改進的三維模型網絡傳輸方法技術

一種改進的三維模型網絡傳輸方法，屬于網絡技術領域。本發明專利技術的目的是針對拓撲結構信息對三維模型的網絡傳輸模式加以改進，結合CPM簡化算法為減少UDP信道中丟包和錯序對客戶端模型重構的改進的三維模型網絡傳輸方法。本發明專利技術的步驟是：拓撲層T與頂點包PV，拓撲層一維索引與頂點包二維索引，丟包數據的處理。本發明專利技術主要基于傳統TCP/UDP構架針對拓撲信息加以改進，引入了對拓撲層和頂點包的索引機制來確保數據傳輸的正確性、縮短客戶端等待時間，并采用了重傳機制對網格模型進一步修正。首先在服務器端對三維模型進行CPM分解，然后將分解后數據送入網絡信道進行傳輸，最后客戶端接收到各個拓撲層及相關信息后對三維模型進行重建。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于網絡

技術介紹
TCP協議采用擁塞控制算法來實現可靠傳輸，當客戶端沒有反饋時服務器認為網 絡中存在擁塞并急劇降低數據傳輸率；其為保證傳輸成功而設置的校驗和機制在客戶端對 數據進行檢驗，當數據傳輸錯誤時將再次向服務器請求同一數據。TCP的運些特性使得當信 道丟包率很高、傳輸錯誤率高時會產生很嚴重的延遲。圖1是利用ns-2工具檢測到的TCP 信道中丟包率與延遲之間的關系，丟包率越嚴重，則延遲時間越長。UDP協議則無需客戶端的回饋信息，也無需對接收到的數據進行校驗，因而其響應 速度較快，傳輸效率較高，更多的應用于對實時性要求較高的系統中。然而運些特性使得 UDP的傳輸沒有TCP那樣可靠，會產生丟包或接收順序出錯等情況，無法保證客戶端請求的 所有數據全部成功傳輸。 為達到傳輸速度和傳輸質量之間的平衡，許多學者提出采用TCP和UDP相結合的 方式來對=維模型進行傳輸：模型簡化對網格進行分解后產生的基礎網格、幾何信息W及 拓撲結構中，拓撲結構較幾何信息而言更為重要，一個比特的錯位就會導致模型無法重構； 基礎網格是客戶端重構=維模型的基礎，也需要通過可靠信道來傳輸。因此必須利用TCP 協議來傳輸的數據流包含了模型的拓撲結構信息和基礎網格信息。而數據量相對較多的幾 何信息允許一定的誤差存在，可W通過UDP來傳輸。 在針對TCP/UDP傳輸構架的改進中，前人主要針對幾何信息的傳輸部分加W研 究，如引入了區分重要度的子層編碼、對丟失的UDP分包中包含的頂點數據進行預測等。但 運些改進的傳輸模式中，接收端都在完全接收基礎網格和拓撲結構之后才開始對=維模型 進行重構，一定程度上增加了網絡傳輸的延遲。
技術實現思路
本專利技術的目的是針對拓撲結構信息對=維模型的網絡傳輸模式加W改進，結合 CPM簡化算法為減少UDP信道中丟包和錯序對客戶端模型重構的改進的S維模型網絡傳輸 方法。 本專利技術的步驟是： ① 拓撲層媽頂點包依據CPM簡化步驟定義一次邊折疊或頂點分裂操作為一個拓 撲層7；每個拓撲層巧步及到的所有頂點為一個頂點包 ② 拓撲層一維索引與頂點包二維索引：每次傳輸一個拓撲層7；隨即傳輸其相關頂點 包引入索引機制來對拓撲層和頂點包進行索引，對于TCP信道中的每個拓撲層，利用 一維索引對其編碼，記為7；.;對于UDP信道中的每個頂點包，利用二維索引對其編碼，記為 iPvi，Packj)?、 ③ 丟包數據的處理：采用頂點預測算法來對丟失的頂點位置進行預測，繼續用重傳機 制來對數據進行修正。 本專利技術CPM簡化步驟是：CPM采用邊折疊和頂點分裂操作來實現網格的簡化和重 建，在服務器端，首先將=維模型進行簡化，W邊折疊為元操作，將原始網格簡化為最簡單、 分辨率最低的基礎網格，并將其頂點的操作順序與邊折疊順序記錄在操作隊列中；在客戶 端進行的是對=維模型的重構，客戶端按照簡化順序的逆過程將基礎網格重建為原始模 型，=維模型的精細程度逐漸提高； 設:?為原始網格，巧3第i次邊折疊操作后所得到的網格，為m邊折疊后 得到的目的網格，模型分辨率從Mg午;依次降低，用表示邊折疊操作，^邱知讀 示頂點分裂操作， 其中，服務器的簡化過程：客戶端的重建過程： 本專利技術確定拓撲結構的層數7；應首先確定網格簡化最終結果的基礎網格分辨率， 基礎網格是最先傳輸到客戶端的模型，因此其頂點數應盡可能少W降低數據傳輸時間。 本專利技術預處理階段服務器對模型進行CPM分解時，每次操作都減少原始模型=角 形數的5%，且當基礎網格立角形數JSTfe[20好，3掛U之后即停止對模型的簡化，記錄此時 的操作次數，即為拓撲層巧勺值。本專利技術接收端每次接收到新的頂點包后檢驗其索引，對于每個化C左,.，當尸,,-7；時 為正確對應拓撲層的頂點包，因此客戶端重構時，拓撲信息為r,，幾何信息為（尸,,，化c^)。 本專利技術頂點包的二維索引機制使客戶端根據坐標（尸W化C左P定位到丟失的數據 包。 本專利技術主要基于傳統TCP/UDP構架針對拓撲信息加W改進，引入了對拓撲層和頂 點包的索引機制來確保數據傳輸的正確性、縮短客戶端等待時間，并采用了重傳機制對網 格模型進一步修正。首先在服務器端對=維模型進行CPM分解，然后將分解后數據送入網 絡信道進行傳輸，最后客戶端接收到各個拓撲層及相關信息后對=維模型進行重建。【附圖說明】 圖1是利用ns-2工具檢測到的TCP信道中丟包率與延遲之間的關系； 圖2是傳統TCP/UDP混合傳輸構架； 圖3是各模型簡化至少于300個頂點時的效果與數據量； 圖4是拓撲層一維索引與頂點包二維索引； 圖5是=維網格模型的漸進傳輸； 圖6是改進的=維模型傳輸流程； 圖7是汽車模型重構誤差與延遲時間關系； 圖8是直升機模型重構誤差與延遲時間關系； 圖9是汽車模型首次調用和二次調用客戶端重構后模型誤差； 圖10是直升機模型首次調用和二次調用客戶端重構后模型誤差。【具體實施方式】 本專利技術針對拓撲結構信息對=維模型的網絡傳輸模式加W改進，結合CPM簡化算 法，對拓撲結構進行分層，并將每一層操作順序所對應的頂點與之關聯，成為頂點包。TCP信 道每傳輸一個拓撲分層，UDP信道就傳輸其對應的頂點包；為減少UDP信道中丟包和錯序對 客戶端模型重構的影響，采用文獻中的方法對UDP信道中丟失的頂點加W預測，并標注丟 包的位置，最后在網絡空閑時采用重傳機制對預測頂點加W修正。改進方法可W使客戶端 的網格重構與=維數據流的網絡傳輸并發進行，既能降低顯示延遲也能提高模型的質量。 其步驟是： ①拓撲層媽頂點包依據CPM簡化步驟定義一次邊折疊或頂點分裂操作為一個拓 撲層7；每個拓撲層巧步及到的所有頂點為一個頂點包/V ②拓撲層一維索引與頂點包二維索引：每次傳輸一個拓撲層7；隨即傳輸其相關 頂點包尸P傳統TCP/UDP構架中，拓撲結構利用TCP信道傳輸，頂點信息利用UDP傳輸，在拓 撲結構全部傳輸完成之后客戶端開始對網格模型的重構。本專利技術將拓撲結構和幾何信息的 傳輸機制加W改進，每次傳輸一個拓撲層7；隨即傳輸其相關頂點包運樣客戶端在接收 到第一個拓撲層之后即可對網格進行重構，減少了客戶端的等待時間，加速客戶端的模型 顯不。 可W認為目前光纖地網中誤碼率極低，本文不考慮UDP傳輸中每個pack內的誤 碼。因此在上述拓撲層與頂點包關聯的過程中會出現兩種情況： (1)勺傳輸順序出錯； (2 ) 丟包。 為減少UDP傳輸錯序和丟包對客戶端網格重構的影響，本專利技術引入索引機制來對 拓撲層和頂點包進行索引，對于TCP信道中的每個拓撲層，利用一維索引對其編碼，記為r,; 對于UDP信道中的每個頂點包，利用二維索引對其編碼，記為（尸,,，化C左P;圖4說明了運一 索引機制。 ③丟包數據的處理：對于丟失的UDPpack,當客戶端在實時擅染時，本專利技術采用頂 點預測算法來對丟失的頂點位置進行預測，然而頂點預測并不能完全消除網格重建過程中 因丟包而產生的崎變，因此本專利技術進一步采用重傳機制來對數據進行修正。 本專利技術CPM簡化步驟是：CPM采用邊折疊和頂點分裂操作來實現網格的簡化和重 建，在服務器端，首先將=維模型進行簡化，W邊折疊為元操作，將原始網格簡化為最簡單、 分辨率最低的基礎網格，并將其頂點的操作本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種改進的三維模型網絡傳輸方法，其特征在于：其步驟是：①拓撲層T與頂點包PV：依據CPM簡化步驟定義一次邊折疊或頂點分裂操作為一個拓撲層T，每個拓撲層T涉及到的所有頂點為一個頂點包PV；②拓撲層一維索引與頂點包二維索引：每次傳輸一個拓撲層T，隨即傳輸其相關頂點包PV，引入索引機制來對拓撲層和頂點包進行索引，對于TCP信道中的每個拓撲層，利用一維索引對其編碼，記為Ti；對于UDP信道中的每個頂點包，利用二維索引對其編碼，記為（PVi，Packj）；③丟包數據的處理：采用頂點預測算法來對丟失的頂點位置進行預測，繼續用重傳機制來對數據進行修正。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：全吉成，吳婧文，吳晨，孫文邦，張耀宇，王平，趙柏宇，候宇青陽，魏湧明，
申請(專利權)人：中國人民解放軍空軍航空大學，
類型：發明
國別省市：吉林;22