專利名稱：基于xml和lod技術(shù)的三維圖形多分辨率顯示方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子信息領(lǐng)域，具體涉及到一種基于XML和LOD 技術(shù)的三維圖形多分辨率顯示方法。
背景技術(shù)：
隨著計算機圖形學(xué)研究的不斷深入，目前在互聯(lián)網(wǎng)上3D圖形越 來越多，如三維地形、建筑、動畫等，互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展又加速了它們的 傳播和共享，這些3D圖形最終都要通過各種顯示終端如PC，智能 手機，PDA上面顯示出來。在當(dāng)前搜索引擎和瀏覽平臺上，當(dāng)需要 對大規(guī)模圖形場景進(jìn)行繪制、傳輸以及顯示時，常見的做法是用大量 的三角面片來描述場景中的幾何模型。隨著描述場景的三角形面片的 數(shù)目的增多，所繪制的圖像質(zhì)量會越來越高，但是繪制速度也會變得 越來越慢，尤其面對一些小型終端設(shè)備，如手機，PDA等，由于受 到設(shè)備內(nèi)存容量、計算能力或顯示精度或者操作系統(tǒng)管理能力等因素 的限制，使得圖形的繪制和顯示效果大打折扣，因此就需要對圖形數(shù) 據(jù)進(jìn)行一定的處理以適應(yīng)不同終端的顯示要求。
XML是一種元標(biāo)記語言，強調(diào)以數(shù)據(jù)為核心，這兩大特點奠定了 XML在數(shù)據(jù)封裝與傳輸中的優(yōu)勢。對于XML文檔來說，數(shù)據(jù)是 其核心。將樣式與內(nèi)容分離，是XML的巨大優(yōu)點。由于數(shù)據(jù)內(nèi)容與 顯示樣式的相互獨立性，我們可以為同一內(nèi)容套用不同的顯示樣式， 使得顯示方式更加靈活、多樣。目前三維圖形數(shù)據(jù)格式的多樣性使得 給這些數(shù)據(jù)的處理、共享、傳輸帶來一定的復(fù)雜性，由于XML格式 的通用性，如果采用XML作為三維物體數(shù)據(jù)模型的描述方式，不 僅便于網(wǎng)絡(luò)傳輸，還降低了數(shù)據(jù)處理、共享上的復(fù)雜度。目前已有幾 種將三維模型描述成XML格式的語言，如X3DExten-sible 3D、 3DXML等。
LOD技術(shù)指用若干不同復(fù)雜度的模型來表示同一對象的技術(shù)。 此技術(shù)主要根據(jù)視點距離對象位置的變化以及終端顯示精度等要求 的不同調(diào)用不同復(fù)雜度的模型，比如人在較遠(yuǎn)距離觀察圖形或圖形需 要在微型終端上顯示時，則調(diào)用低復(fù)雜度模型，反之則調(diào)用高復(fù)雜度 模型，采用該技術(shù)既提高了可視性又節(jié)約了系統(tǒng)資源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種基于XML和LOD 技術(shù)的三維圖形多分辨率顯示方法。
XML具有數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式相分離的特性，而數(shù)據(jù)在終端瀏 覽器的顯示要通過CSS或XSL來控制，我們把XML當(dāng)作一種數(shù)據(jù) 庫技術(shù)，每個存儲有三維圖形數(shù)據(jù)的文檔是一個數(shù)據(jù)庫對象；然后對 該文檔在圖形內(nèi)容上進(jìn)行像素分布、分辨率層次等細(xì)節(jié)化格式轉(zhuǎn)換，建立對應(yīng)的細(xì)節(jié)層次模型；然后利用XML查詢語言完成對不同層次 數(shù)據(jù)的抽取，將數(shù)據(jù)與XSL模板相結(jié)合最終生成一個同時包含圖形 數(shù)據(jù)以及顯示樣式的傳輸文件，如HTML文件，最終利用各種無線、 有線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)礁鞣N終端上顯示出來，從而達(dá)到同一份XML三維圖 形數(shù)據(jù)的不同顯示效果。
本發(fā)明所提出的基于XML和LOD技術(shù)的三維圖形多分辨率顯 示方法主要步驟包括1)選擇合適的數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)，將三維圖形數(shù) 據(jù)存儲為XML文件。2)對XML文件中的三維圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行LOD 分解，形成具有多分辨率的層次細(xì)節(jié)模型。3)根據(jù)顯示終端的要求， 利用XML查詢工具從模型中抽取不同細(xì)節(jié)層次的數(shù)據(jù)，結(jié)合XSL 模板生成含有不同分辨率層次數(shù)據(jù)的HTML傳輸文件。4)將生成的 HTML文件通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)浇K端，最終實現(xiàn)三維圖形數(shù)據(jù)的顯示。
本發(fā)明的有益效果是通過對三維圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行XML存儲及細(xì) 節(jié)層次分解，針對不同的顯示要求進(jìn)行靈活的數(shù)據(jù)傳輸，提高了數(shù)據(jù) 傳輸?shù)男?，滿足了不同終端設(shè)備的顯示精度要求。


圖1為本發(fā)明的流程圖2為一個空間四面體的XML存儲示例；
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。本發(fā)明的發(fā)明思想為首先將三維圖形數(shù)據(jù)封裝為XML文件， 利用LOD技術(shù)對圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行細(xì)節(jié)層次分解，形成一組該圖形的多 分辨率層次模型，該模型仍以XML為存儲載體，其中不同層次上的 圖形數(shù)據(jù)表達(dá)了不同分辨率下的圖形。根據(jù)終端顯示要求，借助于 XML査詢工具從模型中提取相應(yīng)層次上的圖形數(shù)據(jù)，結(jié)合XSL顯示 模板生成HTML文檔，最終實現(xiàn)圖形的傳輸、顯示。
如圖1所示，基于XML和LOD的三維圖形多分辨率顯示方法 的主要步驟包括
1、 三維圖形數(shù)據(jù)的封裝。
對于一般的三維物體，大多選擇采用三維網(wǎng)格模型來描述三維圖 形，將三維圖形描述為一些由頂點、邊和面組成的網(wǎng)格， 一種簡單的 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是頂點一邊一面。對于一個包含有4個頂點，6條邊和4個 面的空間四面體VoV^2V3如圖2左部所示，如果采用頂點-邊-面的 存儲結(jié)構(gòu)，則描述為XML方式如圖2右部所示。
2、 對圖形進(jìn)行LOD分解，形成具有不同細(xì)節(jié)描述的圖形模型。 分解后的圖形模型中的數(shù)據(jù)仍以XML作為存儲載體，與原始圖
形數(shù)據(jù)不同的是，該模型中的圖形數(shù)據(jù)具有層次結(jié)構(gòu)特征，不同層次 上的數(shù)據(jù)代表了不同分辨率下的圖形。
本發(fā)明采用基于點刪除的LOD多分辨率模型生成方法。具體步 驟如下
(1)計算三角形網(wǎng)格中每個給定頂點的局部幾何和拓?fù)涮卣?并 對頂點分類。(2)如果定點曲率小于給定的近似誤差值，就刪除該點。 設(shè)簡單頂點Q,n為Q點的平均平面的法向量，Pi,P2…,Pk為Q 點周圍的頂點環(huán)中的所有頂點,Xi為從Q點到P點的向量i=l，2，…， k, ^為n與Xi的夾角，則Q點的曲率C可以計算如下
<formula>formula see original document page 8</formula>
(3) 對刪除頂點后留下的空洞進(jìn)行局部三角化。
(4) 重復(fù)以上過程，直至無滿足步驟2所述條件的點為止。
3、 利用XML查詢工具如XML-QL從模型中提取相應(yīng)層次上的 圖形數(shù)據(jù)，利用XSL模板生成HTML文件。
在該步驟中，圖形數(shù)據(jù)抽取、轉(zhuǎn)換、聚合等操作和控制主要由 XML-QL來實現(xiàn)，XSL可以作為一個模板用來控制XML文檔數(shù)據(jù)的
顯示樣式。
4、 將生成的圖形文件通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)礁黠@示終端， 如IPTV， PC， PDA，智能手機等。
對于像PC機這樣處理能力較強，顯示精度較高的設(shè)備，將傳輸 分辨率較高的圖形數(shù)據(jù)給他們，對于像PDA，智能手機這樣硬件能 力存在一定限制，并且對圖形顯示的精度不高，我們則將低分辨率的 圖形數(shù)據(jù)發(fā)送過去，從而實現(xiàn)同一三維圖形在不同終端上的不同顯示 效果，即圖形的多分辨率顯示。
權(quán)利要求
1、基于XML與LOD技術(shù)的三維圖形多分辨率顯示方法，其特征在于其主要步驟包括1)選擇合適的數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)，將三維圖形數(shù)據(jù)存儲為XML文件；2)對XML文檔中的三維圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行LOD分解，形成具有多分辨率的層次細(xì)節(jié)模型；3)根據(jù)顯示終端的要求，利用XML查詢工具從模型中抽取不同細(xì)節(jié)層次的數(shù)據(jù)，結(jié)合XSL模板生成HTML文件；4)將生成的HTML文件通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)浇K端，最終實現(xiàn)三維圖形數(shù)據(jù)的顯示。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于XML與LOD技術(shù)的三維圖形多 分辨率顯示方法，其特征在于步驟2)中三維圖形模型中的數(shù)據(jù)是以 XML作為存儲載體，其中不同層次上的圖形數(shù)據(jù)表達(dá)了不同分辨率 下的圖形。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于XML與LOD技術(shù)的三維圖形多 分辨率顯示方法，其特征在于步驟2)對圖形進(jìn)行LOD分解主要采 用基于點刪除的方法，主要包括以下步驟(1) 計算三角形網(wǎng)格中每個給定頂點的局部幾何和拓?fù)涮卣?，?對頂點分類；(2) 如果頂點曲率小于給定的近似誤差值，就刪除該點；(3) 對刪除頂點后留下的空洞進(jìn)行局部三角化；(4) 重復(fù)以上過程，直至無滿足步驟2所述條件的點為止。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的基于XML與LOD技術(shù)的三維圖形多 分辨率顯示方法，其特征在于步驟3)中對同一三維圖形數(shù)據(jù)生成含有不同分辨率層次數(shù)據(jù)的傳輸文件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于XML與LOD技術(shù)的三維圖形多分辨率顯示方法。該方法主要步驟包括1)三維圖形數(shù)據(jù)的XML封裝。2)對三維圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行LOD分解。3)根據(jù)顯示終端的要求，利用XML查詢工具從模型中抽取不同細(xì)節(jié)層次的數(shù)據(jù)，結(jié)合XSL模板生成HTML文件。4)將生成的HTML文件通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)浇K端，最終實現(xiàn)三維圖形數(shù)據(jù)的顯示。通過該方法，針對不同的顯示要求進(jìn)行靈活的數(shù)據(jù)傳輸，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男剩瑵M足了不同終端設(shè)備的顯示精度要求。
文檔編號G06T15/00GK101499175SQ20091003773
公開日2009年8月5日 申請日期2009年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月10日
發(fā)明者羅笑南, 齊鵬飛 申請人:中山大學(xué)