ISOIEC 23090-182024AMD22026 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在自动驾驶、智慧城市、工业数字化及扩展现实（XR）等领域的广泛应用，点云数据作为三维空间信息的重要载体，其压缩与传输效率已成为影响系统性能的关键因素。ISO/IEC23090-18:2024标准作为MPEG-I框架下基于几何图形的点云压缩（G-PCC）数据承载规范，为点云数据的封装、传输和解析提供了统一技术基准。本报告围绕ISO/IEC23090-18:2024/AMD2:2026修改件（以下简称“本修改件”）的立项背景、技术内容、产业需求和标准价值展开系统分析。该修改件重点引入点可靠性指示（PointReliabilityIndication）机制，并辅以多项承载层优化改进，旨在解决点云数据在复杂传输环境下质量评估不精确、错误恢复能力不足等核心问题。报告详细介绍了修改件的技术框架、与现有标准体系的兼容性、主要参与单位的技术贡献，并对标准实施后的产业影响进行了前瞻性评估。分析表明，本修改件的发布将进一步推动点云压缩技术在自动驾驶感知、遥感测绘、工业检测和沉浸式娱乐等领域的规模化应用，为全球沉浸式媒体产业链的标准化发展提供坚实支撑。关键词：沉浸式媒体；基于几何图形的点云压缩；点可靠性指示；ISO/IEC23090-18；MPEG-I；标准化Keywords:ImmersiveMedia;Geometry-BasedPointCloudCompression(G-PCC);PointReliabilityIndication;ISO/IEC23090-18;MPEG-I;Standardization一、引言1.1立项背景点云数据作为三维空间信息的高保真表达形式，近年来在众多前沿技术领域获得广泛应用。自动驾驶汽车依赖激光雷达（LiDAR）产生的点云数据进行实时环境感知，智慧城市建设借助点云技术实现城市三维建模，工业自动化领域运用点云数据进行精密测量与质量检测，而扩展现实（XR）产业更是将动态点云视为构建沉浸式用户体验的核心数据形态。然而，高密度点云数据所伴随的海量存储空间和传输带宽需求，构成了技术落地的瓶颈制约。为应对上述挑战，国际标准化组织ISO/IECJTC1/SC29（编码音频、图像、多媒体和超媒体信息分技术委员会）下属的MPEG（动态图像专家组）制定了基于几何图形的点云压缩（Geometry-basedPointCloudCompression,G-PCC）系列标准。其中，ISO/IEC23090-18:2024作为“承载”（Carriage）层面的规范，明确了G-PCC压缩数据在文件封装和传输协议中的具体承载方式，为点云数据的高效分发奠定了基础。1.2修改件立项动因随着G-PCC技术在实践中的深度应用，标准使用方逐渐暴露出以下核心需求缺口：第一，点云质量精确评估能力不足。在现有的G-PCC承载框架下，接收端在点云数据解析和渲染过程中，难以对每个数据点的可靠性进行精确评估。特别是在存在丢包、压缩损伤或传感器噪声的实际传输环境中，如何识别和区分高可靠性与低可靠性的点云数据，直接关系到下游应用（如自动驾驶决策、医学影像分析）的安全性和准确性。第二，错误恢复与容错机制有待完善。点云数据在无线网络、车联网（V2X）等不可靠信道中传输时，数据损坏或丢失难以完全避免。现有承载格式缺乏细粒度的可靠性元数据支持，导致接收端在错误恢复和降级渲染方面缺乏技术依据。第三，多模态融合场景的新需求。在激光雷达与摄像头、毫米波雷达等多传感器融合应用中，不同来源的点云数据具有不同的置信度等级。承载层需要具备标识各点来源及可靠性等级的能力，方能支撑上层应用实现最优融合决策。基于上述背景，ISO/IECJTC1/SC29/WG7（MPEG3DGraphicsCoding）于2024年下半年正式启动了对ISO/IEC23090-18:2024的修改件制定工作，旨在通过引入点可靠性指示等机制，完善标准的适用性和前瞻性。二、标准技术内容概述2.1标准的总体定位ISO/IEC23090-18:2024规定了基于几何图形的点云压缩数据的承载格式，涵盖ISO基础媒体文件格式（ISOBMFF）中的点云样本描述、点云样本入口、点云样本辅助信息等关键数据结构，以及基于实时传输协议（RTP）的流式传输承载方式。该标准为G-PCC编码后的点云数据在不同传输层次上的封装提供了统一的规范性约束，确保了编码数据与承载层之间的无缝衔接。2.2修改件2的主要内容本修改件（AMD2:2026）在ISO/IEC23090-18:2024的基础上，重点引入以下技术改进：2.2.1点可靠性指示机制点可靠性指示是本修改件最为核心的技术增量。该机制在点云样本的辅助信息中新增了可靠性描述符（ReliabilityDescriptor），用于标识点云中每个点或每组点的可靠性等级。具体而言，该描述符支持以下信息表达：-可靠性等级标识：定义从“最高可靠性”到“低可靠性”的多级分类体系，供编码端根据采集器精度、压缩损伤程度等因素进行标注；-逐点与逐组粒度切换：支持以单点为粒度的高精度标注，也支持以点组（如切片或瓦片）为粒度的低开销标注，适应不同应用场景的带宽与精度需求；-可靠性信息的时间一致性：对于动态点云序列，可靠性指示与时间戳信息联动，确保时变可靠性信息的准确表达。2.2.2承载效率优化除点可靠性指示外，本修改件还针对承载效率进行了如下优化：-辅助信息压缩编码：对重复性较高的可靠性元数据引入熵编码方法，有效降低元数据的存储与传输开销；-样本入口结构的精简：在保持向后兼容的前提下，优化了点云样本入口的字段组织方式，减少了冗余信息，提升了解析效率；-增强的流式传输支持：对接入RTP传输的点云数据，新增了部分传输单元（PartialUnit）的承载规则，使接收端能够在数据不完整的情况下进行部分解码和渐进式渲染。2.2.3与现有标准体系的兼容性本修改件在设计过程中严格遵循以下兼容性要求：-向后兼容：凡符合AMD2:2026要求的解码器均能正确解码符合ISO/IEC23090-18:2024编码的数据流；-与G-PCC编码标准的协同：可靠性指示信息与ISO/IEC23090-9（G-PCC编码标准）中的几何属性编码流程保持语义一致性，无需对编码核心算法进行调整；-与系统层标准的衔接：在文件封装层面与ISO/IEC14496-12（ISOBMFF）保持结构兼容，在传输层面与IETFRFC3550（RTP）框架保持协议兼容。三、关键技术分析3.1点可靠性指示机制的标准化价值点可靠性指示机制的引入，从标准化层面回应了沉浸式媒体应用中对“感知质量”和“数据可信度”的深层需求。在传统视频编码标准中，质量评估通常以帧或区域为粒度进行；而点云数据的高维结构性决定了单纯以帧为粒度的质量描述远不能满足实际需求。本修改件将可靠性指示的粒度下探到点和点组层面，为上层应用提供了精细化的数据可信度地图。该机制在以下场景中具有突出的应用价值：自动驾驶感知：在自动驾驶系统中，激光雷达点云数据的可靠性直接关系到障碍物检测和路径规划的准确性。通过点可靠性指示，自动驾驶决策模块可以优先信赖高可靠性区域的点云数据，并对低可靠性区域采取更保守的驾驶策略，从而有效提升系统的整体安全性。遥感与测绘：在航空遥感测绘中，不同条件下采集的点云数据精度差异显著。可靠性指示为测绘成果的质量标注提供了标准化手段，使测绘产品的精度信息能够在数据链路上无损传递。医学影像与工业检测：在依赖点云数据进行精密测量和缺陷检测的场合，可靠性元数据为后续的量化分析和判定提供了不可或缺的置信度参考。3.2承载效率优化的技术路线本修改件中的承载效率优化并未以牺牲功能完整性为代价，而是在保持元数据表达能力的前提下，从信息论和工程实现两个维度进行了精细化设计：-熵编码的引入利用了可靠性元数据在空间分布上的统计冗余，在典型测试序列上可将元数据开销降低约30%至50%；-样本入口结构的精简通过去除跨样本间的冗余字段，降低了文件封装开销；-部分传输单元的承载规则设计，则为弱网环境下的渐进式渲染提供了协议层面的支持。四、标准修订的产业需求与现实意义4.1产业需求侧分析本修改件的制定有着深刻的产业背景。在需求侧，点云技术的规模化应用正面临从“可用”到“好用”的转折期。根据ABIResearch的市场预测，全球点云相关市场规模在2026年预计突破百亿美元大关，涵盖自动驾驶、测绘地理信息、工业数字孪生、文化遗存数字化保护等多个领域。在如此庞大的应用版图中，缺乏统一、精细的质量标识机制已成为制约产业链上下游高效协同的关键痛点。具体而言，点云数据的生产者（传感器制造商、数据采集服务商）、处理者（编码算法提供商、云服务平台）和使用者（自动驾驶方案商、测绘单位、终端用户）之间，迫切需要一种“通用的质量语言”来精确描述所传输点云数据的可信程度。本修改件所确立的点可靠性指示机制，恰恰填补了这方面的标准化空白，为产业链各环节的协同发展提供了统一的技术语言。4.2政策与标准协同从国际标准化政策层面看，国际电工委员会和ISO/IECJTC1持续推进沉浸式媒体标准化布局，本修改件的制定与ITU-T、3GPP、IEEE等国际组织在点云传输、V2X通信、数字孪生等领域的标准化工作形成了良好的互补关系。同时，中国在全国信标委多媒体分技术委员会的组织下，积极参与了本修改件的制定工作，国内企事业单位在可靠性指示的技术方案贡献和测试验证方面均有实质性参与。五、主要参与单位介绍本修改件的制定凝聚了来自全球多个国家和地区的标准化专家和产业界技术力量，其中中国电子技术标准化研究院为主要参与单位之一。该院作为中国电子信息技术领域权威的标准研制与验证机构，多年来深度参与ISO/IECJTC1/SC29的标准化工作，在沉浸式媒体编码、点云压缩和数据承载等领域积累了深厚的技术储备和标准化经验。在ISO/IEC23090-18:2024/AMD2:2026的制定过程中，中国电子技术标准化研究院主要承担了以下工作：技术方案贡献与论证。研究院专家团队围绕点可靠性指示的语义定义和描述符结构设计，提出了结合应用场景需求的多级可靠性分级方案，并通过大量的仿真测试验证了该方案在自动驾驶和遥感测绘等典型场景中的有效性。相关技术提案被WG7采纳并纳入修改件正文，为可靠性指示机制的核心框架奠定了重要基础。测试验证与互操作性评估。研究院牵头组织了修改件草案在国内多个技术机构中的测试验证工作，针对点可靠性指示的编码效率、解析复杂度和兼容性等关键指标进行了系统性评测，形成了详尽的测试报告并反馈至国际标准讨论组，为标准技术内容的最终确定提供了有力的数据支撑。国际标准对口工作。研究院作为全国信息技术标准化技术委员会多媒体分技术委员会（SAC/TC28/SC29）的秘书处单位，在国内组织开展了标准的研讨、意见征集和中文宣贯材料的编制工作，有效促进了国内产业界对本修改件技术内容的理解和跟进。六、结论与展望6.1总结ISO/IEC23090-18:2024/AMD2:2026修改件在现有G-PCC数据承载标准的基础上，系统性地引入了点可靠性指示机制和多项承载优化改进。该修改件的发布，标志着点云数据承载标准化从“传输格式统一”迈向了“质量感知增强”的新阶段。点可靠性指示机制为接收端提供了精确到点粒度的数据可信度信息，填补了现有标准在质量精细化表达方面的空白；承载效率优化则在保持功能完备的前提下有效降低了元数据开销，增强了标准在带宽受限环境中的适用性。6.2未来展望展望未来，随着自动驾驶、数字孪生和沉浸式娱乐等产业的持续演进，点云数据的形式将更加多样，应用场景也愈加复杂。本修改件的实施有望从以下几个维度推动标准体系的持续发展：-从“可靠性指示”走向“质量全链路管理”：未来承载层标准有望进一步纳入感知质量（如几何精度PSNR、属性保真度）等更丰富的质量描述维度，构建覆盖采集、编码、传输、解码和渲染全链路的点云质量管理标准化框架；-与AI技术的深度融合：随着基于学习的点云压缩和处理技术的快速演进，承载层标准需为AI生成的点云数据提供灵活的适配机制，这也将持续推动承载格式标准的迭代完善；-面向垂直行业的定制化扩展：车联网、智慧城市、精准医疗等垂直行业对点云承载的实时性和可靠性有着差异化要求，后续标准化工作可能以技术报告或行业扩展的形式，为该类行业应用提供更具针对性的技术规范。可以预见，在MPEG工作组的持续推动和全球产业界的共同