專利名稱：一種基于遠(yuǎn)程渲染的三維模型網(wǎng)絡(luò)發(fā)布方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到三維模型化簡，三維數(shù)據(jù)安全和遠(yuǎn)程渲染方面的技術(shù)，特別是一種遠(yuǎn)程渲染的三維模型網(wǎng)絡(luò)發(fā)布方法，應(yīng)用于各種三維模型的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布。此外，也應(yīng)用于數(shù)字博物館中珍貴文物三維模型的網(wǎng)絡(luò)發(fā)布。
背景技術(shù)：
為得到客戶端的簡化版模型，需要對(duì)高精度的三維模型進(jìn)行化簡。三維模型化簡的研究，首先從1992年Schroeder等人的頂點(diǎn)刪除方法開始，Hoppe在1993年提出了能量函數(shù)的網(wǎng)格優(yōu)化方法，Cohen在1996年提出了簡化封套的方法，Garland在其博士論文中提出了二次誤差的方法。
三維數(shù)據(jù)安全方面，目前國內(nèi)外的大部分研究都集中在網(wǎng)格數(shù)字水印技術(shù)上。在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中，物體常常用三角形網(wǎng)格模型來描述。三維數(shù)字水印技術(shù)就是在三角形網(wǎng)格數(shù)據(jù)中嵌入隱藏的信息，這些信息通常是不可見或不可察的，但是通過一些計(jì)算操作可以被檢測或提取出來。水印與源網(wǎng)格數(shù)據(jù)緊密結(jié)合并隱藏其中，成為網(wǎng)格數(shù)據(jù)不可分割的一部分，并可以經(jīng)歷一些不破壞源數(shù)據(jù)使用價(jià)值或商業(yè)價(jià)值的操作而存活下來。因此，三維數(shù)據(jù)的所有者可以通過檢測水印數(shù)據(jù)來表明所有權(quán)并證明盜版行為。近年來有大量論文描述了在三維模型中嵌入隱藏信息的網(wǎng)格數(shù)字水印方法，較突出的有Praun的利用多分辨率分析的網(wǎng)格水印算法，Ohbuchi等人提出的基于擴(kuò)展頻域變換的三維水印算法等。但是，所有的三維水印技術(shù)都有一個(gè)致命的弱點(diǎn)它只能在數(shù)據(jù)失竊之后證明盜版行為，而無法事先防止對(duì)三維數(shù)據(jù)的攻擊。
遠(yuǎn)程渲染系統(tǒng)是一種Client/Server結(jié)構(gòu)。一般客戶端負(fù)責(zé)接受用戶的輸入并向服務(wù)器發(fā)送相應(yīng)的渲染請求，高圖形性能的服務(wù)器負(fù)責(zé)進(jìn)行渲染并把得到的圖像傳回給發(fā)送請求的客戶端進(jìn)行顯示。絕大多數(shù)已實(shí)現(xiàn)的遠(yuǎn)程渲染系統(tǒng)的目的都是解決客戶端機(jī)器圖形性能低下，無法滿足渲染要求的問題。Levoy和Yoon的研究提供了在渲染服務(wù)器和客戶端之間有效地分配渲染負(fù)載和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶Ｓ盟惴āＫ固垢４髮W(xué)的研究人員Koller對(duì)各種針對(duì)圖形流水線的攻擊手段進(jìn)行了詳細(xì)的分析，考察了現(xiàn)有的各種防護(hù)手段的優(yōu)缺點(diǎn)，并提出了一種以三維數(shù)據(jù)保護(hù)為主要目標(biāo)的遠(yuǎn)程渲染系統(tǒng)。
在三維模型數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸方面，傳統(tǒng)的單分辨率模型的網(wǎng)絡(luò)傳輸采取“先下載，再顯示”的模式，即將三維模型的所有相關(guān)數(shù)據(jù)都下載到客戶端之后再顯示。這種方式的不足之處在于用戶需要等待太長的時(shí)間。而由Hoppe率先提出的遞進(jìn)網(wǎng)格傳輸方法首先傳送一個(gè)粗糙模型到客戶端并立刻顯示，然后再逐漸的傳輸一系列的優(yōu)化信息，對(duì)最初的粗糙模型進(jìn)行細(xì)化，并且如果用戶覺得模型的精細(xì)程度已經(jīng)達(dá)到要求的時(shí)候，可以隨時(shí)停止傳輸。這種傳輸模式雖然使得用戶能夠很快看到模型的顯示，但是用戶還是要等很長時(shí)間才能看到精細(xì)的模型效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的技術(shù)解決問題克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種安全性好、對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬要求低、對(duì)客戶端機(jī)器的三維圖形性能要求低、傳輸時(shí)間短的基于遠(yuǎn)程渲染的三維模型網(wǎng)絡(luò)發(fā)布的方法。
本發(fā)明的技術(shù)解決方案一種基于遠(yuǎn)程渲染的三維模型網(wǎng)絡(luò)發(fā)布方法，其特征在于包括下列步驟(1)將高精度模型保存在遠(yuǎn)程渲染服務(wù)器上；(2)遠(yuǎn)程渲染客戶端的用戶根據(jù)三維瀏覽器提供的精簡的粗糙模型，進(jìn)行縮放，平移和旋轉(zhuǎn)等交互操作，選擇最佳的觀察視點(diǎn)；(3)當(dāng)用戶停止操作時(shí)，客戶端向服務(wù)器發(fā)送一個(gè)渲染請求，該請求中包含用戶當(dāng)前的視點(diǎn)、方向和光照條件等信息；(4)遠(yuǎn)程渲染服務(wù)器根據(jù)遠(yuǎn)程客戶端的上述信息的請求進(jìn)行渲染，得到高分辨率的渲染圖像；(5)將上述高分辨率的渲染圖像發(fā)送給遠(yuǎn)程渲染客戶端，客戶端用它來替換當(dāng)前相應(yīng)位置的低分辨率的渲染圖像。
還在遠(yuǎn)程渲染服務(wù)器上進(jìn)行三維數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)安全防護(hù)方法操作，主要操作步驟(1)日志分析，遠(yuǎn)程渲染服務(wù)器對(duì)每個(gè)客戶端程序進(jìn)行標(biāo)識(shí)，并以此跟蹤和監(jiān)視每個(gè)客戶端發(fā)出的渲染請求序列；(2)對(duì)渲染請求設(shè)置限制；(3)在圖像中加入同種類型的噪音干擾。
本發(fā)明與現(xiàn)有的發(fā)布方法相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1.安全性高與目前流行的“先下載，再顯示”的3D模型發(fā)布系統(tǒng)相比，本發(fā)明的系統(tǒng)具有先天的安全性優(yōu)勢——需要保護(hù)的原始模型數(shù)據(jù)保存在服務(wù)器端，客戶端接收到的只有2D的圖像。雖然客戶端也有一個(gè)精簡版的模型，但是本發(fā)明的模型化簡算法可以指定化簡的粗糙程度。對(duì)于一個(gè)百萬多邊形甚至千萬多邊形的初始模型而言，當(dāng)把它化簡到10000個(gè)左右的多邊形時(shí)，雖然還具有基本的輪廓特征，但是會(huì)丟失絕大多數(shù)的局部細(xì)節(jié)，基本上已經(jīng)不具有任何盜版的價(jià)值了。
2.對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬要求低傳統(tǒng)的“先下載，再顯示”的模式為了顯示模型必須先把所有模型數(shù)據(jù)下載到客戶端。因此它受網(wǎng)絡(luò)帶寬的限制最大，對(duì)于規(guī)模動(dòng)輒超過百萬多邊形的三維模型來說，這種模式根本無法應(yīng)用。
最近幾年發(fā)展迅速的遞進(jìn)傳輸技術(shù)對(duì)“先下載，再顯示”模式進(jìn)行了重要改進(jìn)。這種方法首先傳輸一個(gè)數(shù)據(jù)量很小的粗糙的基網(wǎng)格給客戶端，客戶端接收到基網(wǎng)格后立即可以顯示，然后服務(wù)器持續(xù)發(fā)送對(duì)基網(wǎng)格的優(yōu)化信息，客戶端的顯示效果也逐漸精細(xì)，直到傳輸完畢或用戶對(duì)模型精細(xì)度感到滿意為止。這種方法大大降低了用戶看到最初顯示的等待時(shí)間，但是為了看到令人滿意的精細(xì)的效果，用戶仍然不得不等待很長時(shí)間。
傳統(tǒng)的遠(yuǎn)程渲染系統(tǒng)不把三維模型數(shù)據(jù)傳輸?shù)娇蛻舳?，在客戶端呈現(xiàn)給用戶的實(shí)際上是由服務(wù)器根據(jù)客戶端的用戶輸入渲染得到的圖像流。為了在客戶端得到實(shí)時(shí)的交互效果，圖像流至少需要達(dá)到30fps。根據(jù)我們的實(shí)驗(yàn)，壓縮后的渲染圖像大小平均約為30KB，則客戶端與服務(wù)器端的數(shù)據(jù)流量大約是900KB/s；即使如4.2.4節(jié)所述，服務(wù)器渲染性能大約只有16fps，數(shù)據(jù)流量仍然達(dá)到可觀的480KB/s，這對(duì)于如今的普通網(wǎng)絡(luò)條件而言仍然是一個(gè)沉重的負(fù)擔(dān)。
而本發(fā)明在服務(wù)器和客戶端之間傳輸?shù)闹饕獢?shù)據(jù)是圖像數(shù)據(jù)，根據(jù)我們的實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，服務(wù)器發(fā)出的JPEG圖像平均大小約為30KB。我們可以合理地假設(shè)用戶在客戶端平均每分鐘使用鼠標(biāo)操縱模型60次。那么這個(gè)用戶的網(wǎng)絡(luò)通信流量為30KB×60/60＝30KB/s。
這樣微弱的數(shù)據(jù)量對(duì)于目前的網(wǎng)絡(luò)帶寬來說沒有任何問題。
3.對(duì)客戶端的圖形性能要求低“先下載，再顯示”的方法和遞進(jìn)傳輸方法都是把全部的渲染任務(wù)交給客戶端完成。因此為了達(dá)到令人滿意的渲染效果，客戶端機(jī)器必須配置高性能的圖形硬件。
傳統(tǒng)的遠(yuǎn)程渲染方法就是為了解決客戶端圖形性能弱的問題而誕生的?？蛻舳酥恍枰@示二維的圖像，幾乎所有的PC機(jī)都可以輕松勝任。
本發(fā)明的系統(tǒng)同樣把渲染高精度模型的工作轉(zhuǎn)交給了服務(wù)器，而客戶端機(jī)器只需要最基本的3D圖形性能即可勝任渲染精簡版本模型的工作。試驗(yàn)表明，對(duì)于10000三角面片左右的模型，使用五年前面世的GeForce2顯卡都能夠達(dá)到30fps以上的刷新率?？梢哉J(rèn)為，現(xiàn)在的主流機(jī)型完全能夠滿足客戶端的圖形性能要求。


圖1為本發(fā)明的三維模型網(wǎng)絡(luò)發(fā)布方法實(shí)現(xiàn)示意圖；圖2為本發(fā)明的客戶端的低分辨率模型圖像(5000三角形)；圖3為本發(fā)明的服務(wù)器傳來的高分辨率模型圖像(100萬三角形)。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明采用Client-Server模式，實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)如圖1所示。
1.客戶端用戶可以通過系統(tǒng)提供的三維客戶端瀏覽器觀察三維模型?？蛻舳顺绦蛑邪粋€(gè)分辨率很低的精簡版三維模型，用戶可以對(duì)此粗糙模型進(jìn)行旋轉(zhuǎn)、縮放、平移等交互式操作。當(dāng)用戶停止操作時(shí)(程序通過MouseUp消息檢測到用戶停止了操作)，客戶端程序通過網(wǎng)絡(luò)向遠(yuǎn)程渲染服務(wù)器發(fā)送一個(gè)渲染請求，請求中包含當(dāng)前用戶的視點(diǎn)位置、方向以及控制三維模型狀態(tài)的變換矩陣；服務(wù)器根據(jù)這些信息對(duì)服務(wù)器端的高精度模型進(jìn)行渲染并得到高分辨率的渲染圖像，然后發(fā)送給客戶端，客戶端用它來替換當(dāng)前的低分辨率渲染效果，如圖2和圖3所示。
在低延遲的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，用戶感覺就像在操作一個(gè)高分辨率的模型。一個(gè)文物的三維模型通常超過百萬個(gè)三角形，在客戶端使用的精簡版模型一般被化簡到5000個(gè)三角形左右。
2.服務(wù)器2.1渲染模塊遠(yuǎn)程渲染服務(wù)器的渲染模塊的功能是根據(jù)客戶端的請求對(duì)服務(wù)器端的高精度模型進(jìn)行渲染，得到一幅高清晰度的圖像。為了提高服務(wù)器的響應(yīng)速度，在服務(wù)器程序中應(yīng)用了軟硬結(jié)合的渲染技術(shù)，主要包括(1)把頻繁使用的繪制命令或改變狀態(tài)命令存儲(chǔ)為顯示列表以減少訪問內(nèi)存的次數(shù)。
(2)利用OpenGL的VBO擴(kuò)展把模型的頂點(diǎn)、紋理坐標(biāo)、法向量、顏色等數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到圖形卡的高性能顯存中。因?yàn)镚PU訪問顯存的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于訪問內(nèi)存的速度，因此能夠帶來較大的性能提升。
采取上述加速措施之后，渲染模塊在P4 3.0G/Radeon9800Pro的機(jī)器上渲染百萬多邊形的模型時(shí)，平均速度從24fps提高到45fps。
2.2渲染圖像回讀與壓縮服務(wù)器根據(jù)客戶端提供的信息進(jìn)行渲染之后，得到的圖像通常以象素形式保存在幀緩存(Framebuffer)中，服務(wù)器需要從幀緩存回讀出這些象素信息并發(fā)送給客戶端。在此過程中需要解決兩個(gè)問題第一，幀緩存屬于on-screen buffer，它必須與一個(gè)實(shí)際的窗口綁定的，因此在各方面都受到這個(gè)窗口的限制，比如大小、象素格式等等，而且如果綁定的窗口被其它窗口遮擋，也會(huì)破壞保存在幀緩存中的圖像信息。為克服這些弊端，服務(wù)器中采用P-Buffer作為渲染的目標(biāo)緩存。P-Buffer是OpenGL的標(biāo)準(zhǔn)ARB擴(kuò)展，屬于off-screen buffer，它不與真正的窗口綁定，是不可見的。服務(wù)器程序可以根據(jù)需要自由設(shè)置P-Buffer的大小、象素格式等屬性而不會(huì)受到任何限制。第二，從緩存中讀取的圖像格式為每象素4字節(jié)的bmp格式，一幅800×600的圖像大小約為2MB，難以滿足網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)囊?。因此，必須?duì)圖像進(jìn)行壓縮。本文選擇了通用的JPEG圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的壓縮程序能夠在保證圖像質(zhì)量的前提下把從幀緩存中讀取的圖像壓縮到20KB到40KB。
2.3通信線程及其管理為了提高系統(tǒng)的并發(fā)程度，滿足盡可能多的渲染請求，服務(wù)器程序采用了多線程的實(shí)現(xiàn)方式。服務(wù)器為每一個(gè)客戶端建立一個(gè)通信線程，負(fù)責(zé)接收來自該客戶端的渲染請求，并從渲染請求中讀取視點(diǎn)、窗口大小、模型狀態(tài)等信息，提供給渲染模塊；在渲染模塊根據(jù)這些信息渲染完畢后又負(fù)責(zé)把壓縮得到的JPEG圖像發(fā)送回客戶端。很顯然，渲染模塊和圖像緩存是臨界資源，本發(fā)明采取了先來先服務(wù)的線程調(diào)度策略。
3.三維模型化簡與傳輸本方法采用基于二次誤差度量的網(wǎng)格簡化算法對(duì)三維模型進(jìn)行化簡。該算法使用二次矩陣來保持表面的近似誤差，通過遞歸地對(duì)頂點(diǎn)對(duì)進(jìn)行壓縮(contraction of vertex pairs)而實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)格的化簡。
算法的基本操作是頂點(diǎn)對(duì)壓縮，即將2個(gè)頂點(diǎn)v1，v2合成一個(gè)頂點(diǎn)v(v1，v2)→v，與邊折疊等網(wǎng)格化簡算法不同的是，v1，v2可以是相鄰的2個(gè)頂點(diǎn)，即(v1，v2)是三角網(wǎng)格的一條邊(如圖1a)，也可以是不相鄰的兩個(gè)頂點(diǎn)(如圖1b)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)聚集(aggregation)的支持。
算法首先需要選擇頂點(diǎn)對(duì)(v1，v2)，滿足下面規(guī)則之一的為有效頂點(diǎn)對(duì)1)v1，v2)是網(wǎng)格的一條邊；2)|v1-v2||＜t，其中t是給定的參數(shù)閾值。
之后，需要根據(jù)誤差度量對(duì)有效的頂點(diǎn)對(duì)進(jìn)行刪除合并，誤差的度量方法如下首先為每個(gè)頂點(diǎn)分配一個(gè)4×4的矩陣Q，把頂點(diǎn)V＝[vx，vy，vz，1]T的二次誤差定義為Δ(v)＝VTQV，在每次頂點(diǎn)對(duì)壓縮(v1，v2)→v之后，給新的頂點(diǎn)v分配誤差度量矩陣Q′＝Q1+Q2。這樣根據(jù)各個(gè)頂點(diǎn)對(duì)的壓縮帶來的誤差選擇合適的進(jìn)行壓縮。
Δ(v)定義為頂點(diǎn)ν到與之相連的面的距離平方和，其推導(dǎo)過程如下Δ(v)=Δ([vx,vy,vz,1])=Σp∈planes(v)(pTv)2]]>=Σp∈planes(v)(vTp)(pTv)]]>=Σp∈planes(v)vT(ppT)v]]>=vT(Σp∈planes(v)Kp)v]]>其中，Kp=ppT=a2abacadabb2bcbdacbcc2cdadbdcdd2]]>對(duì)于初始網(wǎng)格來說，Q為0，因?yàn)樗械狞c(diǎn)都在與其相鄰的面上，所以其距離為0。
使用三維掃描儀得到的高精度三維文物模型通常都包含超過百萬個(gè)三角形。利用上述的模型化簡算法將其化簡到5000三角形左右時(shí)，模型的局部細(xì)節(jié)大為縮減，但仍然較完整地保留了初始的幾何特征。
客戶端的粗模型可以采用下面兩種方法之一進(jìn)行發(fā)布1)把模型封裝在客戶端中，隨客戶端程序一起發(fā)布；2)粗模型也存放在服務(wù)器中，客戶端建立與服務(wù)器的連接之后進(jìn)行下載。
4.發(fā)布系統(tǒng)的安全防范技術(shù)與目前流行的“先下載，再顯示”的3D模型發(fā)布系統(tǒng)相比，本文的系統(tǒng)具有先天的安全性優(yōu)勢——需要保護(hù)的原始模型數(shù)據(jù)保存在服務(wù)器端，客戶端接收到的只有2D的圖像。雖然客戶端也有一個(gè)精簡版的模型，但是我們的模型化簡算法可以指定化簡的粗糙程度。對(duì)于一個(gè)百萬多邊形甚至千萬多邊形的初始模型而言，當(dāng)把它化簡到10000個(gè)左右的多邊形時(shí)，雖然還具有基本的輪廓特征，但是會(huì)丟失絕大多數(shù)的局部細(xì)節(jié)，基本上已經(jīng)不具有任何盜版的價(jià)值了。
但是，也必須考慮到目前計(jì)算機(jī)視覺的高速發(fā)展提供了從2D圖像重構(gòu)3D模型的可能性。為了防止?jié)撛诘墓粽呤褂梅?wù)器提供的2D圖像來重構(gòu)初始的三維模型，服務(wù)器采取了下列防范重構(gòu)的措施4.1日志分析服務(wù)器對(duì)每個(gè)客戶端程序進(jìn)行標(biāo)識(shí)，并以此跟蹤和監(jiān)視每個(gè)客戶端發(fā)出的渲染請求序列。通過分析服務(wù)器日志，可以鑒別出那些可疑的請求序列，例如在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出異乎尋常的大量請求或者其它可疑的行為。
4.2對(duì)渲染請求設(shè)置限制為了進(jìn)一步防止攻擊者利用從客戶端獲取的大量2D圖像進(jìn)行3D重構(gòu)，可以對(duì)觀察條件進(jìn)行一些限制，即對(duì)模型設(shè)置一些“游人止步”的區(qū)域，禁止觀察者在某些區(qū)域觀察模型，從而使攻擊者無法重構(gòu)出完整的模型。
設(shè)置限制方法分兩步，第一步是確定模型表面需要進(jìn)行觀察限制的部位，第二步是以模型的中心點(diǎn)為頂點(diǎn)，向第一步中確定的部位投射一個(gè)視錐體，落入此視錐體內(nèi)的任何渲染請求都被限制。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是簡單，容易實(shí)施。
4.3噪音干擾在當(dāng)前普遍使用的計(jì)算視覺算法中，噪音干擾往往會(huì)嚴(yán)重降低重構(gòu)的質(zhì)量。因此可以針對(duì)重構(gòu)攻擊的這一軟肋，有針對(duì)性地在圖像中加入同種類型的噪音干擾，以加大重構(gòu)的難度。加入的干擾是以不影響用戶觀察為前提的，但是足以對(duì)重構(gòu)造成嚴(yán)重的阻礙。系統(tǒng)中使用的干擾和變形包括干擾渲染的觀察參數(shù)，干擾渲染的光照參數(shù)。
加入噪聲干擾的方法和步驟干擾觀察參數(shù)服務(wù)器端接收到客戶端傳來的觀察參數(shù)之后，會(huì)在變換矩陣中隨機(jī)地引入一個(gè)微小地干擾值，引入這個(gè)干擾值會(huì)造成對(duì)模型進(jìn)行細(xì)微地旋轉(zhuǎn)、平移或縮放地效果。為了保證用戶不會(huì)通過肉眼察覺這些干擾效果，為該干擾值設(shè)置了一個(gè)最大值。在實(shí)際操作中，可以將該最大值設(shè)置為模型實(shí)際大小的一個(gè)比例，如1/10000。
干擾光照參數(shù)干擾光照參數(shù)的方法與對(duì)觀察參數(shù)的方法相似。對(duì)于用戶在客戶端指定的光照方向，引入一個(gè)微小的干擾值。為了保證用戶不會(huì)通過肉眼觀察到這些干擾效果，設(shè)定該干擾值一般小于5°。
權(quán)利要求
1.一種基于遠(yuǎn)程渲染的三維模型網(wǎng)絡(luò)發(fā)布方法，其特征在于包括下列步驟(1)將高精度模型保存在遠(yuǎn)程渲染服務(wù)器上；(2)遠(yuǎn)程渲染客戶端的用戶根據(jù)三維瀏覽器提供的精簡的粗糙模型，進(jìn)行縮放，平移和旋轉(zhuǎn)等交互操作；(3)當(dāng)用戶停止操作時(shí)，客戶端向服務(wù)器發(fā)送一個(gè)渲染請求，該請求中包含用戶當(dāng)前的視點(diǎn)、方向和光照條件等信息；(4)遠(yuǎn)程渲染服務(wù)器根據(jù)遠(yuǎn)程客戶端的上述信息的請求進(jìn)行渲染，得到高分辨率的渲染圖像；(5)將上述高分辨率的渲染圖像發(fā)送給遠(yuǎn)程渲染客戶端，客戶端用它來替換當(dāng)前相應(yīng)位置的低分辨率的渲染圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于遠(yuǎn)程渲染的三維模型網(wǎng)絡(luò)發(fā)布方法，其特征在于在遠(yuǎn)程渲染服務(wù)器上進(jìn)行三維數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)安全防護(hù)方法操作，主要操作步驟(1)日志分析，遠(yuǎn)程渲染服務(wù)器對(duì)每個(gè)客戶端程序進(jìn)行標(biāo)識(shí)，并以此跟蹤和監(jiān)視每個(gè)客戶端發(fā)出的渲染請求序列；(2)對(duì)渲染請求設(shè)置限制；(3)在圖像中加入同種類型的噪音干擾。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于遠(yuǎn)程渲染的三維模型網(wǎng)絡(luò)發(fā)布方法，其特征在于所述的服務(wù)器根據(jù)客戶端的渲染請求對(duì)服務(wù)器端的高精度模型進(jìn)行渲染，得到高分辨率的渲染圖像，并以P-Buffer作為渲染的目標(biāo)緩存存儲(chǔ)，從緩存中讀取圖像并對(duì)圖像進(jìn)行壓縮，然后發(fā)送給客戶端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于遠(yuǎn)程渲染的三維模型網(wǎng)絡(luò)發(fā)布方法，其特征在于所述步驟(4)中的對(duì)高精度模型進(jìn)行渲染是通過渲染模塊來實(shí)現(xiàn)的，步驟為(1)把頻繁使用的繪制命令或改變狀態(tài)命令存儲(chǔ)為顯示列表以減少訪問內(nèi)存的次數(shù)。(2)利用OpenGL的VBO擴(kuò)展把模型的頂點(diǎn)、紋理坐標(biāo)、法向量、顏色等數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到圖形卡的高性能顯存中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維模型網(wǎng)絡(luò)發(fā)布方法，其特征在于所述的步驟(5)中將高分辨率的渲染圖像發(fā)送給客戶端的方法為采用三維模型化簡算法來實(shí)現(xiàn)，具體步驟為(1)選擇頂點(diǎn)對(duì)v1，v2，滿足下面規(guī)則之一的為有效頂點(diǎn)對(duì)a.(v1，v2)是網(wǎng)格的一條邊；b.||v1-v2||＜t，其中t是給定的參數(shù)閾值；(2)根據(jù)誤差度量方法對(duì)有效的頂點(diǎn)對(duì)進(jìn)行刪除合并，誤差的度量方法如下a.為每個(gè)頂點(diǎn)分配一個(gè)4×4的矩陣Q；b.把頂點(diǎn)V＝[vx，vy，vz，1]T的二次誤差定義為Δ(v)＝VTQV，在每次頂點(diǎn)對(duì)壓縮(v1，v2)→v之后，給新的頂點(diǎn)v分配誤差度量矩陣Q′＝Q1+Q2。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三維模型網(wǎng)絡(luò)發(fā)布方法，其特征在于所述步驟(3)中的客戶端的粗模型采用下面兩種方法之一進(jìn)行發(fā)布(1)把粗模型封裝在客戶端中，隨客戶端程序一起發(fā)布；(2)粗模型存放在服務(wù)器中，客戶端建立與服務(wù)器的連接之后進(jìn)行下載。
全文摘要
一種基于遠(yuǎn)程渲染的三維模型網(wǎng)絡(luò)發(fā)布方法，把高精度模型保存在渲染服務(wù)器上，客戶端的三維瀏覽器只提供大幅精簡的粗糙模型。用戶可以在客戶端對(duì)粗模型進(jìn)行縮放，平移和旋轉(zhuǎn)等操作，選擇最佳的觀察視點(diǎn)。當(dāng)用戶停止操作時(shí)，客戶端向服務(wù)器發(fā)送一個(gè)渲染請求，該請求中包含用戶當(dāng)前的視點(diǎn)、方向和光照條件等信息，服務(wù)器根據(jù)客戶端請求進(jìn)行渲染并返回高精度模型的圖像。因?yàn)槊舾械母呔饶Ｐ捅４嬖诳蛻舳?，因此本發(fā)明具有先天的安全性優(yōu)勢；因?yàn)榭蛻舳撕头?wù)器之間只在用戶停止操作時(shí)傳輸平均大小為30KB的圖像，所以發(fā)明對(duì)網(wǎng)絡(luò)要求很低；此外客戶端只需要渲染極為簡單的精簡版模型，所以不需要很高的圖形性能。
文檔編號(hào)G06T15/00GK1805354SQ20061001125
公開日2006年7月19日 申請日期2006年1月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月23日
發(fā)明者齊越, 沈旭昆, 趙沁平, 金平 申請人:北京航空航天大學(xué)