专利名称：基于xml和lod技术的三维图形多分辨率显示方法
技术领域：
本发明属于电子信息领域，具体涉及到一种基于XML和LOD 技术的三维图形多分辨率显示方法。
背景技术：
随着计算机图形学研究的不断深入，目前在互联网上3D图形越 来越多，如三维地形、建筑、动画等，互联网的发展又加速了它们的 传播和共享，这些3D图形最终都要通过各种显示终端如PC，智能 手机，PDA上面显示出来。在当前搜索引擎和浏览平台上，当需要 对大规模图形场景进行绘制、传输以及显示时，常见的做法是用大量 的三角面片来描述场景中的几何模型。随着描述场景的三角形面片的 数目的增多，所绘制的图像质量会越来越高，但是绘制速度也会变得 越来越慢，尤其面对一些小型终端设备，如手机，PDA等，由于受 到设备内存容量、计算能力或显示精度或者操作系统管理能力等因素 的限制，使得图形的绘制和显示效果大打折扣，因此就需要对图形数 据进行一定的处理以适应不同终端的显示要求。
XML是一种元标记语言，强调以数据为核心，这两大特点奠定了 XML在数据封装与传输中的优势。对于XML文档来说，数据是 其核心。将样式与内容分离，是XML的巨大优点。由于数据内容与 显示样式的相互独立性，我们可以为同一内容套用不同的显示样式， 使得显示方式更加灵活、多样。目前三维图形数据格式的多样性使得 给这些数据的处理、共享、传输带来一定的复杂性，由于XML格式 的通用性，如果采用XML作为三维物体数据模型的描述方式，不 仅便于网络传输，还降低了数据处理、共享上的复杂度。目前已有几 种将三维模型描述成XML格式的语言，如X3DExten-sible 3D、 3DXML等。
LOD技术指用若干不同复杂度的模型来表示同一对象的技术。 此技术主要根据视点距离对象位置的变化以及终端显示精度等要求 的不同调用不同复杂度的模型，比如人在较远距离观察图形或图形需 要在微型终端上显示时，则调用低复杂度模型，反之则调用高复杂度 模型，采用该技术既提高了可视性又节约了系统资源。
发明内容
本发明克服了现有技术的不足，提出了一种基于XML和LOD 技术的三维图形多分辨率显示方法。
XML具有数据与数据表现形式相分离的特性，而数据在终端浏 览器的显示要通过CSS或XSL来控制，我们把XML当作一种数据 库技术，每个存储有三维图形数据的文档是一个数据库对象；然后对 该文档在图形内容上进行像素分布、分辨率层次等细节化格式转换，建立对应的细节层次模型；然后利用XML查询语言完成对不同层次 数据的抽取，将数据与XSL模板相结合最终生成一个同时包含图形 数据以及显示样式的传输文件，如HTML文件，最终利用各种无线、 有线网络传输到各种终端上显示出来，从而达到同一份XML三维图 形数据的不同显示效果。
本发明所提出的基于XML和LOD技术的三维图形多分辨率显 示方法主要步骤包括1)选择合适的数据存储结构，将三维图形数 据存储为XML文件。2)对XML文件中的三维图形数据进行LOD 分解，形成具有多分辨率的层次细节模型。3)根据显示终端的要求， 利用XML查询工具从模型中抽取不同细节层次的数据，结合XSL 模板生成含有不同分辨率层次数据的HTML传输文件。4)将生成的 HTML文件通过网络传输到终端，最终实现三维图形数据的显示。
本发明的有益效果是通过对三维图形数据进行XML存储及细 节层次分解，针对不同的显示要求进行灵活的数据传输，提高了数据 传输的效率，满足了不同终端设备的显示精度要求。
图1为本发明的流程图2为一个空间四面体的XML存储示例；
具体实施例方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。本发明的发明思想为首先将三维图形数据封装为XML文件， 利用LOD技术对图形数据进行细节层次分解，形成一组该图形的多 分辨率层次模型，该模型仍以XML为存储载体，其中不同层次上的 图形数据表达了不同分辨率下的图形。根据终端显示要求，借助于 XML査询工具从模型中提取相应层次上的图形数据，结合XSL显示 模板生成HTML文档，最终实现图形的传输、显示。
如图1所示，基于XML和LOD的三维图形多分辨率显示方法 的主要步骤包括
1、 三维图形数据的封装。
对于一般的三维物体，大多选择采用三维网格模型来描述三维图 形，将三维图形描述为一些由顶点、边和面组成的网格， 一种简单的 数据结构是顶点一边一面。对于一个包含有4个顶点，6条边和4个 面的空间四面体VoV^2V3如图2左部所示，如果采用顶点-边-面的 存储结构，则描述为XML方式如图2右部所示。
2、 对图形进行LOD分解，形成具有不同细节描述的图形模型。 分解后的图形模型中的数据仍以XML作为存储载体，与原始图
形数据不同的是，该模型中的图形数据具有层次结构特征，不同层次 上的数据代表了不同分辨率下的图形。
本发明采用基于点删除的LOD多分辨率模型生成方法。具体步 骤如下
(1)计算三角形网格中每个给定顶点的局部几何和拓扑特征,并 对顶点分类。(2)如果定点曲率小于给定的近似误差值，就删除该点。 设简单顶点Q,n为Q点的平均平面的法向量，Pi,P2…,Pk为Q 点周围的顶点环中的所有顶点,Xi为从Q点到P点的向量i=l，2，…， k, ^为n与Xi的夹角，则Q点的曲率C可以计算如下
<formula>formula see original document page 8</formula>
(3) 对删除顶点后留下的空洞进行局部三角化。
(4) 重复以上过程，直至无满足步骤2所述条件的点为止。
3、 利用XML查询工具如XML-QL从模型中提取相应层次上的 图形数据，利用XSL模板生成HTML文件。
在该步骤中，图形数据抽取、转换、聚合等操作和控制主要由 XML-QL来实现，XSL可以作为一个模板用来控制XML文档数据的
显示样式。
4、 将生成的图形文件通过有线或无线网络传输到各显示终端， 如IPTV， PC， PDA，智能手机等。
对于像PC机这样处理能力较强，显示精度较高的设备，将传输 分辨率较高的图形数据给他们，对于像PDA，智能手机这样硬件能 力存在一定限制，并且对图形显示的精度不高，我们则将低分辨率的 图形数据发送过去，从而实现同一三维图形在不同终端上的不同显示 效果，即图形的多分辨率显示。
权利要求
1、基于XML与LOD技术的三维图形多分辨率显示方法，其特征在于其主要步骤包括1)选择合适的数据存储结构，将三维图形数据存储为XML文件；2)对XML文档中的三维图形数据进行LOD分解，形成具有多分辨率的层次细节模型；3)根据显示终端的要求，利用XML查询工具从模型中抽取不同细节层次的数据，结合XSL模板生成HTML文件；4)将生成的HTML文件通过网络传输到终端，最终实现三维图形数据的显示。
2、 根据权利要求l所述的基于XML与LOD技术的三维图形多 分辨率显示方法，其特征在于步骤2)中三维图形模型中的数据是以 XML作为存储载体，其中不同层次上的图形数据表达了不同分辨率 下的图形。
3、 根据权利要求1所述的基于XML与LOD技术的三维图形多 分辨率显示方法，其特征在于步骤2)对图形进行LOD分解主要采 用基于点删除的方法，主要包括以下步骤(1) 计算三角形网格中每个给定顶点的局部几何和拓扑特征，并 对顶点分类；(2) 如果顶点曲率小于给定的近似误差值，就删除该点；(3) 对删除顶点后留下的空洞进行局部三角化；(4) 重复以上过程，直至无满足步骤2所述条件的点为止。
4、 根据权利要求l所述的基于XML与LOD技术的三维图形多 分辨率显示方法，其特征在于步骤3)中对同一三维图形数据生成含有不同分辨率层次数据的传输文件。
全文摘要
本发明公开了一种基于XML与LOD技术的三维图形多分辨率显示方法。该方法主要步骤包括1)三维图形数据的XML封装。2)对三维图形数据进行LOD分解。3)根据显示终端的要求，利用XML查询工具从模型中抽取不同细节层次的数据，结合XSL模板生成HTML文件。4)将生成的HTML文件通过网络传输到终端，最终实现三维图形数据的显示。通过该方法，针对不同的显示要求进行灵活的数据传输，提高了数据传输的效率，满足了不同终端设备的显示精度要求。
文档编号G06T15/00GK101499175SQ20091003773
公开日2009年8月5日 申请日期2009年3月10日 优先权日2009年3月10日
发明者罗笑南, 齐鹏飞 申请人:中山大学