三維幾何壓縮與傳輸方法的研究.pdf

1、隨著計算機圖形學(xué)與計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的應(yīng)用需要通過互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)、甚至是無線網(wǎng)絡(luò)，來訪問那些存放在異地的三維幾何圖形數(shù)據(jù)。這使得本已經(jīng)十分有限的網(wǎng)絡(luò)帶寬資源變得更加的緊張。數(shù)字生活概念的產(chǎn)生進(jìn)一步加劇了這一矛盾，數(shù)字醫(yī)療、計算機動畫等方方面面的應(yīng)用迫切地需要尋找三維幾何模型更為緊湊的表示、存儲方式和有效的網(wǎng)絡(luò)傳輸模式。要解決這些由于三維幾何圖形信息量和復(fù)雜度的急劇增長所帶來的問題，僅僅依靠提高三維圖形引擎的處理速度和能

2、力，以及增加網(wǎng)絡(luò)帶寬等硬件方面的措施是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。因此，研究占用空間小、處理速度快，適合于三種網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)母呔热S幾何圖形的存儲方式和壓縮方法有著十分重要的意義。此外，隨著3C融合進(jìn)程的加速，數(shù)字家庭產(chǎn)業(yè)得到了迅速的發(fā)展。在數(shù)字家庭內(nèi)部，豐富的信息資源被存儲在各種類型的終端設(shè)備上。如何在這些類型各異的3C設(shè)備間傳輸、共享包括三維幾何模型在內(nèi)的各種信息資源，成為當(dāng)前數(shù)字家庭領(lǐng)域中一個重要的研究內(nèi)容。 基于以上兩個問題的提出，本文從

3、幾何壓縮技術(shù)、幾何模型的漸進(jìn)式傳輸與數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)等內(nèi)容入手，在以下四個方面進(jìn)行了研究工作。 1.本文提出了一個針對三角形條帶構(gòu)成的三角形網(wǎng)格拓?fù)湫畔⒌母咝嚎s算法。該算法針對條帶化后的三角形網(wǎng)格拓?fù)湫畔⑦M(jìn)行壓縮，通過定義一套獨特的編解碼規(guī)則，編解碼只需一次路徑完成，壓縮率較為理想，且所需時間及空間與三角形網(wǎng)格頂點數(shù)成線型函數(shù)關(guān)系。同時，該算法可實現(xiàn)多策略漸進(jìn)式傳輸，在完成對網(wǎng)格模型的編碼后，可以根據(jù)所選取的關(guān)鍵點序列，對整體編碼

4、進(jìn)行分批傳輸，以達(dá)到漸進(jìn)式傳輸?shù)哪康摹?2.本文設(shè)計了一種基于邊界表示法的三角形網(wǎng)格存儲數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)——三角形擴(kuò)展樹。三角形擴(kuò)展樹可以在減少三維模型存儲空間的同時，維系網(wǎng)格完整的拓?fù)湫畔?，適合在資源受限的環(huán)境中表示三角形網(wǎng)格模型。而且該結(jié)構(gòu)可以容易地進(jìn)行邊塌陷與頂點分裂，便于進(jìn)行網(wǎng)格簡化與漸進(jìn)式傳輸。同時，基于三角形擴(kuò)展樹，本文還提出了一套拓?fù)湫畔⒌臋z索算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的壓縮算法。 3.針對三維點云模型的分割與壓縮，本文在相關(guān)

5、密度因子算法的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化，提出了一種基于密度的三維點云模型分割算法。該算法通過將點云模型從三維位置坐標(biāo)系投影到顏色、紋理等幾何信息坐標(biāo)系中，并應(yīng)用優(yōu)化相關(guān)密度因子和權(quán)自適應(yīng)交集運算將投影后的點云分割成一批批具有相似特征的點集，從而達(dá)到對三維點云模型幾何信息進(jìn)行壓縮的目的。 4.結(jié)合數(shù)字家庭中3C設(shè)備間互聯(lián)互通、互操作和資源共享的需求，本文提出了一個在不同3C設(shè)備間傳輸三維幾何數(shù)據(jù)的協(xié)議模型。在協(xié)議中，我們把3C設(shè)備對三維幾何

6、模型的遠(yuǎn)程訪問描述為“服務(wù)”，定義了在數(shù)字家庭環(huán)境中設(shè)備與服務(wù)的互發(fā)現(xiàn)機制，明確約定了在UPnP設(shè)備和IGRS設(shè)備之間傳輸、共享三維幾何數(shù)據(jù)的流程、機制和標(biāo)準(zhǔn)。 總之，本文對三維幾何模型的壓縮與傳輸方法作了認(rèn)真且有益的探索，不但在三維幾何模型的拓?fù)湫畔嚎s、數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)等方面提出了新的研究思路和算法，而且結(jié)合數(shù)字家庭中終端設(shè)備互聯(lián)互通的需求，設(shè)計了在不同3C設(shè)備間傳輸三維幾何數(shù)據(jù)的協(xié)議模型，并進(jìn)一步制定了廣東省數(shù)字家庭的地方標(biāo)準(zhǔn)