframes (k))的幀距(Iijtl比較所有的幀距，將第i幀歸為與得到最小幀 距時的代表幀同一類。
[0011] 3)重復步驟2)F次。此時所有幀都已被分類，該次聚類結束。
[0012] 4)針對每個聚類，找出該類新的代表幀。
[0013] 5)重復步驟2)~4)，直到滿足收斂終止條件。
[0014] 6)保存最終的聚類結果及所有的最終代表幀。
[0015] 最后，得到各類內幀索引連續的聚類結果，開始逐類進行數據處理并分別完成編 碼傳輸，同時對各類的代表幀進行獨立傳輸。
[0016] 本發明的有益效果：本發明是一種用于漸進傳輸的網格動畫幀聚類方法。聚類時 以網格殘差替代傳統的歐氏距離，然后再加入關鍵幀時間差值，使得聚類結果不僅準確，還 能保證各類所包含的幀索引連續。最后通過逐類處理并分開進行編碼傳輸，可實現網格動 畫的漸進傳輸。同時對各類的代表幀進行獨立傳輸，可得到該網格動畫的一個基本的動畫 效果。
【具體實施方式】
[0017] 在服務器端導入網格動畫序列A (MpM2,...，Mf)，其中MuI e [1，F]表示每幀對應 的靜態網格模型，其頂點個數均為N，F表示該網格動畫的幀數。
[0018] 首先，對各幀模型進行匹配。利用ICP算法找到幀網格模型坐標矩陣間的變換關 系，得到幀與幀間的旋轉矩陣R與平移矩陣T。其具體算法如下：
[0019] 設Vi,'分別表示網格動畫序列中第i幀和第j幀靜態網格模型的坐標矩陣，R w ^分別表示從V /變換到V j寸所對應的旋轉矩陣和平移向量，即R u和t u滿足下式中的誤 差函數值E (Rutij)最小。
【主權項】
1. 面向網格動畫漸進傳輸的幀聚類方法，其特征在于該方法包括如下步驟： 在服務器端導入網格動畫序列A (MpM2,...，Mf)，其中M1, I e [1，F]表示每幀對應的靜 態網格模型，其頂點個數均為N，F表示該網格動畫的幀數； 步驟1，對各幀模型進行匹配；利用ICP算法找到幀網格模型坐標矩陣間的變換關系， 得到幀與幀間的旋轉矩陣R與平移矩陣T ;具體如下： 設Vi,'分別表示網格動畫序列中第i幀和第j幀靜態網格模型的坐標矩陣， 別表示從V/變換到'時所對應的旋轉矩陣和平移向量，即Ru和t u滿足下式中的誤差函數 值 E(RijJij)最小；
其次，利用類kmeans聚類算法將所有的幀網格坐標數據進行聚類，其具體如下： 1) 隨機選取K個幀作為K個聚類的初始代表幀，將其索引保存在數組Sframes中； 2) 選擇第i幀數據作為當前幀，計算當前幀到各個代表幀j的幀距c^_，將第i幀歸為 當得到最小幀距時的Cj中；其中i = 1，2,…·，N，j = Sframes (1)，…，Sframes (K); 3) 重復步驟2)F次；此時所有幀都已被分類，該次聚類結束； 4) 針對每個聚類，找出該類新的代表幀； 其中對于代表幀的定義為：設執行幀聚類算法所得到的聚類結果為A((；，C2, ...，Ck)， 其中Ck= (Vkl, Vk2,... ,Vkni), ke [1，κ]為其中任意一類幀序列，m為該類所包含的幀的個 數，則代表幀t作為該類內幀序列中的其中一幀滿足
5) 重復步驟2)~4)，直到滿足收斂終止條件； 其中收斂終止條件為：達到最大迭代次數times或段內代表幀與其他幀的最大幀距小 于閾值 threshold ; 6) 保存最終的聚類結果及其代表幀 最后，得到各類內幀索引連續的聚類結果，開始逐類進行數據處理并分別完成編碼傳 輸，同時對各類的代表幀進行獨立傳輸。
2. 根據權利要求1所述的面向網格動畫漸進傳輸的幀聚類方法，其特征在于：在定義 幀距時，不僅以網格殘差值代替歐氏距離，還將考慮關鍵幀時間差值；以第i幀到第j幀的 幀距(I ij為例，其最終表達式為： dij= I |v「(Vi · Rij+Tij) I | + 入 Itftjl 其中1^與Tu矩陣分別表示利用ICP算法所計算得到的第j幀變換到第i幀的旋轉矩 陣和平移矩陣，而&與t i分別表示第i幀與第j幀在單位網格動畫時間內的時間坐標； 當λ = 0時，表明幀距未考慮關鍵幀時間差值；此時，由于網格動畫變化的不定性，因 此在執行聚類算法后，各類所包含的幀序不一定保持連續，而當λ值逐漸增大，兩幀間的 時間間隔比重增大到某一值時，各類所包含的幀幀索引值開始連續，即對原始網格動畫序 列進行連續分段；但當λ值過大時，幀聚類將主要由時間差值來確定；為了保證聚類準確， 取使得幀索引開始連續的臨界值作為最終的λ值。
【專利摘要】本發明公開了一種面向網格動畫漸進傳輸的幀聚類方法。本發明首先對各幀模型進行匹配。利用ICP算法找到幀網格模型坐標矩陣間的變換關系，得到幀與幀間的旋轉矩陣R與平移矩陣T，然后利用類kmeans聚類算法將所有的幀網格坐標數據進行聚類。最后得到各類內幀索引連續的聚類結果，開始逐類進行數據處理并分別完成編碼傳輸，同時對各類的代表幀進行獨立傳輸。本發明聚類時以網格殘差替代傳統的歐氏距離，然后再加入關鍵幀時間差值，使得聚類結果不僅準確，還能保證各類所包含的幀索引連續。最后通過逐類處理并分開進行編碼傳輸，可實現網格動畫的漸進傳輸。
【IPC分類】G06K9-62
【公開號】CN104680174
【申請號】CN201510057315
【發明人】楊柏林
【申請人】浙江工商大學
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年2月4日