面向手持终端的复杂三维场景远程渲染系统设计与实现

摘要

面向移动终端的复杂三维场景实时交互技术是计算机图形学与虚拟现实的热点之一，但是现有的手段仍不能满足终端上复杂三维场景的高真实渲染的实时应用要求。为了解决手持终端上复杂场景的高真实展示交互应用问题，本文提出了面向移动终端基于远程渲染的复杂场景实时展示技术，具体如下:
　　1)分析和研究了目前远程渲染技术的研究现状和主要的研究问题，介绍了远程渲染过程中用到的一些技术，包括三维渲染的一般流程、图像压缩算法等。
　　2)分析远程渲染系统中普遍存在的渲染图像传输不及时问题，详细研究了在使用移动终端进行大场景漫游时用户操作的规律，针对这一规律提出了基于预测重建和渐进的渲染图像传输方法。普通的渲染图像传输仅仅是单帧图像先压缩再传输或者利用视频的帧间块元的相关性进行传输，本文充分利用视角转动时渲染图像的帧间相关性，在视角转动时选择一些关键帧进行传输，接收端再根据这些关键帧重建出非关键帧，视点移动时传输端只传输预测帧与实际帧的差值图像、接收端根据差值图像重建实际帧的方法，这样大大减小了需要传输的数据量。
　　3)分析了使用本系统进行渲染的大场景的特点，针对这一特点提出了基于区域划分的加速渲染方法。在进行渲染前把视点能够移动的区域分割成一系列子区域，同时记录下每一个子区域一定被遮挡的三角面片，在实际进行消隐运算时首先就去除这些三角面片，加速消隐过程，从而加速大场景的渲染。
　　4)基于上述技术，构建了面向手持终端的复杂三维场景远程渲染原型系统。

目录

摘要

图目录

表目录

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究内容和意义

1．3 本文组织结构

1．4 本章小结

第2章 技术背景

2．1 远程渲染技术研究现状及一般架构

2．2 三维渲染相关技术

2．2．1 图形渲染管线

2．2．2 Irrlicht图形渲染引擎

2．3 图像序列压缩传输相关技术

2．3．1 图像压缩技术

2．4 本章小结

第3章 基于预测重建和渐进的渲染图像传输方法

3．1 渲染图像的传输问题

3．2 远程渲染系统中用户动作和图像的特点

3．2．1 用户动作相关性

3．2．2 渲染图像的连续性

3．3 基于预测重建的渲染图像传输方法

3．3．1 预处理过程

3．3．2 基于前验条件的帧重建

3．3．3 一种快速的基于特征点的图像匹配方法

3．3．4 图像变换模型

3．3．5 图像融合

3．3．6 重建非关键帧

3．3．7 帧缓冲

3．4 视点移动渲染图像的渐进传输方法

3．4．1 视点向前渲染图像的传输

3．4．2 视点向后渲染图像的传输

3．5 实验结果

3．6 本章小结

第4章 基于区域划分的加速渲染方法

4．1 渲染场景分析

4．2 基于区域划分和层次遮挡图的快速消隐绘制方法

4．2．1 相关工作

4．2．2 方法概述

4．2．3 预处理过程

4．2．4 基于层次遮挡图的绘制

4．3 实验结果

4．4 本章小结

第5章 系统实现

5．1 开发平台

5．1．1 硬件平台

5．1．2 软件平台

5．2 系统架构

5．3 渲染服务器设计

5．4 Android平台客户端设计

5．5 系统运行效果

5．6 本章小结

第6章 总结与展望

参考文献

致谢

作者简历