專利名稱：有損網(wǎng)絡中大規(guī)模三維數(shù)據(jù)實時傳輸方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡通信和數(shù)據(jù)傳輸領域，主要是用于有損網(wǎng)絡中的一種大規(guī)模三維 數(shù)據(jù)的實時傳輸方法。
背景技術(shù)：
網(wǎng)絡上三維數(shù)據(jù)的應用越來越廣泛，而三維場景的數(shù)據(jù)量一般非常龐大，而現(xiàn)在 的網(wǎng)絡傳輸速度和客戶端計算機運算能力都有限，網(wǎng)絡用戶瀏覽三維數(shù)據(jù)時會感受到極大 的延遲，極大地限制了三維場景遠程可視化的應用。本發(fā)明較好地兼顧了三維數(shù)據(jù)顯示質(zhì) 量和實時性兩方面的性能需求，盡可能化解兩者之間的矛盾，因此具有廣泛的應用價值?，F(xiàn)在常見的三維數(shù)據(jù)網(wǎng)絡傳輸方法是全部數(shù)據(jù)采用TCP信道來傳輸，這些方法的 傳輸效率很低，在瀏覽大規(guī)模三維數(shù)據(jù)時，實時性很差，極大地限制了三維數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡上的 應用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種有損網(wǎng)絡中大規(guī)模三維數(shù)據(jù)實時傳輸方法，解決以上 提到的各種缺陷，開發(fā)出一種能適應常見三維數(shù)據(jù)壓縮格式的傳輸方法。它能夠在有損網(wǎng) 絡條件下，根據(jù)網(wǎng)絡傳輸條件實時調(diào)整傳輸方法，使得在當前條件下能夠得到的三維模型 是在視覺上最佳的。本發(fā)明有損網(wǎng)絡中大規(guī)模三維數(shù)據(jù)實時傳輸方法解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù) 方案首先將三維壓縮數(shù)據(jù)根據(jù)其數(shù)據(jù)特性分塊，使得每一塊數(shù)據(jù)可以獨立傳輸和顯示，然 后客戶端實時計算需要的三維數(shù)據(jù)分塊并向服務器端發(fā)送請求，服務器根據(jù)請求和當時的 網(wǎng)絡條件，向客戶端發(fā)送相應的數(shù)據(jù)，客戶端通過綜合考慮網(wǎng)絡狀況、服務器負載和用戶要 求，動態(tài)地選擇傳輸策略。本發(fā)明有損網(wǎng)絡中大規(guī)模三維數(shù)據(jù)實時傳輸方法解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù) 方案還可以進一步完善，以提高系統(tǒng)的整體性能。該方法具體包括如下步驟1)、第一步.對三維地形數(shù)據(jù)進行預處理，包括對三維地形數(shù)據(jù)的分塊、壓縮和編 碼；2)、第二步.通過綜合考慮客戶端的顯示器分辨率、模型精度、3D顯示卡、處理器 以及內(nèi)存大小等因素，計算出客戶端圖形顯示質(zhì)量需求參數(shù)Iharfwm，將該參數(shù)傳輸?shù)桨l(fā)送 方，給本發(fā)明中提到的最小數(shù)據(jù)集選擇算法使用，以選擇最小數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)流來傳輸；3)、第三步.對網(wǎng)絡傳輸速度以及丟包率等因素的監(jiān)控，主要包括基于TCP的網(wǎng)絡 帶寬監(jiān)測、不可到信道網(wǎng)絡帶寬估計以及不可靠信道丟包率估計；4)、第四步.通過對模型壓縮數(shù)據(jù)的處理、網(wǎng)絡狀況和用戶硬件環(huán)境的監(jiān)測，根據(jù) 最小數(shù)據(jù)集選擇算法計算出數(shù)據(jù)流最小集sidMl，這樣就可以為用戶的數(shù)據(jù)請求選擇相應的 數(shù)據(jù)集并傳輸，滿足用戶的圖形質(zhì)量需求和實時性；5)、第五步.通過動態(tài)混合傳輸策略來 調(diào)整有損網(wǎng)絡特性和動態(tài)傳輸特性，從而根據(jù)網(wǎng)絡狀況實時選取傳輸策略，使得傳輸時產(chǎn)生的總耗費最小。本發(fā)明有損網(wǎng)絡中大規(guī)模三維數(shù)據(jù)實時傳輸方法有益的效果是系統(tǒng)能夠適應各 種網(wǎng)絡帶寬條件，在網(wǎng)絡狀況好的時候，客戶端能夠看到較精細的模型；當網(wǎng)絡條件差的時 候，為了保證客戶端看到三維數(shù)據(jù)的實時性，只顯示分辨率較低的數(shù)據(jù)?？傊诟鞣N網(wǎng)絡 條件下，本發(fā)明都能夠很好地平衡三維數(shù)據(jù)顯示質(zhì)量和實時 性，使得用戶能夠得到最好的 視覺效果。


圖1是本發(fā)明有損網(wǎng)絡中大規(guī)模三維數(shù)據(jù)實時傳輸方法的系統(tǒng)總體框圖。圖2是本發(fā)明有損網(wǎng)絡中大規(guī)模三維數(shù)據(jù)實時傳輸方法的一個實施例結(jié)構(gòu)圖。圖3是本發(fā)明有損網(wǎng)絡中大規(guī)模三維數(shù)據(jù)各傳輸算法傳輸?shù)臄?shù)據(jù)分組與其總耗 費關系圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和一個優(yōu)選實施例對本發(fā)明有損網(wǎng)絡中大規(guī)模三維數(shù)據(jù)實時傳輸 方法作進一步介紹本有損網(wǎng)絡中大規(guī)模三維數(shù)據(jù)實時傳輸方法的方法共分五步。第一步三維地形數(shù)據(jù)的分塊、壓縮和編碼這部分在服務器端完成，如圖1中的壓縮數(shù)據(jù)流模塊以及圖2中的服務器端各分 塊多分辨率壓縮數(shù)據(jù)流模塊所示，主要是對三維地形數(shù)據(jù)進行預處理，詳細步驟如下1)、三維地形數(shù)據(jù)分塊A)、將原始地形數(shù)據(jù)分為LXK塊數(shù)據(jù)，每塊數(shù)據(jù)網(wǎng)格大小是(2n+l)，相鄰兩塊地形 數(shù)據(jù)之間共用一條邊，保證數(shù)據(jù)繪制的連續(xù)性。B)、如果分塊地形大小不滿足(2n+l)，可通過將原始地形內(nèi)插為 (LX2n+l) X (KX2n+l)，本發(fā)明中采用33X33的地形分塊策略。2)、對分塊獨立壓縮Α)、對數(shù)據(jù)進行預處理，包括數(shù)據(jù)單位轉(zhuǎn)換以及高程平移。B)、高程值變換成整數(shù)存儲，采用整數(shù)小波變換進行數(shù)據(jù)去相關。C)、形成低頻平滑部分(LL)和高頻細節(jié)部分(LH、HL、HH) 4個子帶。D)、對第二步得到的小波系數(shù)進行量化，在各子帶的小波系數(shù)間建立零樹結(jié)構(gòu)。Ε)、采用零樹編碼壓縮，生成二進制碼流。3)、對小波零樹進行獨立編碼Α)、依次編碼各小波零樹，使每小波零樹具有獨立的LIP (不重要系數(shù)表)、LSP (重 要系數(shù)表)、LIS (不重要集合表)。B)、對每個分量編碼后，每個小波零樹的3個分量列表被劃分為更小的數(shù)據(jù)段交
錯起來。C)、在各部分數(shù)據(jù)壓縮完畢后，最終形成以下結(jié)構(gòu)的位流首先是頭部標識數(shù)據(jù)， 然后是各棵小波零樹的壓縮數(shù)據(jù)。第二步客戶端圖形顯示質(zhì)量需求計算客戶端的三維模型顯示效果受以下因素的影響顯示器分辨率、模型精度、3D顯示卡、處理器以及內(nèi)存大小。本發(fā)明定義一個用戶數(shù)據(jù)流選擇模塊，它根據(jù)用戶的質(zhì)量需 求，選擇壓縮數(shù)據(jù)流的一個子集，用戶的質(zhì)量需求用變形需求或硬件能力來表述。如圖1中 的用戶狀況檢測模塊所示，詳細計算步驟如下1)、用戶顯示分辨率的計算
A)、用戶顯示分辨率，即能夠顯示的三角形個數(shù)的上界。B)、對于給定的默認視點和視線突出平面，假定有一半的三角形從默認視點被投 影到默認視線突出平面上，那么，用戶顯示分辨率Idisplay可以用下面的公式進行計算。 其中，DR是顯示分辨率，dffl是模型的尺寸，dw是視線突出窗口大小。2)用戶圖形渲染能力的計算給定渲染延遲限制t,、平均幀速率f 以及每幀中三角形的個數(shù)I,，用戶圖形渲染能 力以用下面的公式進行計算。 3)、用戶能夠處理的三角形最大數(shù)量的計算A)、用戶能夠處理的三角形最大數(shù)量e可以用下面的公式進行計算。I hardware ITlin {idispaly' ^ render-^B)、這個參數(shù)將被傳輸?shù)桨l(fā)送方，給本發(fā)明中提到的最小數(shù)據(jù)集選擇算法使用，以 選擇最小數(shù)據(jù)量的數(shù)據(jù)流來傳輸。第三步網(wǎng)絡傳輸質(zhì)量的監(jiān)測通過對網(wǎng)絡傳輸速度的監(jiān)控，可以決定利用可靠信道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量的多少，當網(wǎng) 絡傳輸速度比較大的時候，可以傳輸比較精細的模型，在保證實時性的同時，讓用戶看到更 精細的模型。如圖1中的網(wǎng)絡狀況檢測模塊以及圖2中的網(wǎng)絡模塊所示，詳細步驟如下1)、基于TCP的網(wǎng)絡帶寬監(jiān)測A)、首先得到一個實時網(wǎng)絡帶寬值bwe，用下面的公式進行計算。 其中，acked為最新的ACK應答字段的數(shù)量，pkt_siZe表示段的大小，now表示當 前時間，last_ack_time是前一個ACK收到的的時間。B)、定義一個特定時間段的最大帶寬估計為Max_BWE，則當bwe >Max_BTO時，更新 Max_BWE的值為bwe，否則進一步比較，將此估計帶寬分為high，medium，low的三個區(qū)間，其 條件為 C)、定義系統(tǒng)估計帶寬為高，中，低三個區(qū)間的時間分別為duratiorv i = high, medium, low, sizei分別對應在duratior^內(nèi)的總的包大小，BWEj分別是duratior^內(nèi)帶寬 估計的平均。分別計算每個區(qū)間的duration” size,和BWE”其計算公式為duration, [k] = duration [k_l] + (now_last_ack—time)
sizej [k] = size[k_l]+8氺acked氺pkt_sizeBWEi [k] = size [k]/duration [k]其中，k和k-1表示變量當前的和上次的值。D)、對每個區(qū)間的值取一個權(quán)重weight，滿足以下條件 weight = duration [k] / total_duration [k]E)、當接受的數(shù)據(jù)包達到100時，根據(jù)每個區(qū)間的估計帶寬和權(quán)重估計出下一個 時間段的網(wǎng)絡帶寬民，計算公式為 2)、不可到信道網(wǎng)絡帶寬估計A)、RTP的數(shù)據(jù)幀中包含時間戳time_Stamp來記錄發(fā)送時間，還包含順序號來標 記數(shù)據(jù)幀的發(fā)送順序。B)、通過檢測時間戳，接收方能夠估計出帶寬系數(shù)Bu，并統(tǒng)計包丟失率P”C)、用下面的公式進行計算。 其中，pkt_size為RTP數(shù)據(jù)幀的大小，now為接收到該幀數(shù)據(jù)的時間，r是信道順
暢因子。D)、將帶寬系數(shù)傳回，可以提供給服務器作為判斷傳送模型質(zhì)量的依據(jù)。本發(fā)明在 仿真中設置r = 0.9。3)、不可靠信道丟包率&估計包丟失率的計算公式為 其中，Ms為發(fā)送端存儲的該精細數(shù)據(jù)包含的數(shù)據(jù)包個數(shù)，mr為接收端返回的其接 收到的數(shù)據(jù)包的個數(shù)。第四步反饋圖形顯示質(zhì)量和用戶需求通過對模型壓縮數(shù)據(jù)的處理、網(wǎng)絡狀況和用戶硬件環(huán)境的監(jiān)測，就可以為用戶的 數(shù)據(jù)請求選擇相應的數(shù)據(jù)集并傳輸，滿足用戶的圖形質(zhì)量需求和實時性。本發(fā)明采用一個 最小數(shù)據(jù)集選擇算法，響應用戶的需求。如圖1中的傳輸策略決策模塊所示，詳細步驟如 下1)、基于變形需求的數(shù)據(jù)分組的計算A)、給定n個因素，每個都帶有一個變形量、大小和最后變形約束A，通過因子SUSCT 的一個子集使總大小最小，這樣最后的變形就比比要小。B)、構(gòu)建兩個因子鏈表(list)，相對重要度list和候選list。C)、按照相對重要度大小將因子Si, j放到一個list中以降序排序，從而構(gòu)建相對 重要度list，再根據(jù)相對重要度list來構(gòu)建候選list，最后通過候選list來構(gòu)建SUSCT。2)、基于硬件能力的數(shù)據(jù)分組的計算
A)、Shardware是一個子集，它總共有三角形個數(shù)為;
/,，其中Nmin是解碼模
(=0
型中有個三角形的精細數(shù)據(jù)的最小數(shù)量。B)、在這些精細中的所有的結(jié)構(gòu)分組必須放到Sh dTO中，在最后選定結(jié)構(gòu)分組之 前出現(xiàn)在候選者list中的幾何分組也要放到Sh dw_中。如果Sh dw_完全傳輸，并在用戶 端渲染，那么接收端模型的三角形個數(shù)至少為IharfTOe，即接收端計算機能夠處理的三角形 個數(shù)的上邊界。3)、數(shù)據(jù)流最小集Sideal的計算Sideal = min{Suser, Sx}其中，Suser和Shmdware分別是根據(jù)變形需求比和硬件能力計算出來的分組。4)、對上述算法的效率問題進行討論A)、數(shù)據(jù)選擇處理過程的計算消耗包括相對重要度list和候選list的構(gòu)建，為 滿足用戶的質(zhì)量需求，候選list中分組的選擇。為了構(gòu)建相對重要度list，根據(jù)相對重要 度來將結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)分組和幾何數(shù)據(jù)分組排序，可以采用合并排序處理，時間復雜度為Ti(n) = 0(nlog n)B)、為了構(gòu)建候選list，先需要遍歷相對重要度list，然后根據(jù)約束條件重新排 序，復雜度為Tc(n) = 0(n)因此這兩個list的構(gòu)建的總時間復雜度為Tt (n) = Ti (n) +TC (n) = 0 (nlog (n)) +0 (n)C)、每個三維模型的這些計算是離線(用戶訪問前)計算的，在系統(tǒng)運行并接受用 戶訪問時，唯一的開銷是從候選list中選擇一些分組以滿足用戶的質(zhì)量需求，其時間復雜 度為T(n) =0 (n)D)、將最小數(shù)據(jù)集選擇算法擴展到基于視點的漸進傳輸策略是很方便的，在從客 戶端接收到視點信息后(分塊號和分塊的變形要求)，最小數(shù)據(jù)集選擇算法對客戶端請求 的每個分塊(而不是整個模型)進行同樣的操作。第五步根據(jù)網(wǎng)絡狀況實時選取傳輸策略本發(fā)明采用一種動態(tài)混合傳輸策略來調(diào)整有損網(wǎng)絡特性和動態(tài)傳輸特性。如圖1 中的傳輸策略決策模塊以及建立數(shù)據(jù)包模塊所示，詳細步驟如下1)、對數(shù)據(jù)進行分組A)、采用一種數(shù)據(jù)分組模型，其所有的數(shù)據(jù)包被分到N個組中，每個組包含K個包。B)、Bu和Br為不可靠信道和可靠信道在傳輸之前的估計帶寬，&為根據(jù)接收到的 ACK信號估計出的丟失率。Costu, n和Cos、n分別是數(shù)據(jù)集n采用不可靠信道和可靠信道 傳輸時的耗費，其計算公式分別為 其中，8& 是數(shù)據(jù)集n的大小，(^是數(shù)據(jù)集n所屬分組的質(zhì)量增益。2)、總耗費C定義為信道數(shù)據(jù)分配算法選中的每個分組的耗費之和，其計算公式 為 其中，Km是算法選中的精細數(shù)據(jù)總個數(shù)，G是一個精細數(shù)據(jù)中分組的個數(shù)。3)、如果數(shù)據(jù)集的大小足夠小，因為算法是貪婪算法，每一步都使用最低耗費策 略，那么不可靠信道帶寬，可靠信道帶寬和不可靠信道丟包率在該組的所有數(shù)據(jù)在傳輸時 不會改變，算法作出的決定就都是正確的。所以，本算法是最優(yōu)方案，其動態(tài)混合傳輸策略 將會產(chǎn)生最小總耗費。實驗結(jié)果1)、為了計算最小數(shù)據(jù)集選擇算法的效率，本實施例通過一個連續(xù)選擇處理方法 比較本發(fā)明所提出的處理方式。連續(xù)選擇處理方法順序選擇連續(xù)的分組。在給定的模型變 形量限定條件下，通過本實施例方法給出的數(shù)據(jù)集選擇策略得到的數(shù)據(jù)量和連續(xù)策略得到 的數(shù)據(jù)量由表1給出。本實施例方法選擇產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量小于或等于由連續(xù)策略產(chǎn)生的，最 多節(jié)省了 23. 4%的傳輸數(shù)據(jù)量。表1 :“happy”模型不同數(shù)據(jù)選擇策略得到的數(shù)據(jù)量 2)、在本實施例中介紹了動態(tài)混合傳輸策略為最小數(shù)據(jù)集選擇算法得到的數(shù)據(jù)確 定傳輸通道，為了檢驗該算法的性能，本實施例將這個算法和其他傳輸策略在相同的軟、硬 件和網(wǎng)絡環(huán)境下作了一些比較和分析。本實施例分別以下面的傳輸策略傳輸相同的數(shù)據(jù)1.所有數(shù)據(jù)均用TCP傳輸；2.所有數(shù)據(jù)均用UDP傳輸；3.采用本發(fā)明提出的動態(tài)信道選擇策略來傳輸。對這三種傳輸策略，在各種數(shù)據(jù)分組個數(shù)條件下，比較了它們的傳輸耗費(Cost)， 其關系圖為圖3。從圖3看出，全部數(shù)據(jù)用UDP傳輸帶來最大耗費(Cost)。原因是在粗糙 精細數(shù)據(jù)中的幾何數(shù)據(jù)分組的變形相對比較大。如果這些分組通過不可靠信道傳輸，用戶看到的模型會有比較大的變形，因此耗費會比較大。因為TCP是可靠的，它產(chǎn)生的變形量為 0，因此耗費比UDP要低。本發(fā)明算法能取得最低的耗費，當丟失率較低時(1 =0.1)，大多 數(shù)數(shù)據(jù)能夠很快從可靠信道上接收到，所以本發(fā)明所提的算法是在可靠信道上傳輸大多數(shù) 的子層的。當丟失率較大時，TCP的一次傳送成功率變得很低，重傳數(shù)激增，此時本發(fā)明算 法可以在不可靠信道上傳輸更多的子層，以減少總耗費。 因此，當用戶需要比較精細的模型，而不在乎傳輸延遲時，可以采用可靠信道傳輸 較多的數(shù)據(jù)，而用戶對顯示延遲比較敏感，不注重模型顯示質(zhì)量時，則利用不可靠信道傳輸 更多的數(shù)據(jù)。而在實際應用中，用戶可能有顯示質(zhì)量和顯示延遲兩個方面的要求，這就需要 綜合評價這兩個因素，利用本發(fā)明中提到的最小數(shù)據(jù)集選擇算法和動態(tài)混合傳輸策略決定 傳輸策略，可以得到最佳的顯示效果。
權(quán)利要求
有損網(wǎng)絡中大規(guī)模三維數(shù)據(jù)實時傳輸方法，其特征在于能夠在有損網(wǎng)絡條件下，根據(jù)網(wǎng)絡傳輸條件實時調(diào)整傳輸方法，使得在當前條件下能夠得到的三維模型在視覺上是最佳的，其操作步驟如下1)、三維地形數(shù)據(jù)的分塊、壓縮和編碼在服務器端完成，是對三維地形數(shù)據(jù)進行預處理；2)、客戶端圖形顯示質(zhì)量需求計算客戶端的三維模型顯示效果受以下因素的影響顯示器分辨率、模型精度、3D顯示卡、處理器以及內(nèi)存大小，通過綜合考慮以上因素，計算出用戶圖形顯示質(zhì)量需求；3)、網(wǎng)絡傳輸質(zhì)量的監(jiān)測通過對網(wǎng)絡傳輸速度以及丟包率因素的監(jiān)控，決定利用可靠信道傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量的多少，當網(wǎng)絡傳輸速度比較大的時候，傳輸比較精細的模型，在保證實時性的同時，讓用戶看到更精細的模型；4)、反饋圖形顯示質(zhì)量和用戶需求通過對模型壓縮數(shù)據(jù)的處理、網(wǎng)絡狀況和用戶硬件環(huán)境的監(jiān)測，為用戶的數(shù)據(jù)請求選擇相應的數(shù)據(jù)集并傳輸，滿足用戶的圖形質(zhì)量需求和實時性；5)、根據(jù)網(wǎng)絡狀況實時選取傳輸策略通過采用一種動態(tài)混合傳輸策略來調(diào)整有損網(wǎng)絡特性和動態(tài)傳輸特性。
2.如權(quán)利要求1所述的有損網(wǎng)絡中大規(guī)模三維數(shù)據(jù)實時傳輸方法，其特征在于所述 步驟1)的三維地形數(shù)據(jù)的分塊、壓縮和編碼的具體方法為1)、三維地形數(shù)據(jù)分塊首先將原始地形數(shù)據(jù)分為LXK塊數(shù)據(jù)，每塊數(shù)據(jù)網(wǎng)格大小是(2n+l)，如果分塊地形大 小不滿足(2n+l)，則通過將原始地形內(nèi)插為(LX2n+l)X(KX2n+l)；2)、對分塊獨立壓縮對數(shù)據(jù)進行單位轉(zhuǎn)換和高程平移，高程值變換成整數(shù)存儲，并且采用整數(shù)小波變換去 相關，得到低頻平滑部分(LL)和高頻細節(jié)部分(LH、HL、HH)4個子帶，對得到的小波系數(shù)進 行量化，最后在各子帶的小波系數(shù)之間建立零樹結(jié)構(gòu)；3)、對小波零樹進行獨立編碼依次編碼各小波零樹，使每小波零樹具有獨立的不重要系數(shù)表LIP、重要系數(shù)表LSP、 不重要集合表LIS，再對每個分量編碼，最終形成以下結(jié)構(gòu)的位流首先是頭部標識數(shù)據(jù)， 然后是各棵小波零樹的壓縮數(shù)據(jù)。
3.如權(quán)利要求1所述的有損網(wǎng)絡中大規(guī)模三維數(shù)據(jù)實時傳輸方法，其特征在于所述 步驟2)對客戶端圖形顯示質(zhì)量需求計算的具體方法為1)、用戶顯示分辨率的計算用戶顯示分辨率，即能夠顯示的三角形個數(shù)的上界，對于給定的默認視點和視線突出 平面，假定有一半的三角形從默認視點被投影到默認視線突出平面上，那么，用戶顯示分辨 率Idisplay用下面的公式進行計算 —2DR dmdisplay^t其中，DR是顯示分辨率，dm是模型的尺寸，dw是視線突出窗口大??；2)、用戶圖形渲染能力的計算給定渲染延遲限制、、平均幀速率f以及每幀中三角形的個數(shù)Ip用戶圖形渲染能力 Irender用下面的公式進行計算T— -j- T -P .render ^rj-Tj- >3)、用戶能夠處理的三角形最大數(shù)量的計算用戶能夠處理的三角形最大數(shù)量Ihmdrae用下面的公式進行計算Ihardware Π Π {!display' ^render-^ °
4.如權(quán)利要求1所述的有損網(wǎng)絡中大規(guī)模三維數(shù)據(jù)實時傳輸方法，其特征在于所述 步驟3)對網(wǎng)絡傳輸質(zhì)量的監(jiān)測的具體方法為1)、基于TCP的網(wǎng)絡帶寬監(jiān)測該方法分為下面幾個步驟，首先得到一個實時網(wǎng)絡帶寬值bwe，用下面的公式進行計算, 8 * acked * pkt sizebwe -------now - last _ ack —一 time其中，acked為最新的ACK應答字段的數(shù)量，pkt_size表示段的大小，now表示當前時間，last_ack_time是前一個ACK收到的時間；得到一個特定時間段的最大帶寬估計Max_BWE，則當實時網(wǎng)絡帶寬值大于特定時間段的最大帶寬估計時，特定時間段的最大帶寬估計更新為該實時網(wǎng)絡帶寬值，否則進一步比較，并將此估計帶寬分為high，medium，low三個區(qū)間，其條件分別為'bwe > 0.1* Max BWE => high< bwe <= 0.3 * Max _ BWE => lowother=> medium再分別計算出系統(tǒng)估計帶寬為高，中，低三個區(qū)間的時間Clurationi (i =high，medium， low)、三個區(qū)間的總的包大小size”三個區(qū)間內(nèi)帶寬估計的平均BWEi,其計算公式分別為 Clurationi [k] = duration [k-1] + (now-last_ack_time) Sizei [k] = size[k_l]+8氺acked氺pkt_size BffEi [k] = size[k]/duration[k] 其中，k和k-1表示變量當前的和上次的值，now表示當前時間，laSt_ack_time是前一 個ACK收到的時間，pkt_size表示段的大小，acked為最新的ACK應答字段的數(shù)量； 并對每個區(qū)間的值取一個權(quán)重weight，滿足以下條件^ weight丨=1i= high ,medium ,lowweight = duration[k]/total_duration[k]最后當接受的數(shù)據(jù)包達到100時，根據(jù)每個區(qū)間的估計帶寬和權(quán)重估計出下一個時間 段的網(wǎng)絡帶寬民，計算公式為Br = [ weight, * BWEiIk]i=high ,medium ,low2)、不可到信道網(wǎng)絡帶寬估計RTP的數(shù)據(jù)幀中包含時間戳time_Stamp來記錄發(fā)送時間，還包含順序號來標記數(shù)據(jù)幀 的發(fā)送順序；通過檢測時間戳，接收方能夠估計出帶寬系數(shù)Bu，用下面的公式進行計算Bu = (1-r) Xpkt_size/ (now-time_stamp)其中，pkt_size為RTP數(shù)據(jù)幀的大小，now為接收到該幀數(shù)據(jù)的時間，r是信道順暢因子；將帶寬系數(shù)傳回，可以提供給服務器作為判斷傳送模型質(zhì)量的依據(jù)，在仿真中設置r =0. 9 ；3)、不可靠信道丟包率P1估計 包丟失率的計算公式為 其中，Ms為發(fā)送端存儲的該精細數(shù)據(jù)包含的數(shù)據(jù)包個數(shù)，πν為接收端返回的其接收到 的數(shù)據(jù)包的個數(shù)。
5.如權(quán)利要求1所述的有損網(wǎng)絡中大規(guī)模三維數(shù)據(jù)實時傳輸方法，其特征在于所述 步驟4)反饋圖形顯示質(zhì)量和用戶需求的具體方法為分別計算出基于變形需求的數(shù)據(jù)分組和基于硬件能力的數(shù)據(jù)分組，然后通過最小數(shù)據(jù) 集選擇算法，選擇其中的最小值，從而使實時傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量最小。
6.如權(quán)利要求1所述的有損網(wǎng)絡中大規(guī)模三維數(shù)據(jù)實時傳輸方法，其特征在于所述 步驟5)根據(jù)網(wǎng)絡狀況實時選取傳輸策略的具體方法為1)、對權(quán)利要求1中的步驟4)選擇的三維數(shù)據(jù)進行分組并分別計算采用可靠信道和不 可靠信道傳輸時產(chǎn)生的耗費首先采用分組模型，將所有的數(shù)據(jù)包分到N個組中，每個組包含K個包，然后分別計算 數(shù)據(jù)集采用不可靠信道和可靠信道傳輸時的耗費Costu,n和Cost,,n，其計算公式分別為 其中，Sizen是數(shù)據(jù)集η的大小，Qn是數(shù)據(jù)集η所屬分組的質(zhì)量增益，P (m)是通過不可 靠信道傳輸分組時有m個包被丟失的概率，α是根據(jù)用戶需求設置的控制因子；2)、計算總耗費C定義為信道數(shù)據(jù)分配算法選中的每個分組的耗費之和，其計算公式為 其中，Km是算法選中的精細數(shù)據(jù)總個數(shù)，G是一個精細數(shù)據(jù)中分組的個數(shù)；3)、如果數(shù)據(jù)集的大小足夠小，因為算法是貪婪算法，每一步都使用最低耗費策略，那 么可靠信道帶寬、不可靠信道帶寬以及不可靠信道丟包率在該組的所有數(shù)據(jù)在傳輸時不會 改變，算法作出的決定都是正確的，所以，本算法是最優(yōu)方案，其動態(tài)混合傳輸策略將會產(chǎn) 生最小總耗費。
全文摘要
本發(fā)明為有損網(wǎng)絡中大規(guī)模三維數(shù)據(jù)實時傳輸方法。本方法首先將三維壓縮數(shù)據(jù)根據(jù)其數(shù)據(jù)特性分塊，使得每一塊數(shù)據(jù)可以獨立傳輸和顯示，然后客戶端實時計算需要的三維數(shù)據(jù)分塊并向服務器端發(fā)送請求，服務器根據(jù)請求和當時的網(wǎng)絡條件，向客戶端發(fā)送相應的數(shù)據(jù)，客戶端通過綜合考慮網(wǎng)絡狀況、服務器負載和用戶要求，動態(tài)地選擇傳輸策略。本發(fā)明的有益效果是它能夠在有損網(wǎng)絡條件下，根據(jù)網(wǎng)絡傳輸條件實時調(diào)整傳輸方法，使得在當前條件下能夠得到的三維模型是在視覺上最佳的。
文檔編號H04L29/06GK101883109SQ201010215570
公開日2010年11月10日 申請日期2010年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月29日
發(fā)明者萬旺根, 余小清, 張開翼, 楊曉東, 石成林 申請人:上海大學