[发明专利]访问网格的增强型视频服务模式的实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及访问网格和增强现实领域，特别是涉及面向访问网格应用的新的增强型视频服务模式。

背景技术

访问网格(Access Grid，简称AG)是网格技术的重要组成部分，是网格系统的访问界面，它在网格环境下结合人机交互、图形图像、虚拟现实、多媒体等技术，为网格应用提供沉浸式、交互式、协同式的访问环境，主要包括组与组之间的交流方式、网格资源的访问方式、用户操作的协同方式等。多个访问网格用户进入协同工作环境后，经常需要在描述真实环境的视频场景中协同操作网格服务结果的三维几何模型，这要求访问网格能够拓展其服务功能以支持这一类型的典型应用，在视频场景中同时提供三维几何模型的共享服务，支持协同工作环境中用户与模型之间的交互作用。但是目前访问网格的视频服务只能构造一个共享的视频场景，而不能支持在视频场景中操作三维几何模型。

增强现实(Augmented Reality，简称AR)技术借助必要的设备使计算机生成的虚拟环境(Virtual Environment，简称VE)与客观存在的真实环境(Real Environment，简称RE)共存于同一个增强现实系统中，从感官和体验效果上给用户呈现出虚拟对象(VirtualObject)与真实环境融为一体的增强现实环境。由于增强现实技术具有虚实结合、实时交互、三维注册的特点，可以将真实环境的视频序列与虚拟环境的三维几何模型融为一体，所以需要结合增强现实技术，在访问网格系统中提出一种新型的视频服务模式，将访问网格的真实视频场景与网格服务结果的三维几何模型融为一体，使用户能够在访问网格的真实视频场景中操作网格服务结果的三维几何模型。

美国阿冈(Argonne)国家实验室研究开发的访问网格工具包Access Grid Toolkit，能够在协作环境中提供各节点的视频和音频资源，通过基于VIC(Video Conferencing)的视频服务实现群组之间的可视化交流，为用户构造一个共享的可视化协作空间。但是该访问网格工具包难以同时共享多种形式的网格服务结果，特别是难以在基于视频资源的可视化协作空间中共享和操作三维几何模型，这限制了网格用户与网格资源之间的交互作用，也降低了网格用户之间的协作效率。

美国国家自然科学基金会(NSF)资助的地震工程和仿真网格计划(Network forEarthquake Engineering and Simulation Grid，简称NEESgrid)包括一个面向地震工程的虚拟协作环境，基于实验设备的集成和共享系统，协作用户能够通过视频方式远程观测实验进展情况，也能够远程操作和控制节点设备。例如：获取当前实验设备执行情况的视频图像，标定和绘制实时实验数据的可视化结果，基于标绘实验数据操作和控制实验仪器。但是，该协作环境将远程观测与远程控制分成两个部分，只能够通过实验数据间接地操作和控制远程设备，不能够在视频图像场景中基于三维模型直观地操控实验设备。

荷兰远程信息学院(Telematic Institute)和阿姆斯特丹大学共同承担的虚拟协作实验室(Collaboratory.nl，简称CNL)项目构建了远程操作设备资源的协同工作空间，能够支持用户与设备资源的远程交互。它利用视频服务器将共享仪器实验结果的视频图像传输给协同工作空间的相关操控和可视化工具，用户通过共享的视频信息协同讨论实验情况和确定操作决策。但是协同工作空间仅仅能够以可视化形式共享仪器设备产生的实验数据，不能够提供仪器设备在实验过程中的工作状态，并且用户可以直接操控的界面较简单。

加拿大多伦多大学的ETC实验室，基于增强现实技术完成真实环境的物体移动操作，将仪器设备的几何模型叠加于远端场所的视频图像，使用户能够操作几何模型完成仿真任务，同时通过视频图像反馈实验情况。但是，该方法要求远程操作的工作空间和用户视点为静态不变的，只有当某一操作任务终止才会更新工作空间的视频图像，这种交互模式不能够实时表现工作空间的动态变化，并且不支持多人协同工作。所以该方法不适合表现访问网格环境下人与人之间的交流、人与网格服务结果之间的交互。