一种基于协同计算的移动Web增强现实3D模型数据服务方法技术

本发明专利技术涉及增强现实数据服务方法技术领域，具体提供了一种基于协同计算的移动Web增强现实3D模型数据服务方法，包括以下步骤：步骤1：在务器和移动边缘服务器之间建立基于协同计算的模型数据服务框架，由移动边缘服务器和云服务器共同执行3D模型数据计算服务；步骤2：判断基于协同计算的3D模型数据服务的有效性；步骤3：进行协同数据服务计算的预处理；步骤4：在基于协同计算的3D模型数据服务有效性的条件下，确定协同数据服务计算任务分配策略。本发明专利技术灵活化满足业务需求的多样性；业务模型计算响应时间总体最优化；有效优化模型传输、加载时延；实现模型数据服务的最优策略。

【技术实现步骤摘要】
一种基于协同计算的移动Web增强现实3D模型数据服务方法
本专利技术涉及增强现实数据服务方法
，具体涉及一种基于协同计算的移动Web增强现实3D模型数据服务方法。
技术介绍
在MWAR应用程序中，从服务器下载3D模型并在屏幕上进行渲染是移动设备的主要服务过程。因此，3D模型是主要的交互对象，3D模型数据的传输、加载和渲染过程是构建MWAR服务的关键支撑技术[4]。目前，随着WebGL技术的发展和JavaScript类库的普及，WebGL的第三方渲染引擎对于3D模型的加载和绘制已经成为MWAR的主要工具。在JavaScript类库中，3D模型数据的传输、加载和渲染具有以下特点：(1)第三方JavaScript3D库采用云服务器上集中的基于文件的数据服务进行3D模型的加载和渲染；第三方JavaScript3D库使用文件机制来满足用户对MWAR中的3D模型对象的不同需求，例如3D模型的大小适应移动设备的屏幕大小和网络带宽。根据这些特点，在大规模和复杂的MWAR应用中，用户数量的增加和交互的复杂性将导致用户对3D模型的需求量激增。这将对当前大规模和复杂MWAR应用的服务架构提出以下挑战：1、大规模和复杂MWAR中的多样化用户需求必然需要各种3D模型来适应它们。但不同的3D模型将给数据服务设备带来更大的存储和查询成本。在具有低存储和计算配置的设备(例如，移动边缘服务器)上，过多的存储和计算压力将降低3D模型数据服务的响应效率。对于存储和计算资源丰富的远程服务器来说，核心网会造成大容量3D模型数据传输的大延迟。例如，带宽为10mbps的核心网络上的10mb3D模型的传输延迟将超过1秒。多样化3D模型的存储和传输成本。2、在基于计算的模型数据服务方法下，单个节点不能满足MWAR应用的低延迟要求。云服务器具有很高的计算能力，但是基于计算模型的数据服务的输出数据在核心网下行传输过程中会造成很大的延迟。边缘服务器与客户端之间的传输时延较小，但由于边缘服务器计算能力有限，计算时延较大。没有一个计算设备能够满足延迟要求。3、大规模和复杂的MWAR应用程序承载大量用户和复杂的交互过程。复杂交互过程中的每个节点都会生成用户需求。随着用户数量和交互过程复杂度的增加，用户对3D模型的形态要求将逐渐趋于连续性。基于离散化文件的3D模型数据只能根据用户需求进行聚类。聚类粒度的选择会导致文件存储和查询开销以及与用户需求的匹配程度发生冲突。用户的持续需求。综上所述，使用集中的基于文件的3D模型数据服务在交互和响应延迟方面不能满足大规模和复杂MWAR应用的敏感需求。
技术实现思路
本专利技术针对上述存在的技术问题提供了一种设计合理、使用方便的基于协同计算的移动web增强现实3D模型数据服务方法，灵活化满足业务需求的多样性；业务模型计算响应时间总体最优化；有效优化模型传输、加载时延；实现模型数据服务的最优策略。本专利技术采用的技术方案是：一种基于协同计算的移动Web增强现实3D模型数据服务方法，该方法包括以下步骤：步骤1：在务器和移动边缘服务器之间建立基于协同计算的模型数据服务框架，由移动边缘服务器和云服务器共同执行3D模型数据计算服务；步骤2：判断基于协同计算的3D模型数据服务的有效性；步骤3：在基于协同计算的3D模型数据服务有效性的条件下，进行协同数据服务计算的预处理；步骤4：确定协同数据服务计算任务分配策略。优选的，在步骤1中，基于协同计算的模型数据服务框架包括协同控制模块，交互处理后，用户的参数以接口的形式传送至移动边缘服务器的协同控制模块，所述移动边缘服务器的协同控制模块根据预先设定的算法计算客户端的用户参数，得到计算任务分配策略参数，移动边缘服务器和云服务器通过策略参数控制3D模型计算服务模块进行计算；3D模型计算服务模块，用于根据预先部署的算法进行模型数据服务计算，在计算过程中，每个参数向量通过独立的、解耦的子模块按顺序进行计算；同时，将计算结果传输至模型数据接口模块，为移动设备提供数据服务；模型数据接口模块，作为移动设备与移动边缘服务器、移动边缘服务器与云服务器之间的通信链路；在模型数据请求阶段，移动边缘服务器接口获取处理后的用户环境参数变量；在协同计算阶段，移动边缘服务器和云服务器之间的接口进行数据通信，以传输控制指令和控制计算状态；协同计算完成后，通过模型数据接口建立的通道传输加载和渲染3D模型数据；同时，移动边缘服务器的模型数据接口实现向移动设备提供数据服务；协同计算缓存模块，在协同计算阶段，3D模型计算服务模块的计算结果以多粒度文件的队列数据结构存储在协同计算缓存模块中；当协同计算恢复结果数据时，CMCSF通过协同控制模块建立索引标记，以快速匹配计算需求。优选的，在步骤2中，在基于协同计算的3D模型数据服务的情况下，移动边缘服务器、云服务器共同执行3D模型数据计算服务，相应的计算延迟为：移动边缘服务器延迟：云服务器延迟：3D模型数据服务计算总延迟：在基于协同计算的3D模型数据服务中，当时，是最优，由此可以得到：为了便于分析，引入三个变量μ，v，n，其中，μ＝fcloud/fedge是云服务器计算资源与移动边缘服务器计算资源的比值，v＝fcloud/WC-E是云服务器计算资源与下行信道带宽的比值，n＝t/k是比值在t和k之间，k表示模型计算服务中的3D模型展开系数，即k＝L′model/Lmodel，引入μ，v，n产生：因此，在基于协同计算的3D模型数据服务的情况下，渲染计算延迟是上式中下标eccol表示移动边缘服务器和云服务器协同计算；采用云服务器作为3D模型数据服务器，忽略了多交互服务匹配的3D模型所占用的物理存储空间所带来的延迟成本，渲染计算延迟是则优化后的3D模型数据服务计算总延迟：T′render＝min{T′render(eccol)，T′render(cloud)}当3D模型数据服务协同计算有效时，由此导出以下方程式：建立μ，v，n三者之间的数学关系：优选的，在步骤3中，若基于协同计算的3D模型数据服务有效时，则在云服务器和移动边缘服务器之间建立相应的计算控制模块来控制协同计算。优选的，在步骤4中，在基于协同计算的3D模型数据服务中，λ作为计算任务分配率，根据以下公式进行定量分析，以λB作为分配条件，其中0＜λB＜1；当，λ＞λB，云服务器完全负责计算；当1-λB≤λ≤λB，计算是在云服务器和边缘服务器之间协作完成的；λ＜1-λB，移动边缘服务器完全负责计算。本专利技术的有益效果：本专利技术提出的基于协同计算的3D模型数据服务框架将MWAR中基于文件的集中式3D模型数据服务方法转化为分布式计算服务，通过接口数据服务为客户端提供3D模型数据服务，使MWAR服务需求与服务器多样性的灵活计算能力相协调。其次，提出了协同3D模型数据服务本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于协同计算的移动Web增强现实3D模型数据服务方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/n步骤1：在务器和移动边缘服务器之间建立基于协同计算的模型数据服务框架，由移动边缘服务器和云服务器共同执行3D模型数据计算服务；/n步骤2：判断基于协同计算的3D模型数据服务的有效性；/n步骤3：在基于协同计算的3D模型数据服务有效性的条件下，进行协同数据服务计算的预处理；/n步骤4：确定协同数据服务计算任务分配策略。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于协同计算的移动Web增强现实3D模型数据服务方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤1：在务器和移动边缘服务器之间建立基于协同计算的模型数据服务框架，由移动边缘服务器和云服务器共同执行3D模型数据计算服务；
步骤2：判断基于协同计算的3D模型数据服务的有效性；
步骤3：在基于协同计算的3D模型数据服务有效性的条件下，进行协同数据服务计算的预处理；
步骤4：确定协同数据服务计算任务分配策略。


2.根据权利要求1所述的一种基于协同计算的移动Web增强现实3D模型数据服务方法，其特征在于，在步骤1中，基于协同计算的模型数据服务框架包括
协同控制模块，交互处理后，用户的参数以接口的形式传送至移动边缘服务器的协同控制模块，所述移动边缘服务器的协同控制模块根据预先设定的算法计算客户端的用户参数，得到计算任务分配策略参数，移动边缘服务器和云服务器通过策略参数控制3D模型计算服务模块进行计算；
3D模型计算服务模块，用于根据预先部署的算法进行模型数据服务计算，在计算过程中，每个参数向量通过独立的、解耦的子模块按顺序进行计算；同时，将计算结果传输至模型数据接口模块，为移动设备提供数据服务；
模型数据接口模块，作为移动设备与移动边缘服务器、移动边缘服务器与云服务器之间的通信链路；在模型数据请求阶段，移动边缘服务器接口获取处理后的用户环境参数变量；在协同计算阶段，移动边缘服务器和云服务器之间的接口进行数据通信，以传输控制指令和控制计算状态；协同计算完成后，通过模型数据接口建立的通道传输加载和渲染3D模型数据；同时，移动边缘服务器的模型数据接口实现向移动设备提供数据服务；
协同计算缓存模块，在协同计算阶段，3D模型计算服务模块的计算结果以多粒度文件的队列数据结构存储在协同计算缓存模块中；当协同计算恢复结果数据时，CMCSF通过协同控制模块建立索引标记，以快速匹配计算需求。


3.根据权利要求1所述的一种基于协同计算的移动Web增强现实3D模型数据服务方法，其特征在于，在步骤2中，在基于协同计算的3D模型数据服务的情况下，移动边缘服务器、云服务器共同执行...

【专利技术属性】
技术研发人员：宓佳艺，赵煜勇，李亮，娄鑫浩，叶周，钟天，
申请(专利权)人：浙江传媒学院，
类型：发明
国别省市：浙江;33