[发明专利]基于小波变换的三维数据传输不等容错编码保护方法

说明书

技术领域

本发明涉及三维数据传输领域，尤其涉及一种三维数据传输不等容错编码保护方法。

背景技术

网络上三维数据的应用越来越广泛，而三维场景的数据量一般非常庞大，而现在的网络传输速度和客户端计算机运算能力都有限，网络用户浏览三维数据时会感受到极大的延迟，并存在极高的位错率以及丢包现象。本发明很好地兼顾了三维数据显示效率和质量两方面的性能需求，采用前向容错编码对压缩的数据流进行了有效地保护，因此具有广泛的应用价值。

现在三维数据网络传输中应对位错率及丢包想象常用的是重传机制，重传损坏或是丢失的数据包，这种方法的传输效率很低，存在很长的延时，在浏览大规模三维数据时，实时性很差，极大地限制了三维数据在网络上的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种低带宽网络中大规模三维数据实时传输的不等容错编码保护机制，将基本网格和小波系数的重要度，作为容错码在各层网格间的分配比例关系的标准，在加速大规模网格在低带宽的网络中传输的同时，最大程度上避免了网络位错率以及丢包的影响。

本发明是这样实现的：一种基于小波变换的三维数据传输不等容错编码保护方法，包括以下步骤：

步骤一、对原始三维数据生成的原始网格进行重新网格化得到半规则网格，通过小波变换，将半规则网格分解为基本网格和一系列表示网格层次细节的小波系数；

步骤二、通过失真度来评价基本网格和各个层次细节小波系数的重要度；

步骤三、根据计算得到的基本网格和各个层次细节小波系数的重要度，计算容错码位数量，并对基本网格和每个层次细节小波系数进行容错码的分配；

步骤四、在不等错误保护编码以后，再进行基于块的编码，即对每个细节层次的数据进行编码，完成三维数据传输的不等容错编码保护。

所述步骤一中通过小波变换，将半规则网格分解为基网格和一系列小波系数具体为，半规则网格通过小波变换，形成从基本网格                                               到原始网格的层次等级结构，小波系数表达了相邻层次间的差别，由如下矩阵形式表示：

 

其中：是第j层网格对应的的顶点矩阵，是第j层网格的的小波系数矩阵，是网格对应的顶点数，和是小波正变换矩阵，和是小波逆变换矩阵。

所述步骤二中失真度计算方法为，定义第j层网格失真量为，它表示第j层模型的所有编码数据丢失时所引入的平均失真，计算公式如下：

                 

其中：表示第j层网格增加的小波系数的数量，为第j层网格的小波系数矩阵；该失真度即为该层数据的重要度。 

所述步骤三的具体方法为，

1)    计算总的容错码位数量，总的容错码位数量用S表示，其计算公式如下：

             

其中，k表示对k个信息符号进行编码，M表示小波系数的层数，q是码元的大小表示每个信息符号有q位，n表示每个编码块的长度，即k个信息符号被编码在含有n个信息符号的编码块中，是每层网格数据包中的编码块数量；

2)    对基本网格和每个层次细节小波系数进行容错码的分配，第j层网格编码数据的容错码分配数量（）为：

                      

其中，表示第j层网格编码数据的容错码比例，则表示第j层网格编码数据的容错码位总数，，我们用来代替，可得：

所述步骤四具体为首先在对基本网格和各层小波系数追加容错码后，根据编码后网格的重要度对每个层次编码数据进行编码，生成不等容错编码保护的传输数据包；然后按照编码后网格的重要性对网格和容错码依次进行传输，优先传输重要性高的模型及其保护码。

本发明基于小波变换的三维数据传输不等容错编码保护方法中首先将基本网格和小波系数的重要度，作为容错码与编码后各层网格的比例分配关系的标准，然后根据计算得到的基本网格和小波系数的重要度，进行容错码位的分配，最后在不等容错编码保护以后，再进行了基于块的编码，即按照编码后各层网格的重要性对每个层次编码数据进行编码得到编码数据包；在加速大规模网格在低带宽的网络中传输的同时，最大程度上避免了网络位错率以及丢包的影响。

附图说明

图1为本发明基于小波变换的三维数据传输不等容错编码保护方法的系统总体框图；

图2为不等容错编码保护方法传输数据包示意图；