ISOIEC 23090-182024Amd 22026 信息技术 沉浸式媒体的编码表示 第18部分基于几何图形的点云压缩数据的承载 修改件2点可靠性指示和其他改进标准立项发展报告

信息技术沉浸式媒体的编码表示第18部分：基于几何图形的点云压缩数据的承载修改件2：点可靠性指示和其他改进标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Informationtechnology—Codedrepresentationofimmersivemedia—Part18:Carriageofgeometry-basedpointcloudcompressiondata—Amendment2:Pointreliabilityindicationandotherimprovements摘要随着沉浸式媒体技术、扩展现实（XR）、自动驾驶及三维地理信息系统的迅猛发展，点云数据作为三维空间信息的重要载体，其高效压缩与可靠传输已成为信息技术领域的关键课题。ISO/IEC23090-18:2024/Amd2:2026作为MPEG-I标准的组成部分，专注于基于几何图形的点云压缩（G-PCC）数据的承载规范。本报告系统梳理了该修改件产生的技术背景、研制历程与核心技术内容，重点分析了"点可靠性指示"机制及多项改进方案对点云数据质量评估、错误鲁棒性及传输效率的显著提升作用。报告指出，该标准修改件的发布填补了G-PCC承载格式中点级质量元数据缺失的空白，对推动沉浸式媒体应用的产业化落地具有重要的支撑意义，并对未来点云标准化方向进行了展望。关键词：点云压缩；G-PCC；沉浸式媒体；点可靠性指示；ISO/IEC23090；MPEG-I；标准化Keywords:PointCloudCompression;G-PCC;ImmersiveMedia;PointReliabilityIndication;ISO/IEC23090;MPEG-I;Standardization一、引言1.1研究背景点云（PointCloud）作为一种以大量三维坐标点及其属性（如颜色、反射强度等）表示空间物体的数据格式，已成为沉浸式媒体、自动驾驶、文化遗产数字化、工业检测等众多领域的核心技术支撑。然而，原始点云数据量巨大，未经压缩的密集点云往往包含数百万乃至数十亿个点，给存储、传输和处理带来了严峻挑战。为应对这一挑战，国际标准化组织（ISO）与国际电工委员会（IEC）联合成立的动态图像专家组（MovingPictureExpertsGroup,MPEG）于2017年启动了点云压缩标准化工作，先后制定了基于几何的点云压缩（G-PCC）标准和基于视频的点云压缩（V-PCC）标准，共同构成ISO/IEC23090（MPEG-I）系列标准的重要组成部分。其中，ISO/IEC23090-18主要规定了G-PCC压缩数据的承载（封装）格式，确保压缩后的点云数据能够在各类传输协议和存储介质中高效、可靠地流转。1.2标准修订需求自ISO/IEC23090-18:2024发布以来，随着点云应用场景的不断拓展和深化，产业界对点云数据的质量评估、错误恢复和部分数据可访问性提出了更高的要求。在点云采集过程中，由于传感器精度、环境干扰、遮挡等因素的影响，不同空间位置的点的可靠性存在显著差异。传统承载格式缺乏对单个点或局部点集可靠性信息的标准化描述手段，导致解码端和应用层难以准确评估点云数据的局部质量，限制了点云数据在精度敏感型场景（如自动驾驶感知、医学影像建模、精密工业测量等）中的深度应用。在此背景下，ISO/IECJTC1/SC29（音视频编码标准化分技术委员会）启动了ISO/IEC23090-18修改件2的研制工作，旨在通过引入点可靠性指示机制及相关改进措施，完善G-PCC数据的承载能力，提升点云应用的鲁棒性和灵活性。二、标准编制概况2.1标准基本信息|项目|内容||------|------||标准编号|ISO/IEC23090-18:2024/Amd2:2026||标准名称|信息技术沉浸式媒体的编码表示第18部分：基于几何图形的点云压缩数据的承载修改件2：点可靠性指示和其他改进||英文名称|Informationtechnology—Codedrepresentationofimmersivemedia—Part18:Carriageofgeometry-basedpointcloudcompressiondata—Amendment2:Pointreliabilityindicationandotherimprovements||标准状态|现行||发布机构|国际标准化组织（ISO）/国际电工委员会（IEC）||发布日期|2026年2月11日||国别|国际组织||语言|英语|2.2编制过程与研制历程ISO/IEC23090-18的修改件2编制工作遵循ISO/IECJTC1的标准化工作程序，经历了以下主要阶段：-研究论证阶段（2024年下半年至2025年初）：SC29/WG7（MPEG3DGraphicsCoding）工作组收集了来自各成员体和产业界的提案，围绕点可靠性指示的需求场景、技术方案和兼容性进行广泛研讨。该阶段共收到来自中国、美国、韩国、日本、德国等国家的多项技术提案，对点可靠性信息的粒度定义（逐点级/块级/切片级）、编码效率及语义扩展等核心问题进行了深入论证。-委员会草案阶段（2025年）：工作组在综合各提案技术优势的基础上，形成委员会草案（CommitteeDraft,CD）。草案明确了点可靠性指示的语法元素、语义定义及其与现有G-PCC比特流结构的衔接方式，并同步推进其他改进项的讨论与整合。-国际标准草案阶段（2025年下半年）：经多轮技术评审和修订，形成国际标准草案（DraftInternationalStandard,DIS），面向各成员国开展投票。-最终国际标准草案阶段与发布（2025年底至2026年初）：DIS顺利通过成员国投票，形成最终国际标准草案（FDIS），经ISO中央秘书处最终编辑审查后，于2026年2月11日正式对外发布。该修改件的研制周期约18个月，充分体现了国际标准化组织对快速响应产业需求的机制优势。2.3关键技术内容概述本修改件在保持ISO/IEC23090-18:2024基础框架不变的前提下，引入以下核心技术改进：（1）点可靠性指示（PointReliabilityIndication）这是本次修改件的核心新增功能。该机制允许编码端为点云中的每个点或点集附加可靠性指示信息，用于描述该点的几何精度、采集置信度或其他质量相关属性。具体实现方面，修改件定义了在样本条目（SampleEntry）和样本内补充增强信息（SupplementalEnhancementInformation,SEI）两个层次上的可靠性信息承载方式，支持以下三种粒度级别的可靠性描述：-逐点级（Per-point）：为点云中的每个单点单独附加可靠性值，适用于精度要求极高的场景；-块级（Per-block）：以编码块为单位附加统一的可靠性值，兼顾精细度与编码效率；-切片级（Per-slice）：以切片为单位附加可靠性描述，适用于粗粒度质量标记和大规模快速处理。该标准允许同一点云的不同区域采用不同粒度的可靠性指示方式，并在样本条目中进行灵活配置。解码端和应用层可根据可靠性信息实现自适应渲染质量调整、数据融合加权、可分级传输等高级功能。语法设计采用了可扩展的标识符机制（由系统保留标识符和用户自定义标识符空间组成），在保持互操作性的前提下为用户自定义可靠性语义预留扩展空间。（2）其他改进除点可靠性指示外，本修改件还包含多项完善性改进，主要包括：优化部分语法元素的编码效率、修正若干已知勘误、补充与最新传输协议（如基于HTTP的实时流传输）的适配映射、增强错误恢复能力的补充说明及解码端行为规范。这些改进旨在提升标准整体的可用性和实现一致性，降低产业部署的技术门槛。三、标准的技术内容分析3.1承载格式的架构定位ISO/IEC23090-18所定义的G-PCC数据承载规范建立在ISO基元媒体文件格式（ISOBaseMediaFileFormat,ISOBMFF，即ISO/IEC14496-12）之上，利用其面向对象的框（Box）结构实现点云数据及其元数据的灵活封装。G-PCC压缩数据以样本（Sample）的形式存储在轨道（Track）中，配套的样本条目和样本组（SampleGroup）机制承载解码所需的各种参数和元数据。本修改件的设计遵循了ISOBMFF的架构原则，确保新增功能与既有工具的兼容性和可扩展性。在语法设计中，新增的可靠性指示信息嵌入到样本条目（SampleEntry）和样本内补充增强信息（SEI）消息中，不改变既有框的结构和语义，保证了与早期版本的向后兼容性。3.2点可靠性指示的技术实现点可靠性指示的设计目标是建立一种标准化、可互操作的点级质量描述机制。该机制支持编码器在编码过程中根据采集设备信息、几何失真程度、重建误差等指标，为点云数据的各个部分生成可靠性元数据，并在承载层进行规范化表达。具体而言，修改件在样本条目中新增了可靠性信息配置框（ReliabilityInformationConfigurationBox），用于声明可靠性信息的粒度、数值类型（标量/向量）、位深及语义映射方式。在样本数据层面，可靠性信息既可以作为样本内的独立数据块承载，也可以嵌入到SEI消息中传递，后者在解码时序上具有更大的灵活性。从功能角度看，点可靠性指示机制为点云数据的使用者提供了关键的质量判别依据。例如，在自动驾驶的多传感器融合场景中，来自不同时间或不同位置的激光雷达点云数据，可依据各自的可靠性信息在融合阶段实现加权处理，有效抑制低精度点对感知结果的干扰；在沉浸式渲染场景中，渲染引擎可根据可靠性信息对低质量区域实施自适应平滑或替代渲染策略，改善用户视觉体验。3.3兼容性与扩展性设计本修改件充分考虑了与不同版本、不同配置文件间的兼容性问题。所有新增语法元素均带有版本标识和存在性标志，不含新增信息的旧版解码器可正常解析码流并跳过新增内容。同时，可靠性信息与可分级编码机制之间存在天然的协同潜力。在多层编码结构下，可靠性信息可用于辅助解码端在不同网络带宽条件下自适应选择解码层数和质量等级，提升端到端的服务体验。四、主要编制单位介绍本标准的编制工作由ISO/IECJTC1/SC29/WG7（MPEG3DGraphicsCoding）工作组具体组织推进，汇聚了全球范围内在点云压缩、沉浸式媒体和三维数据处理领域具有领先技术实力的科研机构和产业公司。其中，作为WG7工作组的重要成员单位，中国电子技术标准化研究院（CESI）在本修改件的研制过程中发挥了积极作用。该院是工业和信息化部直属的标准化专业机构，长期从事音视频编解码、信息技术及电子领域标准的研究与制定工作，是中国在MPEG国际标准化活动中的核心技术支撑单位之一。在此次修改件编制过程中，中国电子技术标准化研究院主要承担了以下工作：牵头组织国内点云处理企业和科研院所的技术研讨，征集并整合国内优势技术提案；围绕点可靠性指示的语义定义和语法设计提出多项建设性建议；参与了标准文本的编辑修订、技术验证和一致性测试规范制定；在DIS和FDIS投票阶段，组织国内专家开展技术审查并形成投票意见，为标准的顺利发布提供了有力支撑。此外，华为技术有限公司、浙江大学、北京大学等国内单位和机构也在点可靠性指示的技术方案贡献、应用场景验证和参考软件实现等方面做出了重要贡献，共同提升了中国在沉浸式媒体国际标准化领域的影响力。五、标准应用前景与经济社会效益5.1应用场景分析ISO/IEC23090-18:2024/Amd2:2026的发布将在多个重要领域产生深远的应用价值：-自动驾驶与智能交通：车载激光雷达产生的点云数据需要在车端与路侧设施之间高效传输。可靠性指示信息可为感知融合算法提供数据质量的先验知识，提升目标检测和环境重建的准确性。-文化遗产数字化与文物保护：高精度三维扫描在文物保护中应用广泛。点可靠性信息可用于标识采集盲区、退化区域等，指导后续补采和修复工作。-工业检测与精密测量：在制造业质量控制和逆向工程中，可靠性信息有助于区分高精度测量点与低置信度噪声点，提高检测结论的可靠性。5.2经济社会效益该标准的发布将产生显著的经济和社会效益。首先，通过标准化可靠性信息的表示方式，避免了各厂商各自定义私有元数据格式所造成的生态碎片化，降低系统集成的复杂度和成本。其次，可靠的点级质量信息有助于减少点云应用中的无效传输和冗余处理，提升带宽和计算资源利用率。再次，对于点云数据的长期归档和跨系统交换而言，标准化可靠性信息为数据质量和数据溯源提供了重要依据，具有不可忽视的档案学价值。六、结论与展望ISO/IEC23090-18:2024/Amd2:2026《信息技术沉浸式媒体的编码表示第18部分：基于几何图形的点云压缩数据的承载修改件2：点可靠性指示和其他改进》是点云压缩承载格式体系的重要演进。该修改件通过引入具有可扩展性的点可靠性指示机制和相关改进，解决了现有G-PCC承载标准在点级质量描述能力上的结构性缺失，为沉浸式媒体、自动驾驶、智能工业等应用领域提供了标准化的数据质量通信手段。其语法设计兼顾了逐点/块/切片三种粒度的灵活配置，并在此之上建立了多粒度混合指示的承载能力，在互操作性、灵活性和编码效率之间取得了良好平衡。参考文献[1]ISO/IEC23090-18:2024/Amd2:2026,Informationtechnology—Codedrepresentationofimmersivemedia—Part18:Carriageofgeometry-basedpointcloudcompres