一種三維動畫自編碼解碼裝置的製作方法

2023-06-03 07:46:01 2

本實用新型涉及計算機領域，具體而言，涉及一種三維動畫自編碼解碼裝置。

背景技術：

伴隨著三維動畫數據的逐漸普及，面向三維動畫的分析和處理技術成為迫切需求，在自然語言處理的研究中，研究者提出了詞向量的方法將單詞進行編碼，例如one-hot-vector編碼方法，而三維動畫數據作為一種新型的大尺度數據，每一個輸入網絡節點對應一幀網格模型，其數據複雜性和尺度遠大於一個單詞，高維數據不僅會嚴重增加算法計算複雜度，而且會降低算法效能，甚至會導致小樣本問題和「維數災難」問題，由於現有的特徵描述符依然非常有限、數據特徵單一等局限性，對三維動畫實現高效、準確地表示依然是個挑戰性的問題，其中，解決問題的關鍵在於研發三維動畫大尺度數據的編碼技術從而使用編碼來表徵三維動畫的內部信息，對應的，對三維動畫編碼的逆操作，即解碼技術，將實現三維動畫的還原。

本實用新型依據國家自然科學基金(項目編號：61602222，41661083)；江西省教育廳科學技術研究項目(項目編號：GJJ150359)；江西省軟科學研究計劃(重點項目，編號20161BBA10015)。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於提供一種三維動畫自編碼解碼裝置，對給定的三維動畫數據，依據其行為信息，實現編碼從而以少量存儲代價表徵大尺度的三維動畫數據，並實現將編碼進行解碼恢復給定的三維動畫數據的逆過程。

本實用新型是這樣實現的，它包括用戶交互接口、編碼器、數據存儲器、解碼器、應用接口，其特徵在於，編碼器分別連接用戶交互接口、應用接口、解碼器和數據存儲器，數據存儲器連接解碼器，所述編碼器與用戶交互接口連接用於三維動畫的輸入，所述解碼器與編碼器、數據存儲器連接用於三維動畫的輸出，所述用戶交互接口與編碼器連接用以提供用戶的編碼參數，所述應用接口連接編碼器用以與不同三維動畫應用進行通信。

本實用新型的技術效果是：本實用新型適用於三維動畫預處理和數據還原工序，從而為高效地開展三維動畫特徵提取、分類、壓縮、傳輸等應用提供有力的保證。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖。

圖2為本實用新型的工作流程圖。

圖3為本實用新型的三維動畫編碼流程圖。

圖4為本實用新型的三維動畫解碼流程圖。

在圖中，1、用戶交互接口，2、編碼器，3、數據存儲器，4、解碼器，5、應用接口。

具體實施方式

結合圖1、2、3、4來具體說明本實用新型，一種三維動畫自編碼解碼裝置，它包括用戶交互接口(1)、編碼器(2)、數據存儲器(3)、解碼器(4)、應用接口(5)，編碼器分別連接用戶交互接口、應用接口、解碼器和數據存儲器，數據存儲器連接解碼器，所述編碼器與用戶交互接口連接用於三維動畫的輸入，所述解碼器與編碼器、數據存儲器連接用於三維動畫的輸出，所述用戶交互接口與編碼器連接用以提供用戶的編碼參數，所述應用接口連接編碼器用以與不同三維動畫應用進行通信。

參照圖1，一種三維動畫自編碼和解碼裝置的工作原理具體包括以下步驟：

1、對於給定的三維動畫，用戶通過用戶交互接口(1)設置編碼參數用以配置三維動畫編碼器，用戶設置的參數包括編碼的維度、精度等；

2、編碼器(2)依據用戶設定的參數對輸入的三維動畫進行編碼運算操作；

3、對於編碼器(2)編碼輸出的操作包括：

3.1)大尺度三維動畫數據的低維度編碼結果作為對應三維動畫特徵屬性的表示，通過應用接口(5)提供給包括三維動畫特徵提取、分類、壓縮、傳輸等諸多應用中；

3.2)三維動畫編碼結果與編碼基結合，用以三維動畫還原；

3.3)編碼器輸出的編碼基用於三維動畫還原，暫存在數據存儲器(3)當中；

4、解碼器(4)從編碼器(2)中接收數據編碼，從數據存儲器(3)中提取編碼基，從而計算還原三維動畫；

5、輸出解碼後還原的三維動畫。

參照圖3對三維動畫進行編碼的操作方法具體為：

1、數據輸入，三維動畫的每一幀可看作為一個靜態3-D(Dimension)模型，而三維動畫較之增加一個時間維度，即4-D，三維動畫數據輸入後，首先將每一幀中所有模型表面頂點的空間坐標化整為1-D的向量，從而使得三維動畫被表示為一個分別對應空間和時間維度的2-D坐標矩陣；

2、與參數設置，用戶依據輸入的三維動畫數據特徵以及三維動畫處理的應用需求設置參數，包括選擇維度約簡算法、編碼精度等。現有的可選維度約簡算法包括主成分分析(Principal Component Analysis，簡稱PCA)，等距離特徵映射(Isometric Feature Mapping，簡稱ISOMAP)，局部線性嵌入(Locally Linear Embedding，簡稱LLE)，拉普拉斯特徵映射(Laplacian Eigenmaps，簡稱LE)等，以PCA算法為例，用戶可以預設編碼信息保留比例、編碼長度等；

3、編碼計算。依據用戶選定的維度約簡算法及所需參數，對三維動畫數據進行編碼計算；

4、數據輸出與存儲，計算三維動畫數據編碼，一方面得到表徵三維動畫特徵的低維編碼，另一方面得到對應的編碼基，保存至預設的數據存儲器以便三維動畫還原。

參照圖4對三維動畫編碼進行解碼的操作方法具體為：

1、提取編碼基，從數據存儲器讀取相應編碼操作得到的編碼基；

2、獲取三維動畫編碼，該編碼可以任意渠道得到的編碼，包括編碼器輸出的對應編碼，或者經過分析、處理後格式相同的對應編碼等；

3、解碼計算，以主成分分析(PCA)算法為例，三維動畫的解碼可通過三維動畫編碼矩陣與編碼基矩陣的乘積，從而實現三維動畫的還原；

4、三維動畫輸出，還原後的三維動畫可用於瀏覽、存儲、傳輸等。

其中，步驟1和步驟2不分先後。

本實用新型首先將三維動畫數據重整為以時間和空間維度的數據矩陣，藉助現有高維樣本維度約簡工具，將三維動畫數據約簡為用戶指定維度的編碼以及對應的編碼基。低維度的三維動畫編碼有利於開發面向三維動畫的特徵提取、分類、壓縮、傳輸等諸多應用。而編碼基用於對編碼進行三維動畫還原操作。

本實用新型實現了三維動畫的編碼和解碼，藉助維度約簡工具將三維動畫約簡為低維度的編碼，而對於給定的編碼同樣可以解碼還原給定的三維動畫。經過試驗，對於包含坐、行走、跑步、踢打等日常行為的人體三維動畫數據，以主成分分析(PCA)算法為例，計算得到3-D編碼時，運用相應的編碼基還原的三維動畫失真率不超過百分之十。可見，在數據信息高保真(超百分之九十)的基礎上，該發明大大減小了動畫數據維度，有利於極大地提高數據分析和處理的效率。

以上所述的實施例僅僅是對本實用新型的優選實施方式進行描述，並非對本實用新型的範圍進行限定，在不脫離本實用新型設計精神的前提下，本領域普通技術人員對本實用新型的技術方案作出的各種變形和改進，均應落入本實用新型權利要求書確定的保護範圍內。