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非可靠网络中面向网格的差错复原分组传输机制

An Effective Error Resilient Packetization Scheme for Progressive Mesh Transmission over Unreliable Networks

  • 摘要: 1.本文的创新点近年来,随着无线网络的迅速普及和多媒体数据在移动设备上的广泛应用,基于无线网络环境的三维图形数据传输正逐渐成为研究热点。与有线网络传输不同,由于无线信号衰退、噪声或终端节点的移动性所引起的链路的不稳定性和信号中断导致数据在无线网络传输时产生较大的丢失率和误码率。因此,针对三维图形数据特征,如何克服无线网络中由于丢包和误码所造成的影响成为无线网络三维模型传输所需要解决的关键问题。基于差错复原的传输技术近几年来作为一种新的研究方向得到关注,其主要目的是解决网络有限带宽、高丢包率与海量模型实时传输和客户端模型视觉最优化的要求之间的矛盾。为此,近年来国内外科研机构陆续展开相关研究,并已取得了一定进展。然而,相关研究都未结合三维渐进模型的特点,从模型分组方面考虑如何消除由于网络丢包对客户端模型绘制所所带来的不利影响。本文利用渐进模型的依赖关系,提出一个适用于有损网络中三维渐进模型传输的分组方法,使丢包所引起负面影响最小化。2.实现方法当三维模型在非可靠网络中传输时,一些模型信息会不可避免丢失。由此导致丢失信息在重传之前,客户端无法成功绘制已接收模型。渐进三维模型传输方法提供了一种允许客户端在仅接收到部分模型信息时以某种方式绘制的方法。然而,当某些模型细节信息丢失时,客户端仍需等待此模型信息重传以保证模型的高精度质量,由此导致客户端模型的绘制延时。为克服此弊端,本文提出了一种适用于渐进三维网格在非可靠网络中传输的有效报文分组机制。首先,本文给出了一种快速有效的非冗余依赖图构建算法,其记录所有网格顶点分裂操作之间的依赖关系,并删除其中的冗余依赖。在此基础上,提出了一种有效的全局分步等划分分组算法,通过初始划分和全局细化将依赖图划分为若干子图,最终将每个子图打包为一个分组。其中,初始划分使用改进的宽度优先子树遍历算法将整图初始划分为多个子图,同时确保产生的分组满足分组有序性条件;全局细化则针对以上产生的多个子图,通过特定的交换操作来调整各分区所包含的顶点,以进一步减少分区之间的分割尺寸,找到最佳划分。 3.结论及未来待解决的问题实验结果表明,本算法能够最小化分组之间的依赖性,从而有效地减少了分组丢失引起的解压与绘制延时,并形成良好的渐进绘制效果。虽然本文的分组方法能较好地解决非可靠网络中3D模型的传输和绘制问题,然而丢包重传的时间开销仍然较为严重。在今后工作中,我们将进一步研究选择重传机制,根据丢失报文的重要性判断,决定重传、本地重构或者丢弃。此机制可以减少丢包所造成的重传次数,节省有限的非可靠网络带宽,从而进一步降低客户端模型的绘制等待时间。4.实用价值或应用前景本文的研究工作可以广泛应用于非可靠网络如移动通信网络中,尤其是需要大量三维模型传输的三维虚拟网络展示系统,移动三维电子商务系统,移动三维游戏等等。

     

    Abstract: When a 3D model is transmitted over a lossy network,some model information may inevitably be missing. Under such situation,one may not be able to visualize the receiving model unless the lostmodel information has been retransmitted. Progressive modeltransmission offers an alternative to avoid the ``all or nothingsituation'' by allowing a model to be visualized with a degraded qualitywhen only part of the model data has been received. Unfortunately, incase some model refinement information is missing, one may stillneed to wait for such information to be retransmitted before the modelcan be rendered with a desired visual quality. To address this problem,we have developed a novel error resilient packetization scheme. Wefirst construct a Non-Redundant Directed Acyclic Graph to encode thedependencies among the vertex splits of a progressive mesh. A specialGlobal Graph Equipartition Packing Algorithm is then applied topartitioning this graph into several equal size sub-graphs, which ispacked as packets. The packing algorithm comprises two main phases:initial partition phase and global refinement phase. Experimentalresults demonstrate that the proposed scheme can minimize thedependencies between packets. Hence, it reduces the delay in rendering3D models with proper quality at the clients.

     

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