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大规模三维几何数据集广泛应用于虚拟现实、视频游戏、工程设计、地理勘测等领域。随着计算机处理能力的增强以及对几何数据的规模和表示精度要求的提高,数据集愈加复杂,目前有限的网络带宽难以适应海量的数据增长,限制了实时或交互应用中几何数据的漫游效果。为了克服这一困难,本文从流媒体角度出发,在一个通用的远程场景漫游系统框架下,针对不同类型的几何数据设计相应的算法。本文主要的工作如下:
1.提出一个远程场景漫游系统的通用框架。该框架在服务器端以紧凑、渐进、支持随机访问的方式表示和存储场景数据,并结合渐进网络传输策略以及客户端视点相关多分辨率控制机制,有效地降低复杂场景远程漫游过程的数据传输。
2.提出一个优化的地形数据无冗余四叉树表示策略RFQT(RedundancyFreeQuadTree)。RFQT对地形的远程多分辨率控制提供强有力的支持,同时采用网格密度多分辨率和数据精度多分辨率两种控制机制针对不同客户端计算能力及绘制能力自适应调整,紧凑轻便的数据表示令大规模地形远程漫游只需少许网络带宽。
3.提出了一种针对三维扫描模型的复合模型表示方法——法向插值偏移曲面(NIDS)。NIDS表示法直观、紧凑、具有半规则结构。在此基础上,进一步设计了三角网格到NIDS的模型转换、NIDS几何压缩与硬件加速绘制等算法。实验表明NIDS表示方法及其相关算法比偏移细分曲面表示方法更精确、更高效。
4.提出一种针对复杂几何模型的局部八叉树渐进几何压缩算法。该算法克服以往同类算法解码顺序固定的缺点,支持动态多分辨率解码,即根据运行时刻多分辨率控制信息从压缩数据中提取适当部分解码而直接得到相应分辨率模型。
本文将上述通用框架及数据表示方法应用于多个远程场景漫游系统。实验结果表明,本文较好地解决了远程场景漫游过程中数据吞吐率与网络带宽之间的矛盾,能够在较低的数据流量下取得良好的漫游效果。