Komprese dynamických polygonálních sítí s konstantní a proměnlivou konektivitou

Ing. Jan DVOŘÁK

Disertační práce

Compression of dynamic polygonal meshes with constant and variable connectivity

Abstract:

Díky pokrokům technologií pro snímání pohybu jsou struktury pro popis dynamických povrchů, jako jsou sekvence polygonálních sítí či bodových mračen, čím dále častěji používány pro reprezentaci dynamických scén. Taková data je ovšem náročné efektivně ukládat, či je časově globálně zpracovat, protože nejsou explicitně známy časové korespondence mezi snímky, což komplikuje využití jejich časové koherence. Ačkoli dva po sobě jdoucí snímky mohou vypadat téměř nerozeznatelně, je těžké tyto korespondence mezi povrchy určit, protože některé oblasti na povrchu nemusí mít kvůli kontaktu mezi jeho částmi žádné korespondující protějšky v některých ze snímků. Metody dostupné v současnosti jsou do určité míry schopny efektivnější komprese nežli metody, které používají pouze prostorovou koherenci a tu časovou ignorují. Často se používají metody založené na časových modelech, které ale omezují typ dat, které jsou schopny zpracovat (např. pouze sekvence trojúhelníkových sítí reprezentujících lidskou postavu). Některé metody zase dosahují lepších kompresních poměrů tím, že nezachovávají originální strukturu snímků (počet vrcholů a hrany mezi nimi), zejména kvůli časově nekoherentnímu vzorkování povrchu, ale také protože je náročné kódovat efektivně konektivitu, pokud byla využita časová koherence při kódování geometrie. Existují i metody, které jsou schopny kódovat obecnější data i zachovat strukturu snímků, ty ovšem jsou neefektivní, a proto je v takovém případě v současné době výhodnější ignorovat časovou koherenci a ke kódování využít pouze té prostorové. Tato práce se soustředí na schopnost zpracovat obecnější data a efektivní kódování struktury snímků. Navrhujeme nový časový model nazvaný trasovaná centra, který pracuje s objemovými korespondencemi místo povrchových. To umožňuje reprezentaci mnohem obecnějších dynamických povrchů, dokud platí, že objem uzavřený povrchem se po celou sekvenci zásadně nemění. Také představujeme vylepšený algoritmus pro kompresi konektivity, který může být potenciálně zakomponován do existujících kompresních metod, které zachovávají strukturu, pro zlepšení výsledného datového toku.

Abstract:

Due to the advances in performance capturing technologies, dynamic surface representations, such as mesh and point cloud sequences, are becoming more and more attractive ways of representing dynamic scenes. It is, however, quite challenging to store such data efficiently or to process it in a temporally global manner, because of the lack of explicit temporal correspondence information, which makes it hard to exploit the temporal coherence. Although two subsequent frames of the sequence may look nearly indistinguishable, it is difficult to establish the surface correspondences, since some parts of the surface may have no corresponding counterpart in some frames, due to self-contact. Current methods for mesh sequence compression are to some extent able to store such data more efficiently than intra-only approaches, which ignore temporal coherence. Quite prominent are approaches based on temporal models, which, however, are currently limited by the type of data they are able to handle (e.g., mesh sequences representing humans). Some of the methods achieve better compression rates by discarding the original structure of the frames (the number of vertices and connections between them), mainly because of the lack of temporal coherence in vertex sampling but also because it is difficult to encode connectivity efficiently if temporal coherence is exploited during geometry encoding. There are also methods that can handle general data and preserve the original structure, but these are inefficient, and currently, it is preferable to ignore the temporal coherence and still use an intra-only approach in such a case. This thesis mainly focuses on the ability to encode more general data and on the efficient encoding of the structure of the frames. We propose a novel temporal model called tracked centers, which works with volume instead of surface correspondences. This allows representing more general dynamic surfaces, as long as the volume they enclose does not significantly change throughout the sequence. We also present an improved algorithm for connectivity compression, which can potentially be integrated into existing structure-preserving compression pipelines to achieve better data rates.

Keywords

časově proměnlivé sítě, komprese, časové modely

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 21. 11. 2023

Zveřejnit od: 31. 12. 2999

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Doc. Ing. Libor Váša, Ph.D.

ZÁPADOČESKÁ UNIVERZITA V PLZNI

Fakulta aplikovaných věd

Doktorský studijní program / obor:
Inženýrská informatika / Informatika a výpočetní technika