本发明专利技术提出了一种访问网格的增强型视频服务模式实现方法。该方法首先将网格服务结果的三维几何模型注册到访问网格的真实视频场景中，生成网格服务结果的几何模型与访问网格的视频序列融为一体的增强型视频流；然后根据网格应用特点给出了增强型视频信息的传输方式，包括ＰＴＰＲ方式和ＰＴＣＲ方式，为每个访问网格用户提供共享的增强型视频流；最后利用会话通告协议和会话描述协议管理访问网格的增强型视频会话。本发明专利技术使用户能够在访问网格的协同工作空间中操作网格服务结果的几何三维模型，共同完成访问网格环境下基于网格服务结果的协同工作任务。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及访问网格和增强现实领域，特别是涉及面向访问网格应用的新的增强型视 频服务模式。
技术介绍
访问网格(Access Grid,简称AG)是网格技术的重要组成部分，是网格系统的访问 界面，它在网格环境下结合人机交互、图形图像、虚拟现实、多媒体等技术，为网格应用 提供沉浸式、交互式、协同式的访问环境，主要包括组与组之间的交流方式、网格资源的 访问方式、用户操作的协同方式等。多个访问网格用户进入协同工作环境后，经常需要在 描述真实环境的视频场景中协同操作网格服务结果的三维几何模型，这要求访问网格能够 拓展其服务功能以支持这一类型的典型应用，在视频场景中同时提供三维几何模型的共享 服务，支持协同工作环境中用户与模型之间的交互作用。但是目前访问网格的视频服务只 能构造一个共享的视频场景，而不能支持在视频场景中操作三维几何模型。增强现实(Augmented Reality,简称AR)技术借助必要的设备使计算机生成的虚拟 环境(Virtual Environment,简称VE)与客观存在的真实环境(Real Environment,简称 RE)共存于同一个增强现实系统中，从感官和体验效果上给用户呈现出虚拟对象(Virtual Object)与真实环境融为一体的增强现实环境。由于增强现实技术具有虚实结合、实时交 互、三维注册的特点，可以将真实环境的视频序列与虚拟环境的三维几何模型融为一体， 所以需要结合增强现实技术，在访问网格系统中提出一种新型的视频服务模式，将访问网 格的真实视频场景与网格服务结果的三维几何模型融为一体，使用户能够在访问网格的真 实视频场景中操作网格服务结果的三维几何模型。美国阿冈(Argonne)国家实验室研究开发的访问网格工具包Access Grid Toolkit,能 够在协作环境中提供各节点的视频和音频资源，通过基于VIC (Video Conferencing)的 视频服务实现群组之间的可视化交流，为用户构造一个共享的可视化协作空间。但是该访 问网格工具包难以同时共享多种形式的网格服务结果，特别是难以在基于视频资源的可视 化协作空间中共享和操作三维几何模型，这限制了网格用户与网格资源之间的交互作用， 也降低了网格用户之间的协作效率。美国国家自然科学基金会(NSF)资助的地震工程和仿真网格计划(Network for Earthquake Engineering and Simulation Grid,简称NEESgrid)包括一个面向地震工程的虚拟协作环境，基于实验设备的集成和共享系统，协作用户能够通过视频方式远程观测实验 进展情况，也能够远程操作和控制节点设备。例如获取当前实验设备执行情况的视频图 像，标定和绘制实时实验数据的可视化结果，基于标绘实验数据操作和控制实验仪器。但 是，该协作环境将远程观测与远程控制分成两个部分，只能够通过实验数据间接地操作和 控制远程设备，不能够在视频图像场景中基于三维模型直观地操控实验设备。荷兰远程信息学院(Telematic Institute)和阿姆斯特丹大学共同承担的虚拟协作实验 室(Collaboratory.nl，简称CNL)项目构建了远程操作设备资源的协同工作空间，能够支 持用户与设备资源的远程交互。它利用视频服务器将共享仪器实验结果的视频图像传输给 协同工作空间的相关操控和可视化工具，用户通过共享的视频信息协同讨论实验情况和确 定操作决策。但是协同工作空间仅仅能够以可视化形式共享仪器设备产生的实验数据，不 能够提供仪器设备在实验过程中的工作状态，并且用户可以直接操控的界面较简单。加拿大多伦多大学的ETC实验室，基于增强现实技术完成真实环境的物体移动操 作，将仪器设备的几何模型叠加于远端场所的视频图像，使用户能够操作几何模型完成仿 真任务，同时通过视频图像反馈实验情况。但是，该方法要求远程操作的工作空间和用户 视点为静态不变的，只有当某一操作任务终止才会更新工作空间的视频图像，这种交互模 式不能够实时表现工作空间的动态变化，并且不支持多人协同工作。所以该方法不适合表 现访问网格环境下人与人之间的交流、人与网格服务结果之间的交互。韩国光州科技学院(Gwangju Institute of Science and Technology,简称GIST)的 Sangwoo Han等提出了面向访问网格的扩展型视频服务(Extended Video Service),支持 访问网格传输数字视频DV (Digital Video)、高清晰数字视频HDV (High Definition Video)。 它提供面向多种视频编解码器的接口，能够共享访问网格的高质量视频内容，在更大应用 范围内提高了协同工作空间的视频质量。但是该扩展型视频服务局限于如何提高视频质 量，没有考虑通过三维模型增强视频内容和操控作用。清华大学国家CIMS工程技术研究中心基于仿真建模和网格技术，提出一种面向设备 资源共享的仿真网格技术。该方法在网格系统中建立共享仪器的仿真模型，通过仿真模型 操作和调度远程仪器资源，虽然能够共享网格服务结果的仿真模型，但是资源共享仅局限 于仿真模型，不支持在协同工作空间的视频场景中操作各种仿真模型，也不支持多用户参 与的交流和交互。通过对上述国内外研究现状的调研和分析可知，访问网格环境下的视频服务还存在以 下主要问题。(l)作为面向网格用户的群组间可视化交流环境，访问网格目前的服务模式 存在局限性。当用户需要的共享资源同时包括协同工作空间的视频信息与网格服务结果的三维几何模型时，访问网格目前提供的视频服务和音频服务，已经不能满足用户需要的这 一类型网格应用。所以访问网格需要增加新型的服务模式，加强协同工作空间中用户的交 流方式。(2)不同的网格应用经常需要不同的几何模型与真实视频结合方式，所以支持这 一类型网格应用的服务模式应该能够提供多种几何模型与真实视频结合效果的传输方式。
技术实现思路
根据上述实际需求和关键问题，本专利技术的目的在于提出一种访问网格的增强型视频服 务模式实现方法，它能将网格服务结果的几何模型与访问网格的视频序列融为一体，生成 访问网格协同工作空间的增强型视频流，在访问网格的视频场景中共享网格服务结果的几 何三维模型，使用户在协同工作空间中具备操作几何三维模型的能力，能够共同完成基于 网格服务结果的协同工作任务。为完成上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案是定义访问网格的增强型视频服务(Augmented Video Services,简称AVS)的概念，提出一种访问网格的增强型视频服务 模式。该模式首先明确了基于虚实结合处理的增强型视频生成方法，将网格服务结果的三 维几何模型注册到访问网格的真实视频场景中，生成网格服务结果的几何模型与访问网格 的视频序列融为一体的增强型视频流;然后根据网格应用特点给出了增强型视频信息的传 输方式，主要有生产端跟踪生产端注册(Producer Tracking, Producer Registration,简称 PTPR)方式和生产端跟踪消费端注册(Producer Tracking, Consumer Registration,简称 PTCR)方式，为每个访问网格用户提供共享的增强型视频本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种访问网格的增强型视频服务模式的实现方法，其特征在于包括以下步骤： １）将网格服务结果的三维几何模型注册到访问网格的真实视频场景中，生成网格服务结果的几何模型与访问网格的视频序列融为一体的增强型视频流； ２）给出增强型视频信息的传输方式，为每个访问网格用户提供共享的增强型视频流； ３）利用会话通告协议和会话描述协议管理访问网格的增强型视频会话。
【技术特征摘要】
1.一种访问网格的增强型视频服务模式的实现方法，其特征在于包括以下步骤1)将网格服务结果的三维几何模型注册到访问网格的真实视频场景中，生成网格服务结果的几何模型与访问网格的视频序列融为一体的增强型视频流；2)给出增强型视频信息的传输方式，为每个访问网格用户提供共享的增强型视频流；3)利用会话通告协议和会话描述协议管理访问网格的增强型视频会话。2. 如权利要求1所述的访问网格的增强型视频服务模式的实现方法，其特征在于 所述步骤l)进一步包括以下步骤1.1) 通过访问网格的摄像机实时采集协同工作空间的视频序列；1.2) 根据视频图像计算摄像机与标志物的相对方位；1.3) 根据摄像机的定位数据确定投影矩阵，并将三维几何模型注册到视频图像的正确 位置；1.4) 渲染虚实结合的增强型图像与视频，生成协同工作空间的增强型视频场景。3. 如权利要求1所述的访问网格的增强型视频服务模式的实现方法，其特征在于所述步骤2)中的传输方式为生产端跟踪生产端注册(PTPR)方式，即由增强型视频生 产者服务(AVPS)节点负责标志物的识别、状态数据的计算、视频帧的渲染和视频的压 縮编码；由增强型视频消费者服务(AVCS)节点负责将接收到的视频解码、显示，并处 理用户操作事件，使用户能够远程操作三维几何模型。4. 如权利要求1所述的访问网格的增强型视频服务模...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈小武，赵沁平，李颖，周彬，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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