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    一種去中心化協同三維建模的編輯方法技術

    技術編號:39640957 閱讀:20 留言:0更新日期:2023-12-09 11:07
    本發明專利技術涉及一種去中心化協同三維建模的編輯方法;解決現有三維建模中不支持去中心化設置

    【技術實現步驟摘要】
    一種去中心化協同三維建模的編輯方法


    [0001]本專利技術涉及一種去中心化協同三維建模的編輯方法


    技術介紹

    [0002]如今,各國都在大力推行建設面向元宇宙的數字基礎設施,由于元宇宙建設依托高質量的三維建模,無論對大型場景構建還是復雜人物設計來說,都需要以海量逼真的三維數字內容為支撐,針對該背景,社會各界對持續生產高質量數字內容提出了需求

    [0003]非協作工作模式下的建模成本高

    周期長,難以保證數據的持續性交付,盡管人工智能內容生產
    (AIGC)
    技術在一定程度上有助于實現自動化,但對工程建筑

    汽車電子等對真實性

    準確性要求較高的領域來說,仍需采用計算機輔助人工的方式來生成數字內容

    其中計算機輔助的協同工作
    (CSCW)
    技術能有效解決該問題,其核心思想是通過運用先進的互聯網手段實現的跨地域在線協作,使多個用戶能夠隨時隨地參與到對同一個三維物體的建模過程中,從而顯著提高三維數字內容的生成速度

    [0004]目前在
    CAD
    領域市場占有率最高的
    AutoCAD
    以及
    Solidworks、CATIA
    等軟件已成功應用了
    CSCW
    技術,而國內以浙大
    CAD&amp;CG
    國家重點實驗室

    南航周來水團隊

    北理工左正興團隊
    、<br/>武大何發智團隊為代表的多個研究團隊對基于
    CSCW
    的協同
    CAD
    技術展開了深入的研究,自
    2000
    年開始均先后實現了基于
    Web
    的三維協同建模系統,但這些系統和商業軟件存在一個相同的弊端:需要依賴中央服務器實現數據同步和共享,而這有悖于元宇宙由用戶自治的“去中心化”思想,即用戶能通過分布式應用程序進行交互并創建分散的自治組織

    [0005]CAP(Consistency、Availability、Partition tolerance)
    原理指出,所有分布式系統都需在數據一致性和系統可用性之間尋求平衡,實際應用中為了實現系統的高響應性和高并發性,通常會選擇犧牲數據的強一致性,這將導致不同副本出現數據不一致的情況

    此外,針對三維建模場景下實現多人協同工作的另一個挑戰還在于:多個用戶在編輯相同模型時產生的并發操作沖突可能導致建模結果與用戶操作意圖的不一致

    因此,需要在不同分布式應用之間進行保留用戶操作意圖的數據一致性維護

    [0006]操作轉換
    (Operation Transformation

    OT)
    和地址空間轉換
    (Address Space Transformation

    AST)
    支持操作意圖保留的數據一致性維護算法,這些算法通過簡化沖突檢測流程并進行消解,盡可能維護多個用戶的操作意圖,能在較高的網絡延遲下也能保證操作的高響應性

    當應用于三維協同建模時,在協作編輯領域中常用的
    OT

    AST
    算法存在以下劣勢:
    [0007](1)
    不支持去中心化設置:去中心化是元宇宙的主要特點,但
    OT

    AST
    通常依賴于中央服務器或權威機構來處理協調和解決沖突,這種集中化設置將帶來單點故障,并可能造成分布式環境中可伸縮性和可用性的瓶頸;
    [0008](2)
    不支持離線編輯:
    OT

    AST
    算法通常依賴于在線連接開展實時協作,這使得在離線或低連接場景下的三維模型編輯變得十分困難;
    [0009](3)
    轉換過程的高復雜性:在構建復雜三維模型時,
    OT

    AST
    處理操作
    /
    地址空間轉
    換以及解決并發沖突所涉及的算法可能會變得十分復雜,特別是對
    OT
    算法來說,需要對復雜三維模型的細粒度幾何

    拓撲和語義數據進行轉換及合并,該過程很容易產生錯誤

    [0010]綜上所述,目前還沒有滿足元宇宙應用需求的三維協同建模解決方案,亟需推動現有三維協同建模方法實現完全去中心化


    技術實現思路

    [0011]本專利技術的目的在于解決現有方案存在的不支持去中心化設置

    不支持離線編輯以及轉換過程的高復雜性等技術問題,而提出一種去中心化協同三維建模的編輯方法

    [0012]本專利技術的設計思路如下:
    [0013]本專利技術旨在提出一種用于去中心化協同建模的沖突解決方案,基于無沖突復制數據類型
    (Conflict
    ?
    free Replicated Data Type

    CRDT)
    解決下述技術問題,實現
    P2P
    多人在線協作建模,提高數字內容生產速度

    推進元宇宙產業盡快落地

    [0014]技術問題1:三維模型的組件化表示
    [0015]為了便于計算機理解,本專利技術采用一種結構化的建模方式,通過抽象建模過程中用到的各類建模元素和建模操作,將復雜三維模型劃分為若干個可獨立操作的組件,其中每個組件都代表整個模型中的一個子模型

    部分或區域,使得任意三維模型可代表為對若干建模元素上執行一系列建模操作后的結果,從而降低利用
    CRDT
    數據結構表示三維模型的復雜性

    [0016]技術問題2:三維模型的在線實時共享
    [0017]大多數的建模軟件都不提供在線的模型共享功能,這使得用戶無法將修改后的模型及時反饋給其他用戶,極大阻礙了協同建模工作的開展

    為此,本專利技術用列表型
    CRDT
    表示三維模型,通過基于增量的副本同步機制在不同分布式應用之間傳播基于
    JSONL
    序列化表示的更新操作,并合并在模型上的不同操作,從而實現三維模型的高效網絡傳輸和在線實時共享

    [0018]技術問題3:多人協同編輯的并發沖突解決
    [0019]當多個用戶在同時編輯一個三維對象時,可能會出現沖突情況,例如當兩個用戶朝相反方向同時移動一個物體時,或是一個用戶正在修改被另一個用戶刪除的物體
    (
    及其子對象
    )
    時都存在操作沖突,這些情況的方式將破壞三維模型副本之間的一致性

    為解決該問題,本專利技術提出一種基于時間戳的沖突檢測機制和基于優先級的沖突解決策略,根據優先級自動協調存在沖突的不同用戶操作,在盡可能保留用戶操作意圖的同時,確保整個分布式系統的數據一致性
    ...

    【技術保護點】

    【技術特征摘要】
    1.
    一種去中心化協同三維建模的編輯方法,其特征在于,包括以下步驟:步驟
    1、
    三維模型表示
    1.1
    :定義建模元素,所述建模元素包括基本幾何體和擴展幾何體;
    1.2
    :基于建模元素,定義列表型
    CRDT
    數據結構;步驟
    2、
    初始化建模所有客戶端在線使用
    CRDT
    數據結構表示各建模元素的建模操作,進行初始化建模,生成
    CRDT
    列表,并進行同步;步驟
    3、
    增量更新編碼若任意客戶端相較上次同步時有新增的建模操作,則基于
    JSONL
    對所有建模元素上進行的增量操作,并將相應生成的
    JSONL
    文件傳輸給所有其他客戶端進行同步,然后執行步驟4;若任意客戶端相較上次同步時均無新增的建模操作,則保留當前狀態直至新增建模操作,并執行步驟4;步驟
    4、
    沖突檢測每個客戶端在接收到來自其他客戶端的增量操作后都進行并發沖突檢測,若所有客戶端均是對不同模型元素或不同狀態的同一模型元素進行的增量操作,則對該增量操作執行步驟5,若存在至少兩個客戶端是對同一狀態的同一模型元素進行的增量操作,則對該增量操作執行步驟6;步驟5:更新操作合并該客戶端合并來自其他客戶端的所有增量操作并插入
    CRDT
    列表中,然后返回步驟3;步驟6:并發沖突消解該客戶端保留多個有沖突的增量操作中優先級最高的增量操作,并將其插入
    CRDT
    列表中,然后返回步驟
    3。2.
    根據權利要求1所述的一種去中心化協同三維建模的編輯方法,其特征在于:步驟
    1.2
    中,將
    CRDT
    列表中的每個元素表示為六元組
    o

    (id,origin,left,right,isDeleted,content)
    ,其中,
    id
    表示當前操作,
    origin
    表示將該操作插入至列表中的左側元素,
    left

    right
    分別表示當前操作在如今列表中左側元素和右側元素,
    isDeleted
    是用于標記操作是否被刪除的標識符,
    content
    用于保存操作相關的其他信息
    。3.
    根據權利要求2所述的一種去中心化協同三維建模的編輯方法,其特征在于:步驟3中,所述基于
    JSONL
    數據格式存儲對所有建模元素上進行的增量操作,具體為:將不同客戶端上對建模元素上進行的全部增量操作采用
    JSONL
    數據格式
    {"id":o.id,"origin":o.origin,"content":{

    }}
    表示;其中,
    id

    origin
    字段存儲的是任意增量操作
    o

    id

    origin
    值,均表示為
    {clientID,clock}

    clientID
    是每個客戶端對應的唯一標識符,...

    【專利技術屬性】
    技術研發人員:孔婉秋周上楠李一雯李淦尚韜
    申請(專利權)人:西安電子科技大學
    類型:發明
    國別省市:

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