MPEG点云压缩工具VPCC测试使用教程（ubuntu16.04操作系统）

本教程主要针对于MPEG（国际图像处理专家组）标准化组织所提出的点云压缩标准VPCC如何进行编译，测试进行说明。相比较于windows下，本文选择的操作系统为ubuntu16.04，个人感觉ubuntu下遇到的bug会比较少一点，推荐使用ubuntu系统进行操作。

VPCC算法介绍

VPCC（video based point cloud compression）是MPEG 3DG工作组所开发的针对动态点云的压缩测试算法，核心思想是将3D点云数据通过高效的分割分方向投影算法投影到2D平面，再使用成熟的2D image压缩工具HEVC进行压缩编码。相比较于传统的octree等点云压缩算法，在率失真上展现出来更好的压缩性能。
目前算法已经更新到VPCCv8.0版本，还在持续更新中。
本教程以VPCCv7.0版本代码为例，来说明如何进行VPCC代码的测试与使用。
由于在准备的过程中需要较多的下载源码，所以建议可以使用Tortoise工具来进行源码下载，也比较方便打patch。

测试数据集下载及处理

VPCC所使用的官方测试集包括7个测试序列，均为人物类型的密集点云测试序列，以ply形式储存。VPCC代码的输入为ply文件，输出为ply文件。

8i-people数据集

包含4个测试序列：loot，queen，longdress，redandblack
官方下载地址：
8i原始点云数据集
8i-RGB-normal点云数据集

technicolor数据集

包含一个测试序列：queen
官方下载地址：
queen原始点云数据集
queen-RGB-normal数据集

其他数据集

除此之外，最近MPEG会议还提供了两个新的测试序列：basketball_player和dancer，下载方法：
登录网站mpeg-cotent
进入目录下载对应的后缀为vox11的压缩包：

/MPEG-I/Part05-PointCloudCompression/dataSets/Owlii/VoxelizedPointCloud

数据集放置路径

数据集放置路径可以根据个人爱好选择放置，但是需要和后面进行测试时设置的数据集放置路径保持一致。
为了方便测试，我把所有的数据集放置在于源码包同一级目录下的ply文件夹里：

VPCC源码下载及编译

源码下载

VPCC的源码下载地址：VPCC
可以在tag页面下载其他版本的VPCC：各版本VPCC

编译生成可执行文件

下载好源码包，之后解压缩，进入文件夹后，依次执行：

mkdir build
cd build
cmake …
make

如果不是linux操作系统下，可以参考源码包内的readme文件，里面有对应的说明。

依赖库下载及编译

VPCC需要使用到的依赖库主要有两个，一个是颜色空间转换工具HDRConvert，另一个是压缩所需要用到的HEVC压缩工具。（VPCC本身并没有进行编码，编码是用HEVC进行的）。
所有的依赖库的放置位置也是根据个人需求来进行即可，但是需要和后面测试时的设置保持一致。

HDRConvert

源码下载

HDRConvert v0.18
如果需要下载其他版本，可以在tags目录下寻找自己需要的版本。

编译生成可执行文件

解压缩之后，找到源码包中包含makefile文件的目录。
执行：

make

即可以生成bin文件夹，并生成可执行文件HDRConvert。

HEVC压缩工具

源码下载

VPCC需要使用的HEVC压缩工具版本为HM16.20+SCM8.8，如下是源码下载地址：
HM-16.20+SCM8.8
如果需要下载其他版本，可以在tags目录下寻找自己需要的版本。

源码修改（打patch）

需要注意的是，由于VPCC需要HEVC支持一些拓展功能，因此在编译生成可执行文件之前，需要对HEVC源码进行一定的修改。
接下来介绍如何修改，打开我们之前下载的VPCC源码包，以VPCC V7.0为例，在mpeg-pcc-tmc2-release-v7.0/dependencies/hm-modification/目录下，有两个patch文件：

需要将pcc开头的patch文件应用到下载好的HM源码包中。之所以在开篇的时候建议使用Tortoise来下载源码，有一个原因就是使用Tortoise下载的源码包，可以比较方便的apply patch。

编译生成可执行文件

在完成对于HM源码包的修改之后，在HM源码包的build/linux/目录下，执行：

make

即可以发现在bin文件目录下生成了对应的可执行文件：
TAppEncoderStatic和TAppDecoderStatic。

依赖库文件路径

数据集放置路径可以根据个人爱好选择放置，但是需要和后面进行测试时设置的数据集放置路径保持一致。
为了方便测试，我把所有的数据集放置在于源码包同一级目录下的external文件夹里：

VPCC运行测试

至此，所有的准备工作已经完成，可以开始测试VPCC算法了。

代码测试

打开VPCC源码包的test文件夹，里面有官方提供的测试模板文件，runme_linux.sh。可以通过执行：

sh runme_linux.sh

来进行测试，但是运行之前，需要确保sh脚本文件中的参数与你的配置路径保持一致。我对其进行了一定的修改，为了方便进行并行测试，在test文件夹里新建了seq22-28的文件夹，每个文件夹下分别新建了r1-r5的文件夹，来将各种测试序列压缩率的测试结果分别储存，以此为例：

#!/bin/bash

MAINDIR=$( dirname $( cd "$( dirname $0 )" && pwd ) );
EXTERNAL=$( dirname $MAINDIR )/external_pkg
if [ ! -d $EXTERNAL ] ; then EXTERNAL=$( dirname $MAINDIR )/external; fi

## Input parameters
SRCDIR=$( dirname $MAINDIR )/ply/ # note: this directory must containt: http://mpegfs.int-evry.fr/MPEG/PCC/DataSets/pointCloud/CfP/datasets/Dynamic_Objects/People                            
CFGDIR=${MAINDIR}/cfg/
TESTDIR=${MAINDIR}/test/

for RATE in 1 2 3 4 5;
do  
SEQ=23;  # in [22;26]
COND=C2RA;       # in [C2AI, C2RA, CWAI, CWRA]
FRAMECOUNT=32;
THREAD=1;

##Set external tool paths
ENCODER="set_value";
DECODER="set_value";
HDRCONVERT="set_value";
HMENCODER="set_value";
HMDECODER="set_value";
HMAXENCODER="set_value";

if [ ! -f $ENCODER    ] ; then ENCODER=${MAINDIR}/bin/PccAppEncoder;               fi
if [ ! -f $DECODER    ] ; then DECODER=${MAINDIR}/bin/PccAppDecoder;               fi
if [ ! -f $HDRCONVERT ] ; then HDRCONVERT=${EXTERNAL}/HDRTools/bin/HDRConvert;     fi
if [ ! -f $HMENCODER ] ; then HMENCODER=${EXTERNAL}/HM-16.20+SCM-8.8+patch/bin/TAppEncoderStatic;                  fi
if [ ! -f $HMDECODER ] ; then HMDECODER=${EXTERNAL}/HM-16.20+SCM-8.8+patch/bin/TAppDecoderStatic;                  fi
if [ ! -f $HMAXENCODER ] ; then HMAXENCODER=${EXTERNAL}/HM-16.20+SCM-8.8+patch/bin/TAppEncoderStatic;                  fi

## Parameters and pathes check
if [ ! -f $ENCODER    ] ; then echo "Can't find PccAppEncoder, please set.     ($ENCODER )";   exit -1; fi
if [ ! -f $DECODER    ] ; then echo "Can't find PccAppDecoder, please set.     ($DECODER )";   exit -1; fi
if [ ! -f $HDRCONVERT ] ; then echo "Can't find HdrConvert, please set.        ($HDRCONVERT)"; exit -1; fi
if [ ! -f $HMENCODER  ] ; then echo "Can't find TAppEncoderStatic, please set. ($HMENCODER)";  exit -1; fi
if [ ! -f $HMDECODER  ] ; then echo "Can't find TAppDecoderStatic, please set. ($HMDECODER)";  exit -1; fi
if [ ! -f $HMAXENCODER  ] ; then echo "Can't find TAppAuxEncoderStatic, please set. ($HMAXENCODER)";  exit -1; fi

## Set Configuration based on sequence, condition and rate
  case $SEQ in
      22) CFGSEQUENCE="sequence/queen.cfg";;
      23) CFGSEQUENCE="sequence/loot_vox10.cfg";;
      24) CFGSEQUENCE="sequence/redandblack_vox10.cfg";;
      25) CFGSEQUENCE="sequence/soldier_vox10.cfg";;
      26) CFGSEQUENCE="sequence/longdress_vox10.cfg";;
      *) echo "sequence not correct ($SEQ)";   exit -1;;
  esac
  case $SEQ in
      22) STARTNUM=0;;
      23) STARTNUM=1000;;
      24) STARTNUM=1450;;
      25) STARTNUM=536;;
      26) STARTNUM=1051;;
      *) echo "sequence not correct ($SEQ)";   exit -1;;
  esac
  case $RATE in
      5) RATEF="r5/";; 
      4) RATEF="r4/";; 
      3) RATEF="r3/";; 
      2) RATEF="r2/";; 
      1) RATEF="r1/";; 
      *) echo "rate not correct ($RATE)";   exit -1;;
  esac
  case $SEQ in
      22) RESULTS="seq22/";;
      23) RESULTS="seq23/";;
      24) RESULTS="seq24/";;
      25) RESULTS="seq25/";;
      26) RESULTS="seq26/";;
      *) echo "sequence not correct ($SEQ)";   exit -1;;
  esac
  case $RATE in
      5) CFGRATE="rate/ctc-r5.cfg";; 
      4) CFGRATE="rate/ctc-r4.cfg";; 
      3) CFGRATE="rate/ctc-r3.cfg";; 
      2) CFGRATE="rate/ctc-r2.cfg";; 
      1) CFGRATE="rate/ctc-r1.cfg";; 
      *) echo "rate not correct ($RATE)";   exit -1;;
  esac
  case $SEQ in
      22) NSEQUENCE="Technicolor/queen_n/frame_%04d_n.ply";;
      23) NSEQUENCE="8i/8iVFBv2/loot/loot_n/loot_vox10_%04d_n.ply";;
      24) NSEQUENCE="8i/8iVFBv2/redandblack/redandblack_n/redandblack_vox10_%04d_n.ply";;
      25) NSEQUENCE="8i/8iVFBv2/soldier/soldier_n/soldier_vox10_%04d_n.ply";;
      26) NSEQUENCE="8i/8iVFBv2/longdress/longdress_n/longdress_vox10_%04d_n.ply";;
      *) echo "sequence not correct ($SEQ)";   exit -1;;
  esac
  case $SEQ in
      22) UNSEQUENCE="Technicolor/queen/frame_%04d.ply";;
      23) UNSEQUENCE="8i/8iVFBv2/loot/Ply/loot_vox10_%04d.ply";;
      24) UNSEQUENCE="8i/8iVFBv2/redandblack/Ply/redandblack_vox10_%04d.ply";;
      25) UNSEQUENCE="8i/8iVFBv2/soldier/Ply/soldier_vox10_%04d.ply";;
      26) UNSEQUENCE="8i/8iVFBv2/longdress/Ply/longdress_vox10_%04d.ply";;
esac
BIN=S${SEQ}${COND}R0${RATE}_F${FRAMECOUNT}.bin

case $COND in
  CWAI) CFGCOMMON="common/ctc-common-lossless-geometry-texture.cfg";;
  CWLD) CFGCOMMON="common/ctc-common-lossless-geometry-texture.cfg";; 
  C2AI) CFGCOMMON="common/ctc-common.cfg";;                           
  C2RA) CFGCOMMON="common/ctc-common.cfg";;           
  *) echo "Condition not correct ($COND)";   exit -1;;
esac

case $COND in
  CWAI) CFGCONDITION="condition/ctc-all-intra-lossless-geometry-texture.cfg";;
  CWLD) CFGCONDITION="condition/ctc-low-delay-lossless-geometry-texture.cfg";;
  C2AI) CFGCONDITION="condition/ctc-all-intra.cfg";;
  C2RA) CFGCONDITION="condition/ctc-low-delay.cfg";;  
  *) echo "Condition not correct ($COND)";   exit -1;;
esac
MetricResolution=1023
if [ $SEQ == 27 -o $SEQ == 28 ]
then MetricResolution=2047
fi
## Encoder 
if [ ! -f $BIN ] 
then 
  $ENCODER \
    --config=${CFGDIR}${CFGCOMMON} \
    --config=${CFGDIR}${CFGSEQUENCE} \
    --config=${CFGDIR}${CFGCONDITION} \
    --config=${CFGDIR}${CFGRATE} \
    --configurationFolder=${CFGDIR} \
    --uncompressedDataFolder=${SRCDIR} \
    --normalDataPath=${SRCDIR}${NSEQUENCE} \
    --frameCount=$FRAMECOUNT \
    --colorSpaceConversionPath=$HDRCONVERT \
    --videoEncoderPath=$HMAXENCODER \
    --videoEncoderOccupancyMapPath=$HMENCODER\
    --nbThread=$THREAD \
    --keepIntermediateFiles=1 \
    --resolution=$MetricResolution \
    --reconstructedDataPath=${TESTDIR}${RESULTS}${RATEF}${BIN%.???}_rec_%04d.ply\
    --compressedStreamPath=${TESTDIR}${RESULTS}${RATEF}$BIN 
fi

## Decoder
$DECODER \
  --compressedStreamPath=${TESTDIR}${RESULTS}${RATEF}$BIN \
  --uncompressedDataPath=${SRCDIR}${UNSEQUENCE} \
  --normalDataPath=${SRCDIR}${NSEQUENCE} \
  --videoDecoderPath=${HMDECODER} \
  --colorSpaceConversionPath=${HDRCONVERT} \
  --inverseColorSpaceConversionConfig=${CFGDIR}/hdrconvert/yuv420torgb444.cfg \
  --nbThread=$THREAD \
  --startFrameNumber=$STARTNUM\
  --resolution=$MetricResolution\
  --reconstructedDataPath=${TESTDIR}${RESULTS}${RATEF}${BIN%.???}_dec_%04d.ply\

done

该sh脚本实现的是，对于seq23的rate1到5的测试。
几个重要的脚本参数:
（1）COND:脚本中的测试条件为C2RA测试条件，如果要修改测试条件，请修改COND参数，以及对应的CFGSEQUENCE参数。如果要进行无损压缩（CWAI或者CWLD），CFGSEQUENCE需要修改为包含lossless的cfg文件。
（2）FRAMECOUNT：需要压缩的帧数。
（3）RATE：压缩的码率，RATE越高，压缩率越低，但是对应的质量越高。
只要注意修改参数，就可以随意的进行自己需要的测试了。

服务器下远程测试防止程序中断

因为可能不是所有人都有linux系统，所以可能需要使用ssh连接远程服务器来运行。但是由于VPCC运行时间较长，所以可能由于网络中断，导致运行不成功。
在此提供一下远程测试防止程序中断的解决方法。主要参考：
SSH连接linux服务器防中断
参考博客提供了三种解决办法，个人推荐使用screen的方法。
可以简单的使用

screen -L sh runme_linux.sh

来执行程序，这样可以在test文件夹下面生成一个log文件，来记录屏幕输出。
如果网络中断，或者退出ssh连接，程序依旧会执行下去，直到运行结束或者报错。
这样的话就可以把ssh关掉，自己去做自己的事情，需要来检查的时候，再次连接服务器，输入：

screen -ls

就可以看到自己的进程。
效果类似下图：

在命令行输入：

screen -r 27267

就可以重新进入之前打开的进程了。
如果要终止进程：

kill 27267

不过这样运行的话，如果同时进行多个任务，就有可能把所有的屏幕日志输出到同一个log文件，导致记录混乱。为了解决这一问题，可以参考：
linux screen技巧
修改配置文件，来使每一次screen窗口保存的log文件不同就可以了。