一種應用於行動裝置的三維圖形傳送系統的製作方法
2023-10-08 14:26:14 1
專利名稱：一種應用於行動裝置的三維圖形傳送系統的製作方法
技術領域：
本發明屬於移動通信系統技術及應用，具體涉及一種利用三維圖形LOOP細分與逆細分方法實現三維圖形在移動通信網絡中的傳送。
背景技術：
隨著三維模型數據採集工具的不斷發展，我們所能採集的模型數據也日益精細，伴隨而來的就是模型數據量和複雜程度的急劇增加。這就給三維圖形在行動裝置終端的應用帶來了兩個問題。第一，各種數字移動終端，如手機、PDA等，它們的數據運算能力和存儲容量都是很有限的，在高精度的三維圖形面前，處理能力比較弱的各種移動終端顯得力不從心。第二，大量的三維圖形數據在無線網絡傳輸必然會佔用許多的網絡帶寬，造成網絡的堵塞。從而，如何有效地提高三維圖形在網絡中傳輸的效率，如何讓各種各樣的移動終端在它的力所能及的處理能力內處理和顯示三維圖形成為移動計算領域的一項重要難題。
為了解決上述的問題，目前主要針對幾何模型的存儲方式進行了深入研究，嘗試通過有效地處理存儲瓶頸，來改善實時傳送的效率和效果。在眾多解決方案中，實際應用意義較大的主流方法有幾何模型編碼與壓縮。
經過數十年的研究和發展，二維圖像的編碼與壓縮已經逐漸走向成熟。小波分析工具在圖像處理領域的應用，令圖像壓縮技術有了歷史性的飛躍，從JPEG到JPEG2000，二維多媒體數據的表示方式正在不斷完善。相比之下，儘管三維圖形壓縮近幾年來取得了激動人心的進展，但其理論和應用框架還是顯得非常年輕，無法滿足工業界日益增長的需求。幾何編碼的目的在於解決存儲方面和顯示方面的性能要求。比較關鍵的技術問題是對三維圖形與傳統的二維數字圖像不同。三維幾何圖形的數據一般採用描述幾何模型的圖元(頂點，邊，面片)來定義，因此不能像圖像壓縮那樣使用矩陣方式去處理。另一方面，除了坐標數據，三維幾何模型還包含了拓撲信息來描述幾何實體之間的關聯，這又為幾何編碼的實現增添了難度。數字圖像壓縮可以提供有損方式，靈活地滿足用戶的需求，但是在幾何壓縮領域，被壓縮的幾何實體和拓撲信息的重要性可能不相等，同樣的壓縮策略在幾何壓縮中未必能帶來理想的壓縮比和壓縮效果，而有損壓縮如果處理不當，極可能導致整個三維模型的走樣，因此這種方法難以應用於移動通信。
發明內容
本發明目的在於克服了現有技術的不足，提出了採用逆LOOP細分方法來簡化三維圖形，是一種幾何模型簡化方法。它實現了三維圖形在移動終端的多解析度傳送，即在三維圖形在通過無線網絡在各種移動終端傳送時，通過LOOP細分與逆細分運算把三維圖形分成不同的層次，根據移動終端的實際處理能力為移動終端傳送合適解析度的三維圖形，從而解決了上述若干問題。
為了實現本發明的目的，本發明所採用的技術方案如下本發明提出的一種應用於行動裝置的三維圖形傳送系統由嵌入於移動終端的圖形發送模塊、設備配置信息發送模塊和圖形接收與顯示模塊還有應用於伺服器端的圖形接收模塊、圖形LOOP細分模塊、圖形逆細分模塊、加密與解密模塊、設備配置信息分析模塊、圖形發送模塊組成。實現本發明的技術方案如下1、當一個移動終端要發送一幅三維圖形到另一網絡裡的移動終端時。發送方的圖形發送模塊先把三維圖形數據發送到同一網絡裡的伺服器端。伺服器的圖形接收模塊接收從發送端發送過來的三維圖形數據。
2、伺服器端的圖形逆細分模塊對接收到的三維圖形數據進行逆細分運算，簡化三維圖形的三角網格，將簡化後的三維圖形發送給加密與解密模塊。通過加密與解密模塊加密後的數據由圖形發送模塊發送到目標移動終端所在網絡的伺服器。
3、接收端伺服器在接收從發送端伺服器所傳送來的數據通過加密與解密模塊進行解密後送往圖形LOOP細分模塊處理。與此同時，設備配置信息分析模塊根據對目標移動終端(即接收端)發送配置信息請求。接收端的設備配置信息發送模塊接收到消息後，把接收端的配置信息包括運算速度、內存容量等信息發送給伺服器的設備配置信息分析模塊。配置信息分析模塊對其進行分析並把分析結果發送給圖形LOOP細分模塊。圖形LOOP細分模塊根據發送方伺服器所傳送過來的簡化後的三維圖形數據和配置信息分析模塊傳送過來的分析結果決定對原始數據作細分運算的次數，從而得到符合設備配置所能顯示的最佳效果的解析度。圖形發送模塊把經細分處理後的數據發送到目標移動終端的圖形接收與顯示模塊。圖形接收與顯示模塊完成圖形的顯示。
本發明的有益效果在於通過對發送方要發送的三維圖形的三角網格進行了簡化，這時三維圖形的數據量大大地減少了，傳送的速率大大提高。通過解密與加密模塊進行加密後，由圖形發送模塊發送到目標終端所在的網絡的伺服器。根據發送方伺服器所傳送過來的簡化後的三維圖形數據根據設備的配置進行細分運算，從而得到符合設備配置所能顯示的最佳效果的解析度。改變了在低配置的終端顯示高解析度的圖形時間上的巨大開銷。
圖1為一種應用於行動裝置的三維圖形傳送系統基本結構圖；圖2為LOOP細分規則；圖3為LOOP細分效果圖；圖4為LOOP逆細分效果圖；圖5為一種應用於行動裝置的三維圖形傳送系統功能模塊圖；圖6為一種應用於行動裝置的三維圖形傳送系統數據流程圖；圖7為一種應用於行動裝置的三維圖形傳送系統的程序流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作進一部說明本發明一種應用於行動裝置的三維圖形傳送系統基本結構如圖1所示。
本發明一種應用於行動裝置的三維圖形傳送系統由嵌入於移動終端的圖形發送模塊、設備配置信息發送模塊和圖形接收與顯示模塊還有應用於伺服器端的圖形接收模塊、圖形LOOP細分模塊、圖形逆細分模塊、加密與解密模塊、設備配置信息分析模塊、圖形發送模塊組成。如圖2所示。
移動終端模塊的功能與實現過程描述如下1、圖形發送模塊圖形發送模塊通過無線連接上伺服器把要發送的三維圖形和目標地址發送到伺服器。
2、設備配置信息發送模塊在接收到伺服器發送過來的設備配置信息請求時，響應請求，把本終端的配置信息包括運算速度、內存內容等發送回伺服器。
圖形接收與顯示模塊接收伺服器發送過來的三維圖形數據，並把圖形顯示到終端的顯示屏上。
伺服器端模塊的功能與實現過程描述如下1、圖形接收模塊接收發送方伺服器發送過來的三維數據。並把數據發送到加密與解密模塊。
2、加密與解密模塊對要發送的數據進行加密，同時也對接收到的三維圖形數據進行解密。
3、圖形發送模塊圖形發送模塊根據接收方地址把LOOP細分運算後的三維數據發送給接收方。
4、設備配置信息分析模塊向接收方發出配置信息請求，並接收回應的設備配置信息。進行分析，分析根據內建的一個等級表進行對比。有較快的處理速度和內存容量的設備對應較高的級別。把分析後的結果發送到圖形LOOP細分模塊。
圖形LOOP細分模塊對三維圖形的三角網格通過LOOP細分方法進行細化。根據設備配置信息分析模塊所發送過來的分析結果即級別來決定進行細分運算的次數。通過控制細分次數來生成符合接收方設備處理能力的三維圖形。
LOOP細分是一種面分裂逼近細分模式。Loop模式是基於三次有向盒式樣條，所生成的曲面在正則曲面上是C2連續，在奇異點是C1連續。LOOP模式採用1-4三角形分裂，只生成E-頂點和V-頂點。實現方法如下(1)對於E-頂點，設內部邊的兩個頂點為v0，v1，且共享此邊的兩個三角形面為(v0，v1，v3)和(v0，v1，v2)，則E-頂點為vE=38(v0+v1)+18(v2+v3)]]>(2)對每個內部頂點V，設其相鄰頂點為v0，v1，...，vn-1，如圖1(b)所示，則相應的V頂點定義為Vv=(1-nn)v+nt=0n-1vt]]>(3)為了增強邊界曲線的光滑性，對邊界要作特殊處理。如邊界邊(v0，v1)上的E頂點定義為vE=12(v0+v1),]]>邊界頂點v上的V頂點定義為vv=18(v0+v1)+34v,]]>其中v0，v1為其相鄰頂點，如圖1(c)(d)所示。
(4)上面的是βn一個非常重要的參數，它的選取不僅直接反映物體真實程度，甚至會生成一團怪異的物體。根據已有的一些理論值，通過實驗發現，選擇如下權值效果較好
n=1n[58-[38+14cos2n]2]]]>進行一次LOOP細分運算後的結果如圖3所示。
經過細分不同次數的細分運算可以得到不同複雜度的三維圖形來適應不同處理能力的移動終端。
圖形逆細分模塊通過LOOP逆細分對三維圖形的三角網格進行簡化。
根據LOOP細分原理得到(1)每次細分過程新增的頂點都是常規頂點，即所有奇異頂點都是偶頂點(2)奇異頂點不隨細分的次數改變，無論經過多少次細分，奇異頂點都是從最初的原始網格繼承下來的(3)奇頂點環中，有且僅有兩個偶頂點(4)奇頂點的環中的兩個偶頂點所屬的曲面中不包含鄰接邊(5)偶頂點的環中，所有鄰接頂點都是奇頂點採用區域生長的方法，先找到一個奇異種子作為生長種子，然後按區域延伸遍歷所有的頂點，從而找到所有的偶頂點，也就是簡化後的頂點序列。LOOP逆細分對三維圖形的簡化效果如圖4所示。
經過簡化後的三維圖形數據量大大減少，有利於遠程網絡傳輸。也為以後的通過LOOP細分生成不同層次的三維圖形成為可能。
下面結合
其中的一個實施例一種應用於行動裝置的三維圖形傳送系統數據流程圖如圖6所示，其程序流程圖如圖表7所示。
處於某網絡裡的PDA用戶要向另一網絡的手機用戶發送一幅三維圖形。PDA用戶(發送方)選擇好要發送的三維圖形和所要發送的目標(接收方)後。PDA中的圖形發送模塊把三維圖形通過無線網絡發送到它所在網絡的伺服器，伺服器接收到三維圖形數據後對三維圖形進行逆細分運算，對原三維圖形的三角網格進行簡化，這時三維圖形的數據量大大地減少了。通過解密與加密模塊進行加密後，由圖形發送模塊發送到目標終端所在的網絡的伺服器。接收方伺服器接收到發送方伺服器發送過來的數據後，通過解密與加密模塊對其進行解密，然後發往圖形LOOP細分模塊。同時，設備配置信息分析模塊對接收方設備(手機)發送一個配置信息請求。接收方的設備配置信息發送模塊在接收到這個請求後，把自身的配置包括運算速度、內存容量、屏幕尺寸等信息發送回伺服器的設備配置信息分析模塊。設備配置信息分析模塊對這個配置信息進行分析，得到手機所能顯示的三維圖形的等級為2，並所分析結果送往圖形LOOP細分模塊。圖形LOOP細分模塊此時得到了設備配置信息分析模塊發送過來的分析結果和解密與加密模塊發送過來的三維圖形數據，根據分析結果中目標設備所能顯示的等級，決定進行LOOP細分運算的次數。手機的等級為2則進行兩次細分運算，得到細化了的三角網格。伺服器的圖形發送模塊把細分後的三維圖形數據收送給手機(接收方)，手機中的圖形接收與顯示模塊完成對圖形的顯示。至此，PDA用戶發送三維圖形到手機用戶的流程完成。
權利要求
1.一種應用於行動裝置的三維圖形傳送系統，其特徵在於包括設置於移動終端的圖形發送模塊、設備配置信息發送模塊和圖形接收與顯示模塊還有應用於伺服器端的圖形接收模塊、圖形LOOP細分模塊、圖形逆細分模塊、設備配置信息分析模塊、圖形發送模塊組成。
2.根據權利要求1所述的應用於行動裝置的三維圖形傳送系統，其特徵在於所述的伺服器端還包括加密與解密模塊。
3.根據權利要求1或2所述的應用於行動裝置的三維圖形傳送系統，其特徵在於移動終端與伺服器模塊間通過無線網絡連接。
4.根據權利要求3所述的應用於行動裝置的三維圖形傳送系統，其特徵在於包括以下過程發送方發送三維圖形時先發送到其伺服器；1)伺服器端的圖形逆細分模塊對接收到的三維圖形數據進行逆細分運算，簡化三維圖形的三角網格，將簡化後的三維圖形通過加密與解密模塊加密後，由圖形發送模塊發送到接收方的伺服器；2)接收端伺服器在接收到三維圖形數據後，通過解密後送往圖形LOOP細分模塊處理、同時，設備配置信息分析模塊根據對接收方設備發送配置信息請求；3)接收端把配置信息發送給伺服器，伺服器的配置信息分析模塊對其進行分析並把分析結果發送給圖形LOOP細分模塊；4)圖形LOOP細分模塊根據發送方伺服器所傳送過來的簡化後的三維圖形數據和配置信息分析模塊傳送過來的分析結果決定對原始數據作細分運算的次數，圖形發送模塊把經細分處理後的數據發送到接收方設備。
5.根據權利要求4所述應用於行動裝置的三維圖形傳送系統的圖形LOOP細分模塊，其特徵在於1)對三維圖形的三角網格按照LOOP細分方法進行運算，得到不同解析度的三維圖形數據；2)根據設備配置信息分析模塊所發送過來的分析結果即級別來決定進行細分運算的次數。
6.根據權利要求4所述應用於行動裝置的三維圖形傳送系統的圖形逆細分模塊，其特徵在於通過LOOP逆細分方法對三維圖形的三角網格進行簡化。
7.根據權利要求4所述應用於行動裝置的三維圖形傳送系統的設備配置信息分析模塊，其特徵在於向接收方發送配置信息請求，並接收回應的設備配置信息、進行分析。
8.根據權利要求7所述的應用於行動裝置的三維圖形傳送系統，其特徵在於通過無線連接，伺服器端的設備配置信息分析模塊對移動終端的設備配置信息發送模塊發送配置請求，設備配置信息發送模塊響應請求，回饋設備的配置信息。
9.根據權利要求8所述的應用於行動裝置的三維圖形傳送系統，其特徵在於設備配置信息發送模塊響應伺服器端的配置請求時，回饋的配置信息包括移動終端設備的運算速度，內存容量，屏幕尺寸。
全文摘要
本發明提出的一種應用於行動裝置的三維圖形傳送系統，該系統由嵌入於移動終端的圖形發送模塊、設備配置信息發送模塊和圖形接收與顯示模塊還有應用於伺服器端的圖形接收模塊、圖形LOOP細分模塊、圖形逆細分模塊、加密與解密模塊、設備配置信息分析模塊、圖形發送模塊組成。它採用逆LOOP細分方法來簡化三維圖形，實現了三維圖形在移動終端的多解析度傳送，即在三維圖形在通過無線網絡在各種移動終端傳送時，通過LOOP細分與逆細分運算把三維圖形分成不同的層次，根據移動終端的實際處理能力為移動終端傳送合適解析度的三維圖形。
文檔編號H04N15/00GK1909675SQ20061003596
公開日2007年2月7日 申請日期2006年6月15日 優先權日2006年6月15日
發明者羅笑南, 吳佳文 申請人:中山大學