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三维图形作为第五代媒体形式,在各个领域得到了广泛的应用,比如电子商务,虚拟环境等。一般三维图形通过三维网格模型表示,在实际应用领域,一方面要求建立的三维网格模型的复杂度和数据量都在急速增长,这些复杂三维网格模型往往很难直接进行编辑,并且在网络中传输是很耗时的。另一方面虽然计算机硬件技术和计算机网络技术不断发展,但是三维网格模型的精度和规模却提升的更快,而且越来越多的应用要求用户在自己的计算机上对这些复杂的网格模型进行浏览,传输,共享等操作。这两方面的矛盾严重影响了三维网格模型的应用和渐进传输系统的实时性和交互性。
为了解决上述问题,本文设计了三维网格模型的多分辨率建模、渐进压缩和渐进传输算法。从而减少了传输原始网格模型带来的延时,节省了网络带宽,提高了整个传输系统的实时性和交互性。本文的具体工作如下:
(1)提出了一种结合网格分割和边折叠的网格简化算法,算法首先采用分水岭算法对网格模型进行分割,此方法有利于在复杂网格模型中提高简化的时间效率。然后对分割后得到的各个子区域采用改进的边折叠方法进行简化,此方法有利于更好的保持网格模型的外形特征。最后结合渐进网格技术和网格简化的约束条件生成渐进多分辨率模型。
(2)对于渐进多分辨率模型分两大部分进行压缩:对于基网格采用单分辨率压缩算法进行压缩;对于渐进记录数据采用本文提出的渐进压缩算法进行压缩。渐进记录数据的压缩方法如下:对于顶点分裂信息采用增量压缩编码方式进行压缩;通过记录待折叠边上下两个四边形的拓扑结构对连接数据进行压缩;通过计算由本文提出的几何预测器来预测的顶点坐标与实际顶点坐标的偏差对几何信息进行压缩。这些方法很大程度上降低了多分辨率模型的冗余数据,生成了更加紧凑的渐进多分辨率模型,并通过算术编码对这些数据进行流式化。
(3)结合ziyingTang等人提出的渐进传输方法和上两部分的工作,提出了渐进传输系统的结构和打包策略,设计了在有损网络环境下丢失的顶点和连接信息的预测方法,并通过实验证明了此传输方法的有效性和渐进压缩算法在此传输方法下的高效性。