面向交互式移动三维图形的渐进式显示方法技术

本发明专利技术公开了一种面向交互式移动三维图形的渐进式显示方法，该方法使用Ｃ／Ｓ架构，同时使用为在移动计算终端实现高效重构三维图形而设计的细节文件结构。其步骤为：１．服务器对三维图形进行渐进式简化和细节保存；２．把简化后的基网格模型和一系列细节文件渐进传输到移动客户端；３．移动客户端读取基网格模型和一系列细节文件进行渐进式重构，具体包括顶点列表重建和面列表重建；该方法可以高效地实现交互式移动三维图形的渐进式显示，且十分适合内存小、计算能力相对较弱的移动终端。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于计算机图形数据处理领域，具体涉及一种面向交互式 移动三维图形的渐进式显示方法。
技术介绍
近年来，无线网络、移动计算机技术、数字家庭技术取得巨大发 展，越来越多的基于移动计算技术的新应用不断涌现，其中也包括了 如移动三维导航、移动产品展示、数据可视化、掌上游戏等在内的越 来越多的交互式移动三维图形应用。 一方面，人们对实时交互操纵三维图形的要求越来越高；另一方面，PDA、移动电话等移动计算终端 计算能力和存储器容量相对较低、显示屏幕较小、电池电量有限等特 点，制约着移动计算机终端交互显示高精度三维图形的能力。当前移动三维图形研究集中关注移动终端上的交互式快速渲染 技术。为了实现在移动终端上的交互式三维图形显示，目前的方法大 致可以分为两类本地渲染和远程渲染，前者使用本地的计算资源来 显示三维场景，而后者则利用远程硬件渲染出三维场景再传输给移动 终端进行显示。远程渲染即基于图像的渲染，很适合移动计算终端， 但当用户进行交互以观察三维场景其他部分的时候，图像变形引起的 失真不可避免。因此， 一些移动三维图形应用为了达到更直观的显示 效果和更好的交互效果，便采用本地渲染。由于移动计算终端计算能 力低、电池电源有限等特性，本地渲染方法主要关注如何降低三维场 景的集合复杂性。
技术实现思路
针对以上情况，本专利技术提出一种面向交互式移动三维图形的渐进 式显示方法。该方法使用在移动计算终端上实现高效重构三维图形而 设计的独特的细节文件结构，有效地降低了移动终端处理器和内存的 使用、减少电池消耗。该方法的具体步骤如下1、 服务器对三维图形进行渐进式简化和细节保存；2、 把简化后的基网格模型和一系列细节文件渐进传输到移动客 户端；3、 移动客户端读取基网格模型和一系列细节文件进行渐进式重 构，具体包括顶点列表重建和面列表重建；所述服务器对三维图形进行渐进式简化和细节保存步骤中，先利 用服务器进行渐进式网格简化以及生成细节文件的操作。其中渐进式 简化共包括n步简化过程，其中每一步简化操作包括了把较高细节的 模型简化为较低细节的模型，同时把简化过程中删除掉的顶点和拓扑 信息保存为细节文件。渐进式简化把原模型简化成一个基网格和一系 列的细节文件如下式所示其中iWo是原模型，而^4是基网格模型，detoz7,则是各层次的细 节文件。所述渐进式传输以及移动客户端的图形渐进式重构与显示步骤中，当服务器产生了基网格模型和细节文件，并渐进式传输到移动客 户端之后，就可以在移动计算终端上进行渐进式重构显示。移动终端 首先接收从服务器传输过来的基网格模型^4并进行显示。由于该基 网格模型无论是顶点数还是面数都比较有限，因此用户可以对该基网 格模型进行交互式的操作。当用户需要更多的图形细节时，根据用户指令，移动终端接收服务器传输过来的细节文件^to&，与^r。一起重构成上一细节层次模 型m^。由于增加了部分顶点和面，移动终端的交互速度肯定会稍微 下降。如果^w^在细节程度上满足用户的需求，又或者^/^令交互 速度下降到不太能让用户接受的程度，则用户就可以停止接收更多细 节，而只用^/^进行交互应用操作。反之，则用户可以继续让移动终 端接收更多的细节文件以重构满足其需求的图形，甚至最终重构出原 模型。渐进式重构模式如需要重构成原模型则同样包括n步重构过程，其中每一步重构操作把较低细节的模型以及细节文件"""//,+1重构为较高细节的模型^^。 一步重构操作如下式所示 (mw十m, / = 0,1，…"—1基网格模型^4与一系列的细节文件重构成原模型^/o可以用下 式表示，式子中的运算符"@"不满足交换律，表示某层次的细节文 件必须与相同层次的模型配对进行重构由于显示越少的细节(即显示的顶点数和面数越少)则显示交互速度越快，而显示越多的细节则显示交互速度越慢，因此在交互应用 过程中具体重构成哪一细节层次的模型，完全依赖于用户在交互性能 与图形细节之间的需求平衡。为实现重构三维图形而设计的独特的细节文件结构如下表所示:列表l从M,简化成M,w过程中的保留顶点在M,中的顶点索引值列表2从M,简化成过程中的被移除顶点在M,中的顶点索引 值及其三维坐标值列表3M,中所有面的信息即组成面的顶点在M,中的顶点索引值移动客户端的图形渐进式重构与显示步骤只需要使用3个数组， 分别是用于显示的顶点数组和面数组，以及1个用于重构的临时顶点 数组。其中显示顶点数组和临时顶点数组的长度为原模型JWo的顶点 个数；而显示面数组的长度为^o的面个数。移动终端上的重构显示 过程包括顶点列表重建、面列表重建。(1)顶点列表重建顶点列表重建即对显示顶点数组中的顶点列表进行重建，重建成 上一细节层次模型的顶点列表。首先，移动计算终端把存储在显示顶点数组中的简化模型的顶点 列表复制到重构临时顶点数组中，之后，移动计算终端读取细节文件 中的列表l，根据列表l中的上一细节层次模型中的顶点索引值，把 简化模型的顶点放入显示顶点数组中的适当位置，最后，移动计算终端读取细节文件中的列表2,根据列表2中的被移除顶点在上一细节 层次模型中的索引值和三维坐标，把被移除的顶点插入到正在重建的 顶点列表中的适当位置。 (2)面列表重建所述面列表重建，即对显示面数组中的面列表进行重建，重建 成上一细节层次模型的面列表。由于在顶点列表重建的过程中上一细 节层次模型的所有顶点已经恢复，并且其顺序就是上一细节层次模型 中的顺序，因此面列表重建只需要移动计算终端读取细节文件中的列 表3，把其中的所有面的信息直接赋值给显示面数组即可，而不需要 其他额外的操作。本专利技术的优点在于，可以高效地实现交互式移动三维图形的渐进 式显示，克服客户端内存小、计算能力相对较弱的缺点，同时能够按 照用户的需求选择图形还原的逼真度。附图说明图1是简化过程中简化模型的顶点列表的重新排列 图2是顶点列表重建过程图3是的流程图图4是手模型和地形在PDA上的渐进式显示图5是手模型和地形模型在PDA上的渐进式显示的截图具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作详细描述。常用的三维模型的文件结构包括一个顶点列表和一个面列表。在 进行图形简化的时候， 一部分的顶点将会被移除。为了得到一个新的 通用的简化模型文件，保留下来的顶点需要重新排列，即重新建立顺 序排列的索引值。在对顶点进行重新排列时，都采用如图1所示的"收 縮"以及更新索引的方式。因此，保留顶点的索引值在简化后对比简化前是改变了的。在本方法中，当模型^.被简化为^^+1并生成细节文件"""《.+1时，细节文件为了重构需保存这些保留顶点在^;.中的原始索引值。除此以外，被移除顶点的三维坐标信息也必须保存在细节文件中。最后，由于简化时^;.所有的原始面都会被删除，而重新建立全新的面，因 此的所有原始面的信息也保存在细节文件中。&toz7i+1的细节文件结构如下表所示。列表l从^简化成M^过程中的保留顶点在M,中的顶点索引值列表2从M,简化成Mw过程中的被移除顶点在M,中的顶点索引 值及其三维坐标值列表3M,中所有面的信息即组成面的顶点在M,中的顶点索引值列表1即简化后保留顶点在上一细节层次模型中的原始顶点索引值。例如，似w中保留顶点v的当前索引值为1，而其在简化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向交互式移动三维图形的渐进式显示方法，其特征在于具体包括以下步骤：　ａ．服务器对三维图形进行渐进式简化和细节保存；　ｂ．简化后的基网格模型和一系列细节文件渐进传输到移动客户端；　ｃ．移动客户端读取基网格模型和一系列细 节文件进行渐进式重构，具体包括顶点列表重建和面列表重建。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗笑南，林谋广，邝务枝，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]