Photometry Data Compression for Three-dimensional Mesh Models Using Connectivity and Geometry Information

연결성 정보와 기하학 정보를 이용한 삼차원 메쉬 모델의 광학성 정보 압축 방법

  • Yoon, Young-Suk (Electronics and Telecommunications Research Institute, S/W & Content Research Laboratory, Digital Content Research Division) ;
  • Ho, Yo-Sung (Gwangju Institute of Science and Technology, Department of Information and Communications)
  • 윤영석 (한국전자통신연구원, SW콘텐츠연구부문, 디지털콘텐츠연구부문) ;
  • 호요성 (광주과학기술원, 정보통신공학과)
  • Published : 2008.05.25

Abstract

In this paper, we propose new coding techniques for photometry data of three-dimensional(3-D) mesh models. We make a good use of geometry and connectivity information to improve coding efficiency of color, normal vector, and texture data. First of all, we determine the coding order of photometry data exploiting connectivity information. Then, we exploit the obtained geometry information of neighboring vortices through the previous process to predict the photometry data. For color coding, the predicted color of the current vertex is computed by a weighted sum of colors for adjacent vortices considering geometrical characteristics between the current vortex and the adjacent vortices at the geometry predictor. For normal vector coding, the normal vector of the current vertex is equal to one of the optimal plane produced by the optimal plane generator with distance equalizer owing to the property of an isosceles triangle. For texture coding, our proposed method removes discontinuity in the texture coordinates and reallocates texture image segments according to the coding order. Simulation results show that the proposed compression schemes provide improved performance over previous works for various 3-D mesh models.

본 논문에서는 삼차원 메쉬 모델의 광학성 정보를 부호화하기 위한 새로운 방법을 제안한다. 색상 정보, 법선벡터 정보 및 텍스처 정보의 부호화 효율을 개선하기 위하여 제안한 방법들은 기하학 정보와 연결성 정보를 이용하여 광학성 정보를 예측 부호화한다. 먼저 연결성 정보를 이용하여 광학성 정보의 부호화 순서를 결정하고, 이를 통해 얻어진 인접한 꼭지점들의 기하학 정보를 이용하여 광학성 정보를 예측 부호화한다. 색상 정보는 기하 예측기를 사용하여 부호화하고, 법선벡터 정보는 거리 균등화기와 최적화 평면 발생기를 적용하여 부호화하며, 텍스처 정보는 삼차원 메쉬 모델 분석기, 텍스처 좌표 분석기, 텍스처 영상 재배열기와 예측 부호화기를 이용하여 부호화한다. 색상 정보는 현재 꼭지점과 인접한 꼭지점 사이에 기하학 정보를 고려하여 인접한 꼭지점들의 색상 정보의 가중치 합으로 계산할 수 있다. 또한 법선벡터 정보는 현재 꼭지점의 법선벡터를 예측하기 위해서 이등변 삼각형의 특성을 이용한 거리 균등화 기법과 상호연관성이 높은 인접한 꼭지점의 특징을 이용한 최적화 평면을 개발했으며 효율적으로 삼차원 좌표를 압축하기 위해서 구면 좌표계와 6-4분할 양자화 방법을 사용하였다. 마지막으로 텍스처 정보는 부호화 순서에 따라 텍스처 영상의 조각을 재배열하여 텍스처 좌표를 불연속성을 제거한다. 다양한 삼차원 메쉬 모델들에 대해 실험한 결과를 살펴보면 제안된 압축 방법이 이전의 방법보다 개선된 부호화 효율을 제공하였다.

Keywords

References

  1. Description of core experiments on 3D model coding, ISO/ IEC JTC1/ SC29/ WG11 MPEG/ M4312, Dec. 1998
  2. M.Deering,"Geometry Compression," Proceedings of SIGGRAPH, pp. 13-20, Aug. 1995
  3. G. Taubin and J. Rossignac, "Geometry Compression through Topological Surgery," ACM Transactions on Graphics, pp. 84-115, Apr. 1998
  4. V. Bajaj, V. Pascucci and G. Zhuang. "Single Resolution Compression of Arbitrary Triangular Meshes with Properties," Proceedings of the Data Compression Conference, pp. 167-186, 1999 https://doi.org/10.1016/S0925-7721(99)00026-7
  5. J.H. Ahn, C.S. Kim, and Y.S. Ho, "An Efficient Coding Algorithm for Color and Normal Data of Three-dimensional Mesh Models," Proceedings of International Conference on Image Processing, pp. 789-792, Sept. 2003
  6. J. Li, C.-C. Kuo, and H. Chen, "Embedded Coding of Mesh Geometry," ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 MPEG/M3325, 1998
  7. M. Isenburg and J. Sneoink, "Compression Texture Coordinates with Selective Linear Prediction", Proceeding of Graphics Interface, pp. 126-131, 2003
  8. A.K. Jain, "Fundamentals of Digital Image Processing," Prenctice-Hall, 1989
  9. D. Saloman, "Data Compression : The Complete Reference," Springer, 2004
  10. K. Sayood, "introduction to Data Compression," Morgan Kaufmann, 2000
  11. Y.S. Yoon, S.Y. Kim, and Y.S. Ho, "Color Data Coding for Three-dimensional Mesh Models Considering Connectivity and Geometry Information," Proceedings of International Conference on Multimedia Expo, pp. 7-12, July. 2006
  12. Y.S. Yoon, S.Y. Kim, and Y.S. Ho, "Photometry Data Coding for Three-dimensional Mesh Models Using Connectivity and Geometry Information," Lecture notes in Computer Science, 3768, pp. 794-805, 2005
  13. H. Gouraud, "Continuous shading of curved surfaces," IEEE Transactions on Computers, vol. C-20, pp. 623-629, June 1971 https://doi.org/10.1109/T-C.1971.223313
  14. B. T. Phong, "Illumination for Computer Generated Pictures," Computer Graphics (SIGGRAPH '90 proceedings), pp. 311-317, June 1975
  15. G. Strang, "Linear Algebra and Its Applications," Tomson Learning, 1986
  16. S.Y. Kim, Y.S. Yoon, and Y.S. Ho, "Texture Coordinate Compression for 3-D Mesh Models Using Texture Image Rearrangement," Lecture notes in Computer Science, 3767, pp. 687-697, 2005