三維幾何壓縮與傳輸方法的研究.pdf

1、隨著計算機圖形學與計算機網絡技術的發(fā)展，越來越多的應用需要通過互聯(lián)網、數字電視網絡、甚至是無線網絡，來訪問那些存放在異地的三維幾何圖形數據。這使得本已經十分有限的網絡帶寬資源變得更加的緊張。數字生活概念的產生進一步加劇了這一矛盾，數字醫(yī)療、計算機動畫等方方面面的應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絡傳輸模式。要解決這些由于三維幾何圖形信息量和復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，以及增加網絡帶寬等硬件方面的措施是遠遠不夠的。因此，研究占用空間小、處理速度快，適合于三種網絡傳輸的高精度三維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融合進程的加速，數字家庭產業(yè)得到了迅速的發(fā)展。在數字家庭內部，豐富的信息資源被存儲在各種類型的終端設備上。如何在這些類型各異的3C設備間傳輸、共享包括三維幾何模型在內的各種信息資源，成為當前數字家庭領域中一個重要的研究內容。 基于以上兩個問題的提出，本文從

3、幾何壓縮技術、幾何模型的漸進式傳輸與數據存儲結構等內容入手，在以下四個方面進行了研究工作。 1.本文提出了一個針對三角形條帶構成的三角形網格拓撲信息的高效壓縮算法。該算法針對條帶化后的三角形網格拓撲信息進行壓縮，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格頂點數成線型函數關系。同時，該算法可實現(xiàn)多策略漸進式傳輸，在完成對網格模型的編碼后，可以根據所選取的關鍵點序列，對整體編碼

4、進行分批傳輸，以達到漸進式傳輸的目的。 2.本文設計了一種基于邊界表示法的三角形網格存儲數據結構——三角形擴展樹。三角形擴展樹可以在減少三維模型存儲空間的同時，維系網格完整的拓撲信息，適合在資源受限的環(huán)境中表示三角形網格模型。而且該結構可以容易地進行邊塌陷與頂點分裂，便于進行網格簡化與漸進式傳輸。同時，基于三角形擴展樹，本文還提出了一套拓撲信息的檢索算法和數據結構的壓縮算法。 3.針對三維點云模型的分割與壓縮，本文在相關

5、密度因子算法的基礎上進行優(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系投影到顏色、紋理等幾何信息坐標系中，并應用優(yōu)化相關密度因子和權自適應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，從而達到對三維點云模型幾何信息進行壓縮的目的。 4.結合數字家庭中3C設備間互聯(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設備間傳輸三維幾何數據的協(xié)議模型。在協(xié)議中，我們把3C設備對三維幾何

6、模型的遠程訪問描述為“服務”，定義了在數字家庭環(huán)境中設備與服務的互發(fā)現(xiàn)機制，明確約定了在UPnP設備和IGRS設備之間傳輸、共享三維幾何數據的流程、機制和標準。 總之，本文對三維幾何模型的壓縮與傳輸方法作了認真且有益的探索，不但在三維幾何模型的拓撲信息壓縮、數據存儲結構等方面提出了新的研究思路和算法，而且結合數字家庭中終端設備互聯(lián)互通的需求，設計了在不同3C設備間傳輸三維幾何數據的協(xié)議模型，并進一步制定了廣東省數字家庭的地方標準