专利名称：一种矢量图形数据传输方法
技术领域：
本发明属于电子通信技术领域，具体涉及一种用于数字家庭多媒体中的矢量图形数据传输方法。
背景技术：
矢量数据结构是空间数据结构的一种主要表示方法。矢量数据是代表图形的各离散点平面坐标(X，Y)的有序集合，主要用于表示图形元素几何数据之间及其与属性数据之间的相互关系，较之栅格数据结构更能精确地确定实体空间位置。由于矢量数据具有结构复杂、数据量大、操作运算量大、具有尺度效应、不规则、特征不连续和数据抽取困难的特点，所以传输矢量数据较之传统数据传输不同。
传统的空间数据传输有三种方法一次传输整个文件、一次传输需要的部分和图像方式。矢量数据具有结构复杂、数据量大、操作运算量大、具有尺度效应、不规则、特征不连续和数据抽取困难的特点，在现有的网络条件下无法对其进行在线可视化表达，必须对其空间尺度进行分层、分块组织以及时间上采用渐进传输的办法。
矢量数据的传输方法是，服务器端提取请求区域的矢量数据后直接送到客户段，由客户端完成显示功能。由于目前客户端的机器性能已经普遍较好，而且传输矢量数据的方法可以进一步在本地做查询、分析等功能，将服务器的一部分工作移到客户端做，可以减轻服务器的负担，因此，在分布式的数字家庭网络环境中，会趋于使用传输矢量数据的方法。
在数字家庭中的多媒体中，包含了大量的矢量数据格式，例如地图、动画等等，大规模的三维精细模型、大范围高分辨率矢量图像等将被应用在人们的家庭生活中。对这些图形数据的传输将是亟待解决的问题。现有技术中，家庭网络媒体的服务中矢量图像数据的传输存在瓶颈问题，目前问题依然没有解决。
发明内容
为了解决上述现有技术的不足，本发明的目的是提出一种通过对矢量数据进行多分辨率压缩和渐进传输，采用空间域与频率域相结合、以信息量的大小衡量压缩的效果的矢量图形数据传输方法。
本发明的技术方案如下本方法包括以下步骤a.客户端通过Internet发出对矢量图形数据的访问请求；b.服务器端对矢量图形数据进行预处理，采用如下步骤进行预处理①采用空间域与频率域相结合的方法对矢量数据进行描述，②对矢量图形数据的空间域进行处理，③对已分割的矢量图形数据块进行预处理，④对矢量图形数据进行频率域分析，⑤对矢量图形数据的频率域系数进行压缩编码；c.通过Internet对矢量图形数据进行传输。
所述步骤b中①采用空间域与频率域相结合的方法对矢量数据进行描述的具体方法是在描述矢量对象时，深入矢量对象内部，从频率域和空间域两个方面来描述，使得矢量对象的表达是多分辨率的层次结构，服务器将根据客户端和网络的性能，按需将对象的某个区域的某个分辨率数据或增量数据送到客户端。
所述步骤b中②对矢量图形数据的空间域进行处理的具体方法是采用等距或等数据量的分割方法将矢量图形数据在空间上分割成若干块。为实现视觉无损，进一步将几何数据的分割粒度下移到几何对象内部的坐标串，以增加数据的可控制程度。
所述步骤b中③对已分割的矢量图形数据块进行预处理的具体方法是采用主成分分析法对在空间域上已分割的矢量数据块进行预处理，以消除矢量数据各分量间的相关性，减少在对频率域系数进行编码时出现的冗余编码。
所述步骤b中④对矢量图形数据进行频率域分析的具体方法是预处理结束后，采用频率域分析技术，进行傅立叶变换，使其变换到频率域，通过对频率比例的处理，即高频或低频的放大或缩小，最后对频率域系数进行编码。
所述步骤b中④对矢量图形数据进行频率域分析的详细过程为先把进行了预处理的矢量图形f(x，y)进行傅立叶变换到频率域为F(u，v)，设一个高频成分增大、低频基本保持的频率域函数H(u，v)，用H(u，v)与F(u，v)相乘，则使F(u，v)畸变成为高频成分增大的G(u，v)，这种畸变恰好使的视觉效果是边缘和细节清晰。
所述步骤b中⑤对矢量图形数据的频率域系数进行压缩编码的具体方法是对矢量图形数据进行了频率域分析之后，采用哈夫曼编码技术对数据的频率域系数进行压缩编码，这里需要对矢量图形数据的频率域系数扫描两遍，第一遍扫描要精确地统计出原始数据中，每个值出现的频率，第二遍是建立哈夫曼树并进行编码，就可将矢量数据文件压缩掉20％至90％，其压缩效率取决于被压缩文件的特征。
所述步骤c.通过Internet对矢量图形数据进行传输的具体方法是矢量图形数据存放在服务器端，当客户端通过Internet提出请求，联络组件通过数据查询API向数据库发送请求，数据库根据客户要求，将矢量图形数据进行上述处理，在通过Internet将矢量数据传输至客户端后，在客户端进行矢量数据的重建，在客户端完成显示功能。
本发明方法主要有以下几个特点由于增加编码，在无损时，多分辨率矢量数据传输的时间耗费比下载全部原始数据所消耗时间更长，渐进编码增加了系统的灵活性、交互性和提高系统的效率。
(1)实现边下载边显示的可视化效果。
(2)由于数据的粒度变小了，系统能够控制传输的数据量，让客户端收到的数据刚好为当前分辨率下最合适的数据，而不需要更多的细节内容。
(3)服务器能够根据网络的带宽和连接质量控制数量传输的速率，让用户的浏览效果达到可能的最好质量。
(4)服务器可以根据网络的连接质量确定客户段的显示质量，按网络能力为客户服务。
图1是本发明方法的原理示意图；图2是服务器端对矢量图形数据进行预处理的流程示意图；具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
如图1所示是本发明方法的原理示意图，本发明方法的其具体步骤如下(1)客户端通过Internet发出对矢量数据访问请求。
(2)服务器端对矢量图形数据进行预处理。
在客户端发出请求后，服务器端的数据库首先根据客户的请求对矢量图像数据进行如下处理a.客户端通过Internet发出对矢量图形数据的访问请求本发明对矢量数据的描述是采用的空间域和时间域相结合的方法，在进行数据处理时包括两个方面。在描述矢量对象时，深入矢量对象内部，从频率域和空间域两个方面来描述，使得矢量对象的表达是多分辨率的层次结构，服务器将根据客户端和网络的性能，按需将对象的某个区域的某个分辨率数据或增量数据送到客户端。
b.服务器端对矢量图形数据进行预处理采用等距或等数据量的分割方法将矢量图形数据在空间上分割成若干块。为实现视觉无损，进一步将几何数据的分割粒度下移到几何对象内部的坐标串，以增加数据的可控制程度。
①对已分割的矢量图形数据块进行预处理。
采用主成分分析法对在空间域上已分割的矢量数据块进行预处理，以消除矢量数据各分量间的相关性，减少在对频率域系数进行编码时出现的冗余编码。
②对矢量图形数据进行频率域分析。
预处理结束后，采用频率域分析技术，进行傅立叶变换，使其变换到频率域。通过对频率比例的处理，即高频或低频的放大或缩小，最后对频率域系数进行编码。
详细过程为先把进行了预处理的矢量图形f(x，y)进行傅立叶变换到频率域为F(u，v)，设一个高频成分增大、低频基本保持的频率域函数H(u，v)，用H(u，v)与F(u，v)相乘，则使F(u，v)畸变成为高频成分增大的G(u，v)，这种畸变恰好使的视觉效果是边缘和细节清晰。若把离散傅立叶变换及逆变换以子程序形式来调用，则流程很简单。
③对矢量图形数据的频率域系数进行压缩编码。
对矢量图形数据进行了频率域分析之后，采用哈夫曼编码技术对数据的频率域系数进行压缩编码。
这里需要对矢量图形数据的频率域系数扫描两遍。第一遍扫描要精确地统计出原始数据中，每个值出现的频率，第二遍是建立哈夫曼树并进行编码。这样，就可将矢量数据文件压缩掉20％至90％，其压缩效率取决于被压缩文件的特征。
在服务器端得数据处理到此完毕，具体处理过程如图2所示。
c.通过Internet对矢量图形数据进行传输矢量图形数据存放在服务器端，当客户端通过Internet提出请求，联络组件通过数据查询API向数据库发送请求，数据库根据客户要求，将矢量图形数据进行上述处理，在通过Internet将矢量数据传输至客户端后，在客户端进行矢量数据的重建，在客户端完成显示功能。数据的传输如图2所示。
同时，为了提高系统的响应速度，空间数据的传输采用渐进多线程传输策略，充分利用计算机缓存机制，以极大地提高系统的效率。
权利要求
1.一种矢量图形数据传输方法，其特征是该方法包括以下步骤a.客户端通过Internet发出对矢量图形数据的访问请求；b.服务器端对矢量图形数据进行预处理，采用如下步骤进行预处理①采用空间域与频率域相结合的方法对矢量数据进行描述，②对矢量图形数据的空间域进行处理，③对已分割的矢量图形数据块进行预处理，④对矢量图形数据进行频率域分析，⑤对矢量图形数据的频率域系数进行压缩编码；c.通过Internet对矢量图形数据进行传输。
2.根据权利要求1所述的数据传输方法，其特征是所述步骤b中①采用空间域与频率域相结合的方法对矢量数据进行描述的具体方法是在描述矢量对象时，深入矢量对象内部，从频率域和空间域两个方面来描述，使得矢量对象的表达是多分辨率的层次结构，服务器将根据客户端和网络的性能，按需将对象的某个区域的某个分辨率数据或增量数据送到客户端。
3.根据权利要求1所述的数据传输方法，其特征是所述步骤b中②对矢量图形数据的空间域进行处理的具体方法是采用等距或等数据量的分割方法将矢量图形数据在空间上分割成若干块，为实现视觉无损，进一步将几何数据的分割粒度下移到几何对象内部的坐标串，以增加数据的可控制程度。
4.根据权利要求1所述的数据传输方法，其特征是所述步骤b中③对已分割的矢量图形数据块进行预处理的具体方法是采用主成分分析法对在空间域上已分割的矢量数据块进行预处理，以消除矢量数据各分量间的相关性，减少在对频率域系数进行编码时出现的冗余编码。
5.根据权利要求1所述的数据传输方法，其特征是所述步骤b中④对矢量图形数据进行频率域分析的具体方法是预处理结束后，采用频率域分析技术，进行傅立叶变换，使其变换到频率域，通过对频率比例的处理，即高频或低频的放大或缩小，最后对频率域系数进行编码。
6.根据权利要求5所述的数据传输方法，其特征是所述步骤b中④对矢量图形数据进行频率域分析的详细过程为先把进行了预处理的矢量图形f(x，y)进行傅立叶变换到频率域为F(u，v)，设一个高频成分增大、低频基本保持的频率域函数H(u，v)，用H(u，v)与F(u，v)相乘，则使F(u，v)畸变成为高频成分增大的G(u，v)，这种畸变恰好使的视觉效果是边缘和细节清晰。
7.根据权利要求1所述的数据传输方法，其特征是所述步骤b中⑤对矢量图形数据的频率域系数进行压缩编码的具体方法是对矢量图形数据进行了频率域分析之后，采用哈夫曼编码技术对数据的频率域系数进行压缩编码，这里需要对矢量图形数据的频率域系数扫描两遍，第一遍扫描要精确地统计出原始数据中，每个值出现的频率，第二遍是建立哈夫曼树并进行编码，就可将矢量数据文件压缩掉20％至90％，其压缩效率取决于被压缩文件的特征。
8.根据权利要求1所述的数据传输方法，其特征是所述步骤c.通过Internet对矢量图形数据进行传输的具体方法是矢量图形数据存放在服务器端，当客户端通过Internet提出请求，联络组件通过数据查询API向数据库发送请求，数据库根据客户要求，将矢量图形数据进行上述处理，在通过Internet将矢量数据传输至客户端后，在客户端进行矢量数据的重建，在客户端完成显示功能。
全文摘要
本发明公开一种自适应性的矢量图形数据传输方法，该方法属于电子通信技术的领域，涉及到图形数据传输和压缩技术。本发明方法步骤如下a.客户端通过Internet发出对矢量图形数据的访问请求；b.服务器端对矢量图形数据进行预处理；c.通过Internet对矢量图形数据进行传输。本发明方法可以满足数字家庭多媒体中矢量图形传输的需要，形成高效的渐进压缩格式，为进一步设计数字家庭中矢量数据流式服务提供方法。
文档编号H04N7/173GK1917635SQ20061003727
公开日2007年2月21日 申请日期2006年8月25日 优先权日2006年8月25日
发明者潘君, 罗笑南 申请人:中山大学