[发明专利]一种无线局域网络中三维模型传输和交互式绘制方法

说明书

技术领域

本发明属于无线局域网络中与便携移动设备相关的多媒体技术领域，涉及一种无线局域网络中三维模型传输和交互式绘制方法。

背景技术

随着3G移动网络的逐步铺开和无线局域网的广泛应用，面向手持移动设备的各种三维图形应用得到了迅速发展。然而，无线网络的窄带宽和移动设备本身所固有的有限功耗供给和计算存储资源等缺陷，还不能很好地满足三维图形在移动计算终端中的实时交互式处理要求。如何在无线移动网络上对三维图形数据进行实时鲁棒传输并在移动设备上的实时绘制成为目前研究的热点问题。

利用三维模型的渐进编码传输技术能根据客户端用户对模型的质量需求，将不同分辨率的层次模型从服务端渐进式地传输到移动客户端，从而最大化减少网络中的传输数据量。通常，在三维模型进行传输之前，需对它进行简化并构建为多分辨率模型。此时，服务端可根据客户的需求发送特定分辨率的模型。然而，由于模型绘制时交互式绘制的需要，服务端需完成不同分辨率模型的快速切换。对于传统的方法而言，由于需要执行大量塌陷和分裂操作计算，导致切换代价过高。

不同于有线环境中的桌面设备，对于移动设备而言，目前仍然存在有限功耗供给和计算资源不足等缺陷。因此，完成在移动设备上的三维模型交互式实时绘制的另一个关键问题是如何在有效减少客户端的计算和绘制任务的同时能降低绘制过程中从服务端传输到客户端的数据量。通常，当渐进模型传输到移动客户端时，传统的方法需要进行耗费资源的本地重构计算，造成客户端绘制的等待。尽管有效的重构技术能够改善这种情况，但仍然需消耗大量客户端资源，这对低性能的移动客户端而言是不适合的。为此，利用较为成熟的视频和图像编码传输技术，将三维模型的编码和绘制转化为图像或视频的编码与绘制，能够有效地减少网络中传输的数据量，从而解决三维模型在移动客户端中的绘制问题。然而，由于此类方法传输到客户端的都是图像，并且所有数据都依赖于服务端，在诸如移动电子商务中的三维模型全方位展示的实际应用场合中并不适用，缺乏客户端操作灵活性。

此外，对于三维几何模型编码存储而言，存在以下两个事实。1)三维网格由顶点拓扑信息和几何信息两部分构成。从两者所占据的存储空间方面来说，通常几何信息只占据了整个三维几何模型的不到1/3的存储空间。2)完成一个三维模型的绘制，必须获得实际需绘制顶点的几何信息和拓扑连接信息。在OpenGL|ES等图形绘制库中，为加速模型的绘制速度，通常采用顶点索引数组描述需绘制顶点的拓扑连接关系。由于顶点索引数组只是记录了顶点的索引值，其实际占据的空间存储量较小。

如果能够利用上述基本事实，通过有效的模型编码方法，降低网络中实际传输的数据量；同时，设计一种计算分配和绘制方法，将所有的计算任务都集中在服务端完成，客户端不进行任何计算操作包括耗时的模型本地重构计算，仅进行底层的基本绘制，将能够极大地减少了三维模型在移动客户端的绘制等待时间。发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供了一种无线局域网络中三维模型传输和交互式绘制方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

1)三维模型传输编码。首先将三维模型转变为渐进多分辨率模型。在此过程中设计了一个顶点误差度量权值调节方案，采用动态数组数据结构加快排序时间，同时引入塌陷记录栈和分裂记录栈两种数据结构，用于后续的不同分辨率模型快速切换。利用此多分辨率模型，根据三维模型编码存储特性，将三维渐进模型交互式实时绘制所需的传输数据分为以下两部分：在渐进模型绘制之前，将模型中的几何信息即所有顶点的几何坐标数据快速传输到移动客户端；在模型交互式绘制过程中，将模型实际需绘制顶点的顶点索引数组数据即时发送到移动客户端。

2)计算分配及绘制方法。为减轻客户端的计算和存储负担，本方法在局域网的服务端保存和运行一个移动客户端将要用到的模型多分辨率版本，而在移动客户端则只是进行已接收到模型的绘制计算。首先，在服务端的内存中运行并保存上述建立的多分辨率模型。其次，当客户端需要某种分辨率的模型时，服务端利用塌陷记录栈和分裂记录栈进行计算，快速得到塌陷边或分裂顶点。将此时需要进行绘制的顶点形成顶点索引数组，并发送到客户端。客户端在绘制过程中获得此顶点索引数组，并结合已存储在客户端的顶点几何数据进行多分辨率模型的交互式快速绘制。

本发明与背景技术相比，具有的有益的效果是：本发明是一种适用于无线局域网络中三维模型传输和交互式绘制方法，能够实现在移动客户端实现模型的任意分辨率的交互式实时绘制功能。

具体实施方式