无线网络中基于自适应图着色的三维模型分组方法
【专利摘要】本发明公开了一种无线网络中基于自适应图着色的三维模型分组方法。本发明首先采用阶驱动的方法遍历三维模型让每个顶点获得一个全局的遍历索引。其次，采用三维模型分割方法将整个模型分成多个片段。之后，对每个片段进行遍历，其所包含的所有的顶点由自适应图着色方法标示为不同的颜色。此时，每个片段将被分成多个分组，而每个分组所包含的顶点具有相同的颜色。最后，从不同的部分中按照一定顺序选取分组，形成最终的分组发送顺序。本发明通过有效的基于改进图着色的分组技术，使三维模型在高丢包率的网络传输时，仍能获得较好的重构效果。
【专利说明】 无线网络中基于自适应图着色的三维模型分组方法
【技术领域】
[0001]本发明属于无线网络中与便携移动设备相关的多媒体【技术领域】，特别涉及一种无线网络中基于自适应图着色的三维模型分组方法。
【背景技术】
[0002]随着无线网络的成熟以及移动设备上的三维图形处理能力的提高，基于无线网络的图形应用，如移动三维游戏、移动三维虚拟展示与漫游和移动增强现实系统等应用近几年得到快速发展。然而，相对有限网络，无线网络仍存在有限带宽和较高丢包率的缺陷，使得具有强烈真实感的三维场景和复杂模型无法在移动设备上实时交互式传输与绘制。
[0003]为克服无线网络中较高丢包率的缺陷，研究者们提出了多种解决方法。这些方法通常分为基于网络和基于模型两大类。针对于基于网络的方法，为有效恢复传输中丢失的数据，前向纠错码，等分错误保护，非均匀错误保护，混合非均匀错误保护和选择传输等方法被提出。然而，这些方法都会带来额外的错误恢复冗余信息，从而导致传输性能的下降。
[0004]基于模型的方法采用了另一种思路。一般来说，基于模型的方法在设计中都考虑到了模型编码中存在的依赖性问题。分组是一种降低模型数据之间的依赖性方法。它的主要思想是将模型中具有紧密相关的顶点放入同一个分组中以降低丢包所带来的影响。
[0005]对于无线网络，由于网络存在阴影、衰落和干扰现象，造成了分组的丢包率有时候甚至达到了 60%以上。同时，丢失的分组通常表现为突发性和连续性。在此情况下，当选择分组方法时，模型的很多信息会丢失并且不能正常恢复，导致移动客户端并不能获得好的重构效果。为了最小化由于高丢包率和突发性连续性丢包所带来的影响，基于几何模型的交叉分组方法将相邻接的顶点按照固定的交叉距离分散到不同的分组中。通过这种交叉分组方法，连续发送分组中的顶点较均匀地分散到整个模型中。此时，对于丢失的报文，客户端能够利用其相邻的未丢失的分组进行恢复。然而，此方法只是一个基于概率的交叉技术，它只能保证部分而不是所有的相邻顶点分布在不同的分组中。
【发明内容】
[0006]本发明针对现有技术的不足，提供了一种无线网络中基于自适应图着色的三维模型分组方法。
[0007]本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下:
[0008]首先采用阶驱动的方法遍历三维模型让每个顶点获得一个全局的遍历索引。其次，采用三维模型分割方法将整个模型分成多个片段。之后，对每个片段进行遍历，其所包含的所有的顶点由自适应图着色方法标示为不同的颜色。此时，每个片段将被分成多个分组，而每个分组所包含的顶点具有相同的颜色。最后，从不同的部分中按照一定顺序选取分组，形成最终的分组发送顺序。
[0009]本发明与【背景技术】相比，具有的有益的效果是:本发明是一种适用于无线有损网络中三维模型分组方法，能够在移动客户端实现三维模型数据丢失后仍较大程度恢复模型的功能。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为全局遍历后t旲型；
[0011]图2为虚拟分割后模型。
【具体实施方式】
[0012]以下结合附图对本发明作进一步说明。
[0013]首先，采用阶驱动的方法遍历三维模型，每个顶点获得一个全局的遍历索引号。此时，每个顶点将拥有唯一的全局遍历索引值。同时，在遍历过程中记录每个顶点的度和几何信息。如图1所示。
[0014]其次，执行模型分割方法，将三维模型分割为多个片段。在此模型分割方法中，首先选择多个起始种子点，之后各个种子点向各自的相邻点开始增长直到达到给定的阈值顶点个数。如图2所示，模型被分割为两个片段，每个片段包含64个顶点，其中最外圈两端标记为I的顶点为起始种子顶点。
[0015]第三，对分割后的各个片段，执行着色分组算法，将各个片段包含的顶点分别分配到不同的分组中。为了最小化网络丢包所带来的影响，需将相邻接的顶点均匀地分散到各个不同的分组中。本发明提出一种基于自适应图着色的分组方法保证相邻接的顶点不在同一个分组中。
[0016]本发明的自适应图着色问题扩展于图等分问题。此方法的问题定义如下所示:
[0017]给定一个无向图G= (V，E)，其中|V|=N，V和E分别是顶点和边，N是图中的顶点数量。为满足上述分组需求，算法的目标是给N个顶点赋予C种颜色，同时满足如下条件:
[0018]I)颜色种类C值是预先给定的；
[0019]2)每种颜色的顶点数都是相同；
[0020]3)相邻的顶点颜色各不相同；
[0021]4)尽可能地确保相同颜色的顶点分散的分布在网格中。
[0022]下面给出本自适应图着色分组算法的具体步骤:
[0023] 第二步的分割算法将整个模型M分割为L个片段后，每个片段Mi中顶点集合为Vi,顶点个数为阈值T。根据分组传输要求，每个分组的顶点个数为n，那么所需分组个
数为Ρ=[T/ n]，其中前p-1个分组顶点个数为η，最后一个分组顶点个数是Τ%η。此处，用
i (i=l, 2......T)表示顶点序号；用Cj (j=l, 2......P)表示颜色种类。
[0024]步骤1:根据已知P值，使用顶点顺序图着色算法，计算符合P值要求的最佳拓扑邻接范围d。
[0025]步骤2:从顶点集Vi中取出顶点i，按照如下步骤依次赋上颜色值。
[0026]I)考虑顶点i的d邻接点内，如果没有使用第一种颜色C1，则给顶点i可以考虑着色为第C1种颜色；若颜色C1已被使用，继续依次考虑后面的颜色C2、C3……Cp是否被使用，若C2到Cp中某种颜色没被使用则选取其为顶点i的着色颜色。
[0027]2)如果Cj (j=l, 2……P)颜色都已使用完，那么考虑缩小i的邻接点范围，如在该点d-Ι的邻接范围给顶点i进行着色。此处，i的邻接点范围可以逐步缩小，直至完成每个顶点i的着色过程。
[0028]3)在上述两步的选取颜色过程中，若Cj种颜色的顶点个数达到η时候，该种颜色不再使用，跳到下一种顶点个数未达要求的颜色。
[0029]最后，本发明按照一定的顺序从不同的片段中挑选出分组并且将它们组装形成最终的发送序列。在本发明中，假设分成I个块，每个块将被划分为m个分组，标记块X，第y个分组为:e 组装顺序为:分别取出每个块中相同序号的分
组，并将它们形成一个发送序列:?...C,..<。比如:
〖，其显示了两个片段所形成的最终分组发送序列。显 然，连续的分组都是来源于不同的片段中，这样可以最小化由于网络的突发连续分组丢失所带来的影响。
【权利要求】
1.无线网络中基于自适应图着色的三维模型分组方法，其特征在于该方法包括如下步骤: 首先， 采用阶驱动的方法遍历三维模型，每个顶点获得一个全局的遍历索引号；此时，每个顶点将拥有唯一的全局遍历索引值；同时，在遍历过程中记录每个顶点的度和几何信息； 其次，执行模型分割方法，将三维模型分割为多个片段；在此模型分割方法中，首先选择多个起始种子点，之后各个种子点向各自的相邻点开始增长直到达到给定的阈值顶点个数； 然后，对分割后的各个片段，执行着色分组算法，将各个片段包含的顶点分别分配到不同的分组中；为了最小化网络丢包所带来的影响，需将相邻接的顶点均匀地分散到各个不同的分组中；具体是: 设整个模型M分割为L个片段后，每个片段Mi中顶点集合为Vi,顶点个数为阈值T ;根据分组传输要求，每个分组的顶点个数为n，那么所需分组个数为Ρ=[T/n]，其中前P-1个分组顶点个数为η，最后一个分组顶点个数是Τ%η ;此处，用i表示顶点序号；i=l，2……T ;用Cj表示颜色种类，j=l，2……P ； 步骤3-1:根据已知P值，使用顶点顺序图着色算法，计算符合P值要求的最佳拓扑邻接范围d; 步骤3-2:从顶点集乂1中取出顶点i，按照如下步骤依次赋上颜色值； 1)考虑顶点i的d邻接点内，如果没有使用第一种颜色C1，则给顶点i可以考虑着色为第C1种颜色；若颜色C1已被使用，继续依次考虑后面的颜色C2、C3……Cp是否被使用，若C2到Cp中某种颜色没被使用则选取其为顶点i的着色颜色； 2)如果&颜色都已使用完，那么考虑缩小i的邻接点范围，如在该点d-Ι的邻接范围给顶点i进行着色；此处，i的邻接点范围可以逐步缩小，直至完成每个顶点i的着色过程； 3)在上述两步的选取颜色过程中，若Cj种颜色的顶点个数达到η时候，该种颜色不再使用，跳到下一种顶点个数未达要求的颜色； 最后，按照设定的顺序从不同的片段中挑选出分组并且将它们组装形成最终的发送序列；具体是:假设分成I个块，每个块将被划分为m个分组，标记块X，第y个分组为:c_:;组装顺序为:分别取出每个块中相同序号的分组，并将它们形成一个发送序列:
【文档编号】G06T15/00GK103914866SQ201410097919
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2014年3月14日 优先权日:2014年3月14日
【发明者】杨柏林, 王勋, 王会琴, 韩建伟 申请人:浙江工商大学