[发明专利]以综合图像的形式在屏幕上显示对象的数字样机的系统和编码方法

说明书

由于在适当领域(例如，技术、科学或研究领域)中的应用，以综合图像的形式在屏幕上显示被称为数字样机(digital mock-up)的数字几何数据的领域正在蓬勃发展。

在上述领域中，尤其值得一提的是用于与机械工业相关的领域的计算机辅助设计，其执行特别项目的制造过程、危险或敏感区域的远程操作，尤其包括微创手术或其它操作。

所有这些领域的应用在对对象或部分对象的再现过程中需要非常高精确和准确度，这可在综合成像中实现。

例如，如图1a所示，以综合图像的形式显示数字样机的屏幕系统包括在例如工作站上的客户端图形应用程序，其中，该客户端图形应用程序能够将数字信号提供给为显卡提供接口的显卡驱动器，从而控制显示设备。

如图1b的进一步所示，图形应用程序将像元流提供给显卡驱动器和显卡。像元流包括可编址的像元，其中，根据当前的标准，每个像元都由几何形状(通常为三角形)形成。上述三角形不是必要的，但三角形被证实为在实际中对于三维综合成像(3D成像)是有利的。

现有技术的上述显示系统是令人满意的，因为它们能在3D综合成像中精确且适应地表现所有类型的对象。

然而，尽管它们具有适应性特性，但是它们的使用限制于变化发展非常慢的对象，尤其是用于表示综合对象或3D成像的动态处理所需的信息量和支持该信息的数字数据量的增长非常慢的对象。

在任何情况下，撇开执行在市场上的商用工作站上通常不可用的这些处理所需要的高计算能力不谈，用于重构的综合图像的3D显示所需的通常的显卡不能在表现动态综合图像的流畅性方面达到完全满意，这是因为它们不能产生非常大量的显示数据的刷新率。

特别地，在3D综合成像领域中，尤其在3D动态综合中，由于显示方案、像素的固定数目N_p、像元数目N_b中可编址像元量的不充分性，使显示级别上的困难非常大。

因为图像中显示像素的数目N_p是固定且受限的，所以当前的技术方法不可能优化显示图像的像素数目与像元数目的比值N_p/N_b。目前，在动态3D图像综合中，图像由速度(每秒像元的数目N_b)来表现其特性，并且由图像显示频率F_i来限定3D显示。

特别地，如果图像显示频率太低，每秒图像F_i<5，则系统不能有利地使用，因为建立图像所花费的时间太长并且也不可能获得好的图片，这会引起潜在的问题。

而且，显示会抖动，这当然不利于3D综合成像中对象的全景。

本发明的目的是通过实现用于以综合图像形式在屏幕上显示对象的数字样机的sui generis方法和系统，克服现有技术的综合成像显示系统和方法的缺点。通过sui generis方法和系统，对于每个图像，基本上克服了对显示屏幕的每个显示区域中显示的信息量响应的不充分性。

特别地，本发明的另一个目的是实现以3D综合图像的形式在屏幕上显示对象的数字样机的方法和系统，其中，动态信息量或其速率基本上由具体的编码方法限制，而且这基本上增加了3D综合显示的流畅性。

本发明的又一个目的是最终实现以3D综合图像的形式在屏幕上显示对象的数字样机的方法和系统，其中，在3D综合表现和显示上引入了任意外部事件效果的预期处理，从而例如通过预见应用程序对该外部事件的响应来维持3D综合图像显示的流畅性。

对象的数字样机以三维综合图像的数字文件形式的编码方法从应用程序模块传送的像元流所形成该对象的模型开始，而该应用程序模块从数字样机开始。作为本发明主题的编码方法值得注意之处在于，其包括至少如下步骤：在像元流中区分构成将被显示的三维综合图像的至少一部分的基本图像；根据代表该像元内容的索引值对每个连续的基本图像进行编码；根据代表每个基本图像内容的索引值计算用于三维综合图像的数值；以及以文件或一组数字数据的形式存储该综合图像的数值。

根据代表基本图像内容的索引值对连续基本图像进行编码，使其能够基本上限制显示所需的动态信息量或动态信息流，从而改善3D综合显示的流畅性。

作为本发明主题的编码方法在于将一组像元的索引值与用于计算三维综合图像数值的地址值相关联。

这种做法能够将一组具体的基本图像根据其内容分配给这些数值的计算源，从而保证通过三维综合图像的内容进行空间分割。

该程序通过有效地克服潜在的问题并基本减少了现有技术的3D综合图像上的图像抖动。