基于用户指定误差精度的三维模型传输方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于与网络传输相关的多媒体技术领域，特别设及一种用户指定误差精度 的=维模型压缩传输方法。
【背景技术】
[0002] 随着计算机图形学的发展W及工业上对=维模型的广泛应用，=维模型正朝着复 杂化、精细化的方向发展。通过成熟的=维建模技术，一些大型的虚拟场景如3D博物馆、= 维虚拟城市、地貌地形都能栖栖如生的展现在我们眼前。该些场景通常规模庞大，面片数量 众多，分辨率高，视觉效果极佳。因此整个模型极其复杂且模型数据量大。此外，在现代化 的工业设计中，工业设计产品的结构越来越复杂，组成的零部件越来越多，而每个大小零部 件都需要由=维模型来表达。因此，工业产品结构越复杂，=维模型的结构也越复杂。
[0003] 另外一种获得=维模型的途径是通过=维扫描技术，随着扫描技术的不断提高， 通过扫描获得=维模型的成本越来越低，而模型的精度却越来越高。对于某些真实、复杂的 实物其局部细节特征丰富，网格表面的曲率大，例如人体的面部，艺术品等，若通过=维建 模途径来获得其=维模型，美工的制作工艺将极其庞大，往往显得力不从屯、，而通过=维扫 描技术，能迅速便捷地将物体的空间坐标、色彩值扫入计算机中，得到与实物大小、形状、颜 色一模一样的=维模型，工作效率得到提高。在影视特技制作领域，=维扫描技术被广泛应 用于影视业、广告业等娱乐媒体行业，特技效果的运用给人们带来了前所未有的视觉享受， 现已成为高质量影视制作的衡量标准。为了能超高清地展示实物的每个细节，=维扫描技 术正朝着精细化的方向发展。
[0004] 由于=维模型的规模越来越庞大，模型形状越来越复杂，模型的精度越来越高，导 致S维模型所需处理及传输的数据量急剧增加。与此同时，随着PC机和移动智能设备的普 及，越来越多的普通用户对=维模型的浏览、分享等需求也急剧增加。尤其是在电子商务领 域，为了能吸引顾客，商家需要全方面展示商品的内在信息，如结构、功能信息，让购物者能 够在虚拟商场中漫游，对=维模型进行交互式地操作。
[0005] 在=维模型传输中，通过对=维模型的数据量进行压缩处理，可W大幅度的降低 所需传输的数据量，从而节省有限的网络带宽W及减少客户端的数据处理量。根据网络质 量的差异W及用户对=维模型需求的不同，=维模型的多分辨率渐进压缩传输方法是其中 的一种解决方案。不过，为在客户端实现最佳的中间绘制效果，在给定的比特率下，渐进压 缩传输方法需在模型的压缩率和绘制失真率两者之间进行权衡，而此项计算需耗费大量的 计算代价。此外，在一些移动应用中，如移动游戏和移动虚拟漫游，复杂场景中的=维模型 通常都采用单一位率的压缩方法，W便=维模型能够快速的从服务端传输到客户端，并且 采用单一分辨率的压缩方法具有较高的压缩率。
【发明内容】
[0006] 本发明针对现有技术在单分辨率模型压缩传输技术上的不足，提出了一种基于用 户指定误差精度的=维模型传输方法。
[0007] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：
[000引首先，让用户在客户端指定所需传输模型的视觉误差与低频误差。其次，服务端将 该模型的几何数据（笛卡尔坐标）做Laplacian转换，转换后的坐标称为5-coordinates 坐标。然后，根据用户选择的视觉误差，将5-coordinates坐标做相应的量化。再通过选 取参数U(参数0表示错点密集程度）两个不同值的错点，来构造模型低频误差与参数 U之间的函数关系，并根据此函数及用户指定的低频误差来选取该模型所需添加的错点数 量。最后，对该模型的低频误差进行微调，使其满足用户的要求，并将该模型发送给客户端。 客户端收到数据后，只需求解最小二乘解，就能恢复该模型的几何数据。
[0009] 本发明的有益效果；本发明是一种基于用户指定误差精度的=维模型压缩传输方 法，用户可根据当前的网络质量W及实际的需求来选择所需传输的S维模型质量。
【附图说明】
[0010] 图1为错点分布与路径。
【具体实施方式】
[0011] W下结合附图对本发明作进一步说明：
[0012] 本发明首先让用户在客户端指定所需传输模型的视觉误差与低频误差。
[0013] 视觉误差评判函数为：
【主权项】
1. 基于用户指定误差精度的三维模型传输方法，其特征在于： 步骤1，让用户在客户端指定所需传输模型的视觉误差与低频误差； 步骤2,服务端将该模型的几何数据做Laplacian转换，转换后的坐标称为 8-coordinates坐标； 步骤3,根据用户选择的视觉误差，将8-coordinates坐标做相应的量化； 步骤4,通过选取参数u两个不同值的锚点，来构造模型低频误差与参数u之间的函 数关系，并根据此函数及用户指定的低频误差来选取该模型所需添加的锚点数量，其中参 数u表示锚点密集程度； 步骤5,对该模型的低频误差进行微调，使其满足用户的要求，并将该模型发送给客户 端；客户端收到数据后，求解最小二乘解，就能恢复该模型的几何数据。
2. 根据权利要求1所述的基于用户指定误差精度的三维模型传输方法，其特征在于： 步骤2具体是： 定义V=Iv1,V2,，，vn}为网格M的顶点集，其中Vi=(Xi,Yi,Zi);定义每个顶点的
数，即为顶点的度，A为Xi,Yi,Zi对应的8-coordinates坐标；定义Laplacian矩阵 为L=D-A，其中D为主对角矩阵，主对角线上的元素为：Dii=dpA为网格M的邻接矩阵， 其有如下关系：Lx=DSw，Ly=DSw，Lz=DS(z);由以上三个关系式可将网格的x，y，z 坐标转化为5 -coordinates坐标。
3. 根据权利要求1所述的基于用户指定误差精度的三维模型传输方法，其特征在于： 步骤4具体是： 构造模型低频误差Mq与参数u之间的函数关系Mq=f(V)，其按8-coordinates坐 标量化精度的不同分为三种情况，并根据用户选择的低频误差精度求出所需的锚点数量； 其中函数Mq=f(v)的三种具体情况如下： 1) 若8-〇0(^(1；[1^丨68坐标按313；[丨8、413；[丨8或513；[丨8量化，此时低频误差1与参数13 之间的函数Mq=f(v)呈线性关系：Mq=av+b;选取参数U的两个不同值，通过求解最小 二乘法重构模型，分别得到重构模型误差值Mql，Mq2;由这两对值（（ui，Mql)，（u2,Mq2))可求 得未知数a、b，从而得到了低频误差Mq与参数u之间具体的函数关系式，根据客户端输入 的低频误差MJ1，由反函数uZf^1(Mq) = (Mq-b)/a可求得参数u; 2) 若8-coordinates坐标按7bits或8bits量化，此时低频误差Mq与参数u之间的 函数Mq=f(v)呈指数形式：Mq=aebu;类似可通过选取两个不同的参数u，也可求得a，b 的值；再由反函数u= !T1(Mq) = (InMq-Ina)/b以及客户端输入的MJ1，求得参数u; 3) 若8-coordinates坐标按6bits量化，对于有的模型低频误差Mq与参数u之间 的函数Mq=f(v)呈线性关系，而有的模型则呈指数函数形式；因此，通过加权的方法来拟 合此时的曲线，B卩u=aui+Q-a)U2，其中：uf-1%) = (Mq-b)/a，U2=f-HMq)= (InMq-Ina)/b〇
4. 根据权利要求1所述的基于用户指定误差精度的三维模型传输方法，其特征在于： 步骤5采用Greedy锚点选取方法来微调此时的低频误差，直至IiMq-M'」I彡S，其中S为 门阀值；Greedy锚点选取方法为：计算重构模型中Mq值最大的顶点，并将该顶点固定为锚 点，再次重构模型选Mq值最大的顶点，直到满足客户端的要求。
【专利摘要】本发明公开了一种基于用户指定误差精度的三维模型传输方法。本发明首先让用户在客户端指定所需传输模型的视觉误差与低频误差。其次服务端将该模型的几何数据做Laplacian转换，转换后的坐标称为δ-coordinates坐标。然后，根据用户选择的视觉误差，将δ-coordinates坐标做相应的量化。再通过选取参数 两个不同值的锚点，来构造模型低频误差与参数之间的函数关系，并根据此函数及用户指定的低频误差来选取该模型所需添加的锚点数量。最后对该模型的低频误差进行微调，使其满足用户的要求，并将该模型发送给客户端。依据本发明方法，用户可根据当前的网络质量以及实际的需求来选择所需传输的三维模型质量。
【IPC分类】H04L29-06, G06T9-00
【公开号】CN104715495
【申请号】CN201510057252
【发明人】杨柏林, 谢斌波, 金剑秋, 王勋, 江照意
【申请人】浙江工商大学
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年2月4日