專利名稱：一種應(yīng)用于移動設(shè)備的三維圖形傳送系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于移動通信系統(tǒng)技術(shù)及應(yīng)用，具體涉及一種利用三維圖形LOOP細(xì)分與逆細(xì)分方法實(shí)現(xiàn)三維圖形在移動通信網(wǎng)絡(luò)中的傳送。
背景技術(shù)：
隨著三維模型數(shù)據(jù)采集工具的不斷發(fā)展，我們所能采集的模型數(shù)據(jù)也日益精細(xì)，伴隨而來的就是模型數(shù)據(jù)量和復(fù)雜程度的急劇增加。這就給三維圖形在移動設(shè)備終端的應(yīng)用帶來了兩個問題。第一，各種數(shù)字移動終端，如手機(jī)、PDA等，它們的數(shù)據(jù)運(yùn)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(shù)據(jù)在無線網(wǎng)絡(luò)傳輸必然會占用許多的網(wǎng)絡(luò)帶寬，造成網(wǎng)絡(luò)的堵塞。從而，如何有效地提高三維圖形在網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)男?，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(nèi)處理和顯示三維圖形成為移動計算領(lǐng)域的一項(xiàng)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(jìn)行了深入研究，嘗試通過有效地處理存儲瓶頸，來改善實(shí)時傳送的效率和效果。在眾多解決方案中，實(shí)際應(yīng)用意義較大的主流方法有幾何模型編碼與壓縮。
經(jīng)過數(shù)十年的研究和發(fā)展，二維圖像的編碼與壓縮已經(jīng)逐漸走向成熟。小波分析工具在圖像處理領(lǐng)域的應(yīng)用，令圖像壓縮技術(shù)有了歷史性的飛躍，從JPEG到JPEG2000，二維多媒體數(shù)據(jù)的表示方式正在不斷完善。相比之下，盡管三維圖形壓縮近幾年來取得了激動人心的進(jìn)展，但其理論和應(yīng)用框架還是顯得非常年輕，無法滿足工業(yè)界日益增長的需求。幾何編碼的目的在于解決存儲方面和顯示方面的性能要求。比較關(guān)鍵的技術(shù)問題是對三維圖形與傳統(tǒng)的二維數(shù)字圖像不同。三維幾何圖形的數(shù)據(jù)一般采用描述幾何模型的圖元(頂點(diǎn)，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(biāo)數(shù)據(jù)，三維幾何模型還包含了拓?fù)湫畔砻枋鰩缀螌?shí)體之間的關(guān)聯(lián)，這又為幾何編碼的實(shí)現(xiàn)增添了難度。數(shù)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(lǐng)域，被壓縮的幾何實(shí)體和拓?fù)湫畔⒌闹匾钥赡懿幌嗟龋瑯拥膲嚎s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(dāng)，極可能導(dǎo)致整個三維模型的走樣，因此這種方法難以應(yīng)用于移動通信。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了采用逆LOOP細(xì)分方法來簡化三維圖形，是一種幾何模型簡化方法。它實(shí)現(xiàn)了三維圖形在移動終端的多分辨率傳送，即在三維圖形在通過無線網(wǎng)絡(luò)在各種移動終端傳送時，通過LOOP細(xì)分與逆細(xì)分運(yùn)算把三維圖形分成不同的層次，根據(jù)移動終端的實(shí)際處理能力為移動終端傳送合適分辨率的三維圖形，從而解決了上述若干問題。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下本發(fā)明提出的一種應(yīng)用于移動設(shè)備的三維圖形傳送系統(tǒng)由嵌入于移動終端的圖形發(fā)送模塊、設(shè)備配置信息發(fā)送模塊和圖形接收與顯示模塊還有應(yīng)用于服務(wù)器端的圖形接收模塊、圖形LOOP細(xì)分模塊、圖形逆細(xì)分模塊、加密與解密模塊、設(shè)備配置信息分析模塊、圖形發(fā)送模塊組成。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案如下1、當(dāng)一個移動終端要發(fā)送一幅三維圖形到另一網(wǎng)絡(luò)里的移動終端時。發(fā)送方的圖形發(fā)送模塊先把三維圖形數(shù)據(jù)發(fā)送到同一網(wǎng)絡(luò)里的服務(wù)器端。服務(wù)器的圖形接收模塊接收從發(fā)送端發(fā)送過來的三維圖形數(shù)據(jù)。
2、服務(wù)器端的圖形逆細(xì)分模塊對接收到的三維圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行逆細(xì)分運(yùn)算，簡化三維圖形的三角網(wǎng)格，將簡化后的三維圖形發(fā)送給加密與解密模塊。通過加密與解密模塊加密后的數(shù)據(jù)由圖形發(fā)送模塊發(fā)送到目標(biāo)移動終端所在網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器。
3、接收端服務(wù)器在接收從發(fā)送端服務(wù)器所傳送來的數(shù)據(jù)通過加密與解密模塊進(jìn)行解密后送往圖形LOOP細(xì)分模塊處理。與此同時，設(shè)備配置信息分析模塊根據(jù)對目標(biāo)移動終端(即接收端)發(fā)送配置信息請求。接收端的設(shè)備配置信息發(fā)送模塊接收到消息后，把接收端的配置信息包括運(yùn)算速度、內(nèi)存容量等信息發(fā)送給服務(wù)器的設(shè)備配置信息分析模塊。配置信息分析模塊對其進(jìn)行分析并把分析結(jié)果發(fā)送給圖形LOOP細(xì)分模塊。圖形LOOP細(xì)分模塊根據(jù)發(fā)送方服務(wù)器所傳送過來的簡化后的三維圖形數(shù)據(jù)和配置信息分析模塊傳送過來的分析結(jié)果決定對原始數(shù)據(jù)作細(xì)分運(yùn)算的次數(shù)，從而得到符合設(shè)備配置所能顯示的最佳效果的分辨率。圖形發(fā)送模塊把經(jīng)細(xì)分處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送到目標(biāo)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(fā)明的有益效果在于通過對發(fā)送方要發(fā)送的三維圖形的三角網(wǎng)格進(jìn)行了簡化，這時三維圖形的數(shù)據(jù)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(jìn)行加密后，由圖形發(fā)送模塊發(fā)送到目標(biāo)終端所在的網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器。根據(jù)發(fā)送方服務(wù)器所傳送過來的簡化后的三維圖形數(shù)據(jù)根據(jù)設(shè)備的配置進(jìn)行細(xì)分運(yùn)算，從而得到符合設(shè)備配置所能顯示的最佳效果的分辨率。改變了在低配置的終端顯示高分辨率的圖形時間上的巨大開銷。


圖1為一種應(yīng)用于移動設(shè)備的三維圖形傳送系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)圖；圖2為LOOP細(xì)分規(guī)則；圖3為LOOP細(xì)分效果圖；圖4為LOOP逆細(xì)分效果圖；圖5為一種應(yīng)用于移動設(shè)備的三維圖形傳送系統(tǒng)功能模塊圖；圖6為一種應(yīng)用于移動設(shè)備的三維圖形傳送系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖；圖7為一種應(yīng)用于移動設(shè)備的三維圖形傳送系統(tǒng)的程序流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一部說明本發(fā)明一種應(yīng)用于移動設(shè)備的三維圖形傳送系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。
本發(fā)明一種應(yīng)用于移動設(shè)備的三維圖形傳送系統(tǒng)由嵌入于移動終端的圖形發(fā)送模塊、設(shè)備配置信息發(fā)送模塊和圖形接收與顯示模塊還有應(yīng)用于服務(wù)器端的圖形接收模塊、圖形LOOP細(xì)分模塊、圖形逆細(xì)分模塊、加密與解密模塊、設(shè)備配置信息分析模塊、圖形發(fā)送模塊組成。如圖2所示。
移動終端模塊的功能與實(shí)現(xiàn)過程描述如下1、圖形發(fā)送模塊圖形發(fā)送模塊通過無線連接上服務(wù)器把要發(fā)送的三維圖形和目標(biāo)地址發(fā)送到服務(wù)器。
2、設(shè)備配置信息發(fā)送模塊在接收到服務(wù)器發(fā)送過來的設(shè)備配置信息請求時，響應(yīng)請求，把本終端的配置信息包括運(yùn)算速度、內(nèi)存內(nèi)容等發(fā)送回服務(wù)器。
圖形接收與顯示模塊接收服務(wù)器發(fā)送過來的三維圖形數(shù)據(jù)，并把圖形顯示到終端的顯示屏上。
服務(wù)器端模塊的功能與實(shí)現(xiàn)過程描述如下1、圖形接收模塊接收發(fā)送方服務(wù)器發(fā)送過來的三維數(shù)據(jù)。并把數(shù)據(jù)發(fā)送到加密與解密模塊。
2、加密與解密模塊對要發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，同時也對接收到的三維圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行解密。
3、圖形發(fā)送模塊圖形發(fā)送模塊根據(jù)接收方地址把LOOP細(xì)分運(yùn)算后的三維數(shù)據(jù)發(fā)送給接收方。
4、設(shè)備配置信息分析模塊向接收方發(fā)出配置信息請求，并接收回應(yīng)的設(shè)備配置信息。進(jìn)行分析，分析根據(jù)內(nèi)建的一個等級表進(jìn)行對比。有較快的處理速度和內(nèi)存容量的設(shè)備對應(yīng)較高的級別。把分析后的結(jié)果發(fā)送到圖形LOOP細(xì)分模塊。
圖形LOOP細(xì)分模塊對三維圖形的三角網(wǎng)格通過LOOP細(xì)分方法進(jìn)行細(xì)化。根據(jù)設(shè)備配置信息分析模塊所發(fā)送過來的分析結(jié)果即級別來決定進(jìn)行細(xì)分運(yùn)算的次數(shù)。通過控制細(xì)分次數(shù)來生成符合接收方設(shè)備處理能力的三維圖形。
LOOP細(xì)分是一種面分裂逼近細(xì)分模式。Loop模式是基于三次有向盒式樣條，所生成的曲面在正則曲面上是C2連續(xù)，在奇異點(diǎn)是C1連續(xù)。LOOP模式采用1-4三角形分裂，只生成E-頂點(diǎn)和V-頂點(diǎn)。實(shí)現(xiàn)方法如下(1)對于E-頂點(diǎn)，設(shè)內(nèi)部邊的兩個頂點(diǎn)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(diǎn)為vE=38(v0+v1)+18(v2+v3)]]>(2)對每個內(nèi)部頂點(diǎn)V，設(shè)其相鄰頂點(diǎn)為v0，v1，...，vn-1，如圖1(b)所示，則相應(yīng)的V頂點(diǎn)定義為Vv=(1-nβn)v+βnΣt=0n-1vt]]>(3)為了增強(qiáng)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(diǎn)定義為vE=12(v0+v1),]]>邊界頂點(diǎn)v上的V頂點(diǎn)定義為vv=18(v0+v1)+34v,]]>其中v0，v1為其相鄰頂點(diǎn)，如圖1(c)(d)所示。
(4)上面的是βn一個非常重要的參數(shù)，它的選取不僅直接反映物體真實(shí)程度，甚至?xí)梢粓F(tuán)怪異的物體。根據(jù)已有的一些理論值，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，選擇如下權(quán)值效果較好
βn=1n[58-[38+14cos2πn]2]]]>進(jìn)行一次LOOP細(xì)分運(yùn)算后的結(jié)果如圖3所示。
經(jīng)過細(xì)分不同次數(shù)的細(xì)分運(yùn)算可以得到不同復(fù)雜度的三維圖形來適應(yīng)不同處理能力的移動終端。
圖形逆細(xì)分模塊通過LOOP逆細(xì)分對三維圖形的三角網(wǎng)格進(jìn)行簡化。
根據(jù)LOOP細(xì)分原理得到(1)每次細(xì)分過程新增的頂點(diǎn)都是常規(guī)頂點(diǎn)，即所有奇異頂點(diǎn)都是偶頂點(diǎn)(2)奇異頂點(diǎn)不隨細(xì)分的次數(shù)改變，無論經(jīng)過多少次細(xì)分，奇異頂點(diǎn)都是從最初的原始網(wǎng)格繼承下來的(3)奇頂點(diǎn)環(huán)中，有且僅有兩個偶頂點(diǎn)(4)奇頂點(diǎn)的環(huán)中的兩個偶頂點(diǎn)所屬的曲面中不包含鄰接邊(5)偶頂點(diǎn)的環(huán)中，所有鄰接頂點(diǎn)都是奇頂點(diǎn)采用區(qū)域生長的方法，先找到一個奇異種子作為生長種子，然后按區(qū)域延伸遍歷所有的頂點(diǎn)，從而找到所有的偶頂點(diǎn)，也就是簡化后的頂點(diǎn)序列。LOOP逆細(xì)分對三維圖形的簡化效果如圖4所示。
經(jīng)過簡化后的三維圖形數(shù)據(jù)量大大減少，有利于遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)傳輸。也為以后的通過LOOP細(xì)分生成不同層次的三維圖形成為可能。
下面結(jié)合

其中的一個實(shí)施例一種應(yīng)用于移動設(shè)備的三維圖形傳送系統(tǒng)數(shù)據(jù)流程圖如圖6所示，其程序流程圖如圖表7所示。
處于某網(wǎng)絡(luò)里的PDA用戶要向另一網(wǎng)絡(luò)的手機(jī)用戶發(fā)送一幅三維圖形。PDA用戶(發(fā)送方)選擇好要發(fā)送的三維圖形和所要發(fā)送的目標(biāo)(接收方)后。PDA中的圖形發(fā)送模塊把三維圖形通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到它所在網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器，服務(wù)器接收到三維圖形數(shù)據(jù)后對三維圖形進(jìn)行逆細(xì)分運(yùn)算，對原三維圖形的三角網(wǎng)格進(jìn)行簡化，這時三維圖形的數(shù)據(jù)量大大地減少了。通過解密與加密模塊進(jìn)行加密后，由圖形發(fā)送模塊發(fā)送到目標(biāo)終端所在的網(wǎng)絡(luò)的服務(wù)器。接收方服務(wù)器接收到發(fā)送方服務(wù)器發(fā)送過來的數(shù)據(jù)后，通過解密與加密模塊對其進(jìn)行解密，然后發(fā)往圖形LOOP細(xì)分模塊。同時，設(shè)備配置信息分析模塊對接收方設(shè)備(手機(jī))發(fā)送一個配置信息請求。接收方的設(shè)備配置信息發(fā)送模塊在接收到這個請求后，把自身的配置包括運(yùn)算速度、內(nèi)存容量、屏幕尺寸等信息發(fā)送回服務(wù)器的設(shè)備配置信息分析模塊。設(shè)備配置信息分析模塊對這個配置信息進(jìn)行分析，得到手機(jī)所能顯示的三維圖形的等級為2，并所分析結(jié)果送往圖形LOOP細(xì)分模塊。圖形LOOP細(xì)分模塊此時得到了設(shè)備配置信息分析模塊發(fā)送過來的分析結(jié)果和解密與加密模塊發(fā)送過來的三維圖形數(shù)據(jù)，根據(jù)分析結(jié)果中目標(biāo)設(shè)備所能顯示的等級，決定進(jìn)行LOOP細(xì)分運(yùn)算的次數(shù)。手機(jī)的等級為2則進(jìn)行兩次細(xì)分運(yùn)算，得到細(xì)化了的三角網(wǎng)格。服務(wù)器的圖形發(fā)送模塊把細(xì)分后的三維圖形數(shù)據(jù)收送給手機(jī)(接收方)，手機(jī)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(fā)送三維圖形到手機(jī)用戶的流程完成。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于移動設(shè)備的三維圖形傳送系統(tǒng)，其特征在于包括設(shè)置于移動終端的圖形發(fā)送模塊、設(shè)備配置信息發(fā)送模塊和圖形接收與顯示模塊還有應(yīng)用于服務(wù)器端的圖形接收模塊、圖形LOOP細(xì)分模塊、圖形逆細(xì)分模塊、設(shè)備配置信息分析模塊、圖形發(fā)送模塊組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于移動設(shè)備的三維圖形傳送系統(tǒng)，其特征在于所述的服務(wù)器端還包括加密與解密模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用于移動設(shè)備的三維圖形傳送系統(tǒng)，其特征在于移動終端與服務(wù)器模塊間通過無線網(wǎng)絡(luò)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的應(yīng)用于移動設(shè)備的三維圖形傳送系統(tǒng)，其特征在于包括以下過程發(fā)送方發(fā)送三維圖形時先發(fā)送到其服務(wù)器；1)服務(wù)器端的圖形逆細(xì)分模塊對接收到的三維圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行逆細(xì)分運(yùn)算，簡化三維圖形的三角網(wǎng)格，將簡化后的三維圖形通過加密與解密模塊加密后，由圖形發(fā)送模塊發(fā)送到接收方的服務(wù)器；2)接收端服務(wù)器在接收到三維圖形數(shù)據(jù)后，通過解密后送往圖形LOOP細(xì)分模塊處理、同時，設(shè)備配置信息分析模塊根據(jù)對接收方設(shè)備發(fā)送配置信息請求；3)接收端把配置信息發(fā)送給服務(wù)器，服務(wù)器的配置信息分析模塊對其進(jìn)行分析并把分析結(jié)果發(fā)送給圖形LOOP細(xì)分模塊；4)圖形LOOP細(xì)分模塊根據(jù)發(fā)送方服務(wù)器所傳送過來的簡化后的三維圖形數(shù)據(jù)和配置信息分析模塊傳送過來的分析結(jié)果決定對原始數(shù)據(jù)作細(xì)分運(yùn)算的次數(shù)，圖形發(fā)送模塊把經(jīng)細(xì)分處理后的數(shù)據(jù)發(fā)送到接收方設(shè)備。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述應(yīng)用于移動設(shè)備的三維圖形傳送系統(tǒng)的圖形LOOP細(xì)分模塊，其特征在于1)對三維圖形的三角網(wǎng)格按照LOOP細(xì)分方法進(jìn)行運(yùn)算，得到不同分辨率的三維圖形數(shù)據(jù)；2)根據(jù)設(shè)備配置信息分析模塊所發(fā)送過來的分析結(jié)果即級別來決定進(jìn)行細(xì)分運(yùn)算的次數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述應(yīng)用于移動設(shè)備的三維圖形傳送系統(tǒng)的圖形逆細(xì)分模塊，其特征在于通過LOOP逆細(xì)分方法對三維圖形的三角網(wǎng)格進(jìn)行簡化。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述應(yīng)用于移動設(shè)備的三維圖形傳送系統(tǒng)的設(shè)備配置信息分析模塊，其特征在于向接收方發(fā)送配置信息請求，并接收回應(yīng)的設(shè)備配置信息、進(jìn)行分析。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的應(yīng)用于移動設(shè)備的三維圖形傳送系統(tǒng)，其特征在于通過無線連接，服務(wù)器端的設(shè)備配置信息分析模塊對移動終端的設(shè)備配置信息發(fā)送模塊發(fā)送配置請求，設(shè)備配置信息發(fā)送模塊響應(yīng)請求，回饋設(shè)備的配置信息。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用于移動設(shè)備的三維圖形傳送系統(tǒng)，其特征在于設(shè)備配置信息發(fā)送模塊響應(yīng)服務(wù)器端的配置請求時，回饋的配置信息包括移動終端設(shè)備的運(yùn)算速度，內(nèi)存容量，屏幕尺寸。
全文摘要
本發(fā)明提出的一種應(yīng)用于移動設(shè)備的三維圖形傳送系統(tǒng)，該系統(tǒng)由嵌入于移動終端的圖形發(fā)送模塊、設(shè)備配置信息發(fā)送模塊和圖形接收與顯示模塊還有應(yīng)用于服務(wù)器端的圖形接收模塊、圖形LOOP細(xì)分模塊、圖形逆細(xì)分模塊、加密與解密模塊、設(shè)備配置信息分析模塊、圖形發(fā)送模塊組成。它采用逆LOOP細(xì)分方法來簡化三維圖形，實(shí)現(xiàn)了三維圖形在移動終端的多分辨率傳送，即在三維圖形在通過無線網(wǎng)絡(luò)在各種移動終端傳送時，通過LOOP細(xì)分與逆細(xì)分運(yùn)算把三維圖形分成不同的層次，根據(jù)移動終端的實(shí)際處理能力為移動終端傳送合適分辨率的三維圖形。
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(yōu)先權(quán)日2006年6月15日
發(fā)明者羅笑南, 吳佳文 申請人:中山大學(xué)