CN101167103A - 在服务器与至少一个客户终端间传输内容可视化数据的方法及其对应的终端和计算机程序 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在一个服务器和至少一个客户终端之间传输内容可视数据的方法，其中所述数据被设置在分层树的节点中，所述分层树包含至少一个父节点和至少一个子节点，一个可视单元与每个所述的节点相关联。根据本发明，这种方法包括以下步骤：服务器将树的简化表示传输给客户，对于所述节点中的至少某些节点，所述表示仅包含在要显示的内容中用于定位可视单元的信息；客户终端根据从所述客户到与要显示的内容中的感兴趣的节点相关联的可视单元的距离的标准从所述简化表示中选择至少一个感兴趣的节点；并传输几何数据，从而能够使所述可视单元对于所选的感兴趣的节点被重建。

Description

在服务器与至少一个客户终端间传输内容可视化数据的方法及其对应的终端和计算机程序

1.技术领域

本发明的领域属于2D和3D图像以及3D场景的可视化领域。更具体地说，本发明涉及用于在客户终端上可视化这些图像和场景的数据传输技术。

本发明特别地可应用于多层细节信息的咨询领域，在多层细节信息中数据以树状形式构造，其中树的每个节点对应于一个从给定细节层次来看的精确元素。本发明对于大型环境、例如城镇模型的网络可视化尤其有价值，但也可以更一般地应用在任何按照分层树形结构组织的数据类型中，不论是3D内容还是例如渐进图像。

2.背景技术

在客户终端获得存储在服务器上的大型场景或图像的快速交互式可视化的需求正不断增长，客户通过通信网络如因特网访问该服务器。现在，为重建这种3D模型或渐进图像所需的数据库变得越来越庞大(特别是例如当对大城镇进行渐进和分层表示时)，因此将它们传输到客户终端的成本(根据带宽或传输时间)变得越来越高。

目前有两种主要技术已知用于在客户端-服务器类型的结构中传输可视化数据，下面参考图1和2进行阐述。

在这些技术中的第一种技术中，在客户11开始重建相关表示之前，或者如果必要时在其中导航时，服务器10将所有的可视化数据传输给客户11。该技术可特别用于传输经过VRML(虚拟现实建模语言)编码的3D场景，对它来说逐步或渐进传输数据是不可能的。

因此，客户11发送第一请求121至服务器10，请求其发送所有在基底上出现的数据，从而能够对场景的3-D图像的表示进行重建。服务器10在步骤131中通过传输全部需要的模型做出响应。然后客户11可以在加载的模型中进行导航141。如果客户11希望改变15模型，他需要发送一个新的模型请求122，服务器10通过重新传输132与新请求的模型相关的全部可视化数据对其进行响应。只有当这个新模型已经被全部加载后，客户11才能在它的表示中开始导航142。

如图2所示，第二种已知传输技术依靠于渐进传输，将服务器10的(2D或3D)模型传输给客户11。其涉及以树形结构或分层结构编码的图像或者3D内容，在一个给定的示例中，树形结构或分层结构的可视化要求所有活动节点(也就是在所考虑的示例的模型可视化表示中提供的节点)的父节点都应当是可用的。实际上，在分层结构的情况下，在结构的各节点间存在着很高的相关性，因为如果父单元还没有被传输，客户将不会知道某个单元的存在。因此在这种根据请求传输数据的情况下，客户必须请求子节点，然后在能够请求后面的子节点之前等待它们的传输。

因此，根据这项技术，为了适应于用户视点在细节层次上能够查阅一个数据片段，需要执行分层树的渐进传输。从父节点到对应于当前视点的节点，树的细化是递归地完成的。因此树的扫描深入地完成。

第一步骤21使客户11能够检索212树的第一节点24，其在已经将特定请求211发送至服务器10之后进行接收。紧跟着的步骤22和23使客户11能够检索他所需要的、在场景或图像中作为其位置的函数的信息。在已经检索212了第一节点24之后，可以根据其位置判断是否需要对其进行进一步拓展，也就是说它的位置是否要求更详细的场景或图像表示。递归地执行此项操作，直至会聚到对应其位置的最佳模型上。

因此，在每次接收树的一个或多个节点之后，客户11在对其重建之后对树进行扫描或遍历25，以判断它是否需要已提供给它的特定节点的子节点：换句话说，判断树的一个或多个节点是否需要被进一步拓展。在图2中，在对树进行扫描251的过程中，客户11因此确定需要对第一节点24做进一步拓展。在步骤22中，它发出请求221至服务器10，随后服务器10顺次发送222给它所请求的子节点26和27。对树的新的扫描252确定需要其刚刚接收的节点26，27的子节点。因此，它发出一个新请求223至服务器10，服务器顺次向它发送224节点26，27的子节点。在客户11的位置发生改变15的情况下，对树的新的扫描253使其确定节点26不再是必需的了，但是节点27的子节点可能需要被进一步拓展。然后在这些线路上发送相应请求231至服务器10。

3.现有技术的缺点

图1中第一种传输技术的一个缺点在于，它不适合传输与大量可视化数据相关的模型或复杂图像。事实上，对于这些模型，从服务器至客户的初始数据传输时间是很长的，对于在可以开始观看之前等待完全加载模型的客户来说，这甚至是被禁止的。因此在第一种技术中，用户不能在图像或场景中快速导航。

图2的第二种传输技术能解决在开始观看前等待完全加载的问题。但是，它的缺点是其生成了大量消息交换(请求211，212，221至224，231，...)，特别当细节的期望层次对应于树结构的更深分支时。

该技术的另一个缺点在于，其导致了不必要的信息传输，特别是来自特定的、不为客户所观看的节点的信息。事实上，当接收到对节点的进一步拓展的请求时，服务器向客户发送要进一步拓展的节点的所有子节点。

此外，在图2所示的现有技术中，许多客户端-服务器交换限制了具有客户端的树形结构根据用户的位置向细节信息的最佳水平会聚的速度。因此该技术的一个缺点在于，在开始导航时，图像或场景表示的渐进细化对于客户是可见的，这将导致客户的视觉不适。

当客户在场景或图像中快速移动时，还将出现以下缺点：当从服务器接收新节点时，缺乏与用户的新视点匹配的信息导致连续细化操作的可视性。另外，对于向最佳细节层次快速会聚，并没有提供树扫描模式和由它导致的交换。

4.发明内容

本发明的目的是提供一种没有现有技术的这些缺点的方法，其形式为在服务器和至少一个客户终端之间传输内容可视化数据的方法，所述数据被设置在分层树的节点中，所述分层树包含至少一个父节点和至少一个子节点，一个可视单元与每个所述的节点相关联。

根据本发明，这种方法包括以下步骤：

-由所述服务器向所述客户传输一个所述树的简化表示，对于所述节点中的至少某些特定节点，所述树的简化表示只包含一个用于在所述要可视化的内容中定位所述可视单元的信息片断；

-由所述客户终端根据所述客户至与所述感兴趣的节点相关联的所述可视单元的距离的标准从所述简化表示中选择所述要可视化的内容中的至少一个感兴趣的节点；

-传输能够对所述所选的一个或多个感兴趣的节点的可视单元进行重建的几何数据。

因此，本发明基于一种全新的、具有创造性的方法，在服务器和一个或多个客户终端之间传输设置在树结构中的可视化数据。事实上，本发明基于简化树结构的初始传输，该简化树结构不包含能够重建图像或场景的几何数据，但使用户能够观看整个分层树，并根据当前视点选择包含为重建图像或场景所需的几何数据的一个或多个节点。然后他可以生成精确对应于他的需求的请求。

与现有技术相比，这种传输技术可以更快地加载树结构数据，从而使用户能够适配于他的视点以最佳的细节层次开始场景或图像的可视化。本发明在用户位置快速变化的情况下提供了相同的优点。

因此，在一个有利的实施例中，本发明的目的是在初始化期间以及在用户位置快速变化的情况下，实现向所表示的最佳细节层次更快地会聚。因此，在这个有利的实施例中，本发明提供了一种能够进行使用户愉悦的可视化，而看不见重建图像或场景的连续细化的技术。

根据一个特殊的实施例，本发明适于树结构类型内容的网络化使用，并能够使工作在请求模式下的可视化应用得到优化。因此，在这个特殊的实施例中，本发明提供了以树形结构设置的可视化数据的传输技术，该树形结构很好地适合于工作在请求模式下的客户端-服务器体系。

有利的是，本发明适合于具有不同处理能力的客户终端，特别是客户端-服务器体系，其中大量客户终端访问同一个数据服务器。

另外，在本发明的特定实施例中，这种可视化数据传输技术在资源方面耗费的成本很低，特别是在带宽和传输时间方面。

优选地，所述简化表示包含所述树的每个节点的以下部分：

-所述节点的标识符；

-使所述节点能够连接到所述节点的父节点和/或所述节点的子节点的信息片断；

-在所述要可视化的内容中与所述节点相关联的所述可视单元的中心的位置(例如在与场景或图像相关联的笛卡尔参考坐标系中的单元重心)；

-与所述节点相关联的所述可视单元的选择区域。

例如，如果要可视化的内容是一个3D场景，这种选择区域是带有半径R的球面，或者如果要可视化的内容是一个2D图像，这种选择区域则是带有半径R的圆盘。它也可以根据内容的属性或者所考虑的应用的需要采取任何其他的形状。

用于连接子节点和父节点的信息，对于其部分而言，可以采用在简化树中所考虑的节点的父节点的标识符的类型。对于给定的节点，也可以选择指示它在简化表示中的子节点的数目，然后如果需要的话，发送这些子节点的内容。

有利的是，如果所述客户的当前位置被包含在所述选择区域中的话，所述树的节点被选为感兴趣的节点。例如，观察用户在与场景或图像相关联的笛卡尔参考坐标系中的位置，从而确定这个位置是否被包含在与所考虑的节点相关联的半径为R的球面内。

根据一个有利的特征，所述客户终端向所述服务器发送获得所述感兴趣的节点的所述可视化数据的请求。使用包含在感兴趣的节点中的几何数据，客户能实际地重建适合于他的视点的图像或场景的表示。针对这些很好地对应于用户需求的请求，避免了任何不必要数据的传输。

用户也可以即刻在重建的场景或图像中进行导航。

优选地，作为所述发送操作的初步措施，所述客户终端检验所述感兴趣的节点的所述数据是否存在于所述终端的高速缓存中，如果所述数据已经存在于所述高速缓存中，则不把所述请求发送到所述服务器。

因此服务器只传输用户必需的、但他还未获得的几何数据：通过把数据传输量限制到严格所需的程度，避免了网络的任何不必要的超载。

根据本发明另一个有利特征，在所述客户的所述当前位置发生变化的情况下，如果所述数据还没有由所述服务器传输的话，所述客户终端请求服务器取消从至少一个不再是感兴趣的节点的节点获得所述数据的所述请求。

实际上，在用户从服务器请求特定几何数据的瞬间至服务器遵循用户请求的瞬间之间经过了一段特定的时间。如果在此期间内用户已经在场景或图像中移动，并且如果所请求的数据已经过期，他可以将这种情况告知服务器，以防止服务器传输已经不必要的信息。

有利的是，在所述选择步骤期间，所述客户终端扫描所述简化表示的一个节点，只有当所述被扫描的节点的父节点是一个感兴趣的节点时，确定是否对于所述被扫描的节点针对所述距离的标准进行检验。因此，当用户测试分层树的不同节点，以判断它们包含的几何数据是否是可视化内容所必需的时候，如果这个父节点不是感兴趣的节点，他将不扫描这个父节点的子节点。因此，不必扫描整个树来确定可见的节点。这个特征直接来自于父节点和子节点的选择区域的包含属性，这将在下面进行详细描述。

本发明还涉及一种计算机程序产品，其包含当程序由处理器执行时用于执行上述在服务器和至少一个客户终端间传输内容可视化数据的方法步骤的程序代码指令。

本发明还涉及一种用于对为至少一个客户终端所设计的内容进行可视化的数据服务器，所述数据被设置在分层树的节点中，所述分层树包含至少一个父节点和至少一个子节点，一个可视单元与每个所述的节点相关联。这个服务器包括：

-生成所述树的简化表示并将其传输给所述客户的装置，对于所述节点中的至少某些特定的节点，所述树的简化表示只包含一个用于在所述要可视化的内容中定位可视单元的信息片断，使得所述客户根据所述客户至与所述感兴趣的节点相关联的所述可视单元的距离的标准从所述简化表示中选择所述要可视的内容中的至少一个感兴趣的节点；以及

-把能够对所述所选的感兴趣的一个或多个节点的可视单元进行重建的几何数据传输至所述客户的装置。

本发明还涉及一种计算机程序产品，其包含记录在可在计算机中使用或者由计算机使用的载体上的程序代码指令，所述程序能够在服务器和至少一个客户终端间的内容进行可视化数据传输，所述数据被设置分层树的节点中，该分层树包含至少一个父节点和至少一个子节点，可视单元与每个所述的节点相关联。该计算机程序包括：

-用于执行由所述服务器向所述客户传输所述树的简化表示的步骤的计算机可读编程装置，对于所述节点中的至少某些特定的节点，所述树的简化表示只包含一个用于在所述要被可视化的内容中定位可视单元的信息片断；

-用于执行由所述客户终端根据所述客户至与所述感兴趣的节点相关联的所述可视单元的距离的标准从所述简化表示中选择所述要可视化的内容中的至少一个感兴趣的节点的步骤的计算机可读可编程装置；以及

-用于执行传输能够对所述所选的感兴趣的一个或多个节点的可视单元进行重建的几何数据的步骤的计算机可读编程装置。

本发明还涉及一种用于对来自设置在分层树的节点中的可视化数据的内容数据进行可视化的客户终端，所述分层树包含至少一个父节点和至少一个子节点，一个可视单元与每个所述的节点相关联。该终端包括：

-接收由服务器传输的所述树的简化表示的装置，对于所述节点中的至少某些特定节点，所述树的简化表示只包含一个用于在要可视化的内容中定位所述可视单元的信息片断；

-根据所述客户至与所述感兴趣的节点相关联的所述可视单元的距离的标准，从所述简化表示中选择所述要可视化的内容中的至少一个感兴趣的节点的装置；以及

-将能够对所述所选的感兴趣的一个或多个节点的可视单元进行重建的几何数据传输至所述客户的装置。

5.附图说明

通过简单阐述和非限制性的例子，参照附图，本发明的其他特点和特征将从特定实施例的后续描述中更清晰地表现出来，附图如下：

●图1，已经参照现有技术进行了说明，示出了一种在服务器和客户终端间传输可视化数据的技术，其依赖于要可视化的模型的完全的、在先的传输；

●图2也阐述了实现要可视化的模型的渐进传输的一种现有技术，其中在客户和服务器之间连续地交换请求；

●图3示出了本发明的传输技术的方框图；

●图4描述了在本发明的一个实施例的特定例子中，与城镇3D表示相关联的PBTree类型的树结构；

●图5是生成图4中的树结构的方法的方框图；

●图6阐述了根据图5的方框图生成的树结构的描述文件的几何表示；

●图7是由客户终端选择感兴趣的节点的机制的方框图；

●图8是阐述选择区域不规律的2D图像的一个例子；

●图9和10示出了本发明所述服务器和客户终端的方框图。

6.具体实施方式

6.1本发明的概述

本发明的一般原理是基于由服务器向客户传输能够对3D图像或场景进行可视化的数据的树结构的简化表示(不传输包含在该结构中的几何数据)，以及基于由客户根据他的视点从这个简化表示中选择他所需要的几何数据。

参考图3，示出了一个根据本发明的客户端-服务器交换的实施例。这个实施例的例子示出了子节点的选择区域被包括在父节点的选择区域内。

第一阶段30对应于客户11的初始化。在一个连接程序301之后，他接收302带有要被观看的场景或图像的简化描述的文件。这个树描述文件由服务器10生成，仅包含用于选择要可视化的节点的信息。因此，对于每个与树的细节层次相关的节点，该文件包含了它在场景的参考系中的位置以及选择区域，即对于每个节点包含以下部分：

-节点的索引；

-节点的中心位置(例如在与图像或场景相关联的笛卡尔参考坐标系中重心的位置x，y，z，)；

-这个节点的选择区域(例如如果选择区域是球形或圆盘形，半径为r)；

-父节点的索引。

当客户接收302树描述文件时，终端11对该文件进行解码，然后检验节点的子节点集的选择区域是否包含在父节点的选择区域内。如果需要，客户进行为符合包含属性所需的校正，扩大父节点的选择区域。一旦校正已经完成，客户重建已经传输的树结构。需要指出的是，该校正并不是必须的，也可以由服务器或第三方设备进行。

第二阶段(31至33)对应于场景的可视化。在该可视化阶段期间，根据用户在场景或图像中的位置(也在与场景或图像相关联笛卡尔参考坐标系统中以(x，y，z)坐标的形式表示)，客户11改变对要可视化的节点35的选择。他在初始化30中使用(341至343)由服务器发送给他的描述文件。如果用户11的当前位置被包含在节点35i的选择区域中，则选择这个节点。在每个瞬间，根据所加载的数据和所需要的节点，客户将请求发送至服务器以接收可视化数据。客户11为了对场景或图像进行可视化所需的信息可以是几何表示、压缩的图像、与纹理的连接、小波系数等等。

因此，在第一可视化步骤31中，客户11扫描341从服务器10接收302的树的简化表示，确定它需要包含在标识为351至353的节点中的几何数据。他向服务器10发送获得该数据的请求311，服务器10向他发送312该数据。然后客户11可以观看与标识为351至353的节点相关联的场景或图像单元。例如，如果场景是一个城镇的模型，客户11根据他的位置对他看到的建筑物进行可视化。

在用户在场景中第一次移动151之后，客户终端再次扫描342简化的树，测试树的每个节点，确定它也需要包含在先前接收的节点352和353的子节点354至357中的几何数据。然后它向服务器10发送请求321，以获取这个丢失的数据，服务器发送322该数据给它。当接收时，客户从接收到的数据(354至357)和已经存在于它的高速缓存中的数据(351至353)重建所有与标识为351至357的节点相关联的单元的表示。

当客户的位置152发生新的变化的情况下，用户通过对简化的树的新的扫描343开始第三可视化步骤33，如果给定了他的新位置，由此可以确定只有标识为351至355的节点构成了他所感兴趣的节点。由于所有包含在这些感兴趣的节点351至355中的几何数据都已经被存储在客户终端11的高速缓存中，对于第三可视化步骤33而言不需要与终端进行交换：客户11使用他已经加载的数据。

图3中阐述的这种传输技术可以应用于任何类型的树结构数据，尤其是应用于3D场景和2D图像的细节的多层表示。实际上，细节的多层表示使得场景和图像的复杂性能够适应于用户视点。树型结构被用于存储场景的细节的不同层次。然后根节点表示细节的较为粗糙的层，叶子节点对应于场景的更为详细的模型(原始模型)。多个信息片断可以存储在树的节点中。

因此，例如，在3D场景的情况下，可以引用下述文献：

-“顶点树(Vertex Trees)”，由Hoppe所提出(“EfficientImplementation of Progressive Meshes(渐进网格的有效实现)”，Computer and Graphics，第22卷，第27-36页，1998年)，或者由Luebke所提出(“View-Dependent Simplification of ArbitraryPolygonal Environments(任意多边环境的视点相关简化)”，ComputerGraphics SIGGRAPH97，第31卷，第199-208页，纽约，1997年，ACM出版社)，其存储了脊状合并(ridge mergers)。

-PBTree，由J.Royan等人提出(“PBTree-A new progressiveand hierarchicalrepresentation for network-based navigation inurban envieronments(PBTree-一种在城市环境中基于网络导航的新的渐进和分层表示)”，VMV2003，慕尼黑，德国)，存储了表示为2D1/2数据的建筑物的简化(地面覆盖区域，海拔，高度)；

-细节的VRML层次，其能够存储3D物体的每个细节层次的分片索引(facet index)。

对于图像细节的多层表示，如MPEG4(“运动图像专家组”)VTC和JPEG2000(“联合图像专家组”)表示，树结构是隐含的，基于将图像细分成嵌套的像素区域(例如图像被细分为四个区域，与树的四个节点相关联，然后每个父节点顺次被细分成与树的四个子区域相关联的四个子节点，以此类推)。信息项被传输，以对这样的图像和这样的图像区域进行细化。

在本文件的下文中将更详细地描述本发明的一个实施例的例子，其基于上述所提及的分层PBTree结构。

6.2本发明的一个特定实施例的描述

以下将描述本发明的一个特定实施例的例子，其中根据与在要可视化的场景或图像中与它们相关联的可视单元的重心位置，选择与细节层次相关联的数据。下面将描述将针对于一个城镇的3D表示，根据由J.Royan等人提出的PBTree多层细节算法进行阐述。

图4示出了与这种表示相关联的树结构(PBTree)。该PBTree的每个节点40i在给定的细节层次上存储了建筑物的2D1/2模型。用于生成一组建筑物的这种细节多层表示的简化在数量上为3：

-消除地面覆盖区域的峰值；

-合并两个相邻建筑物；

-合并两个非相邻的建筑物。

因此，在图4中，标识为41的一组节点将可以合并的多个节点分成一组，标识为42的一组节点代表活动节点的列表(即其相关内容在客户终端被可视化并易于被细化的节点)。

除了这个树之外，城镇模型通过矢量来描述，该矢量定义了与每个节点相关联的建筑物的覆盖区域。每个节点必须包含一个能够对相关建筑物进行3D重建的2D1/2表示，并包含下列单元：

-树节点结构；

-建筑物地面覆盖区域(以上述矢量作为索引的多边形)；

-高度；

-海拔；

-屋顶模型；

-在可能的情况下，能够对建筑物进行更复杂的3D建模的一个或多个参数。

这种表示能够实现至客户的渐进或逐步的与视点相关的传输。

PBTree的描述，以及建筑物处理，及其在上空飞越导航模式情况下的使用，已经在前述文章“PBTree-A new progressive andhierarchicalrepresentation for network-based navigation in urbanenvieronments”，VMV2003，慕尼黑，德国，中进行了深入讨论，其并不是本专利申请的主题。然而，可以对其进行参考以得到关于PBTree概念的进一步信息。

以下描述的实现方式更特殊地适合于根据用户位置对要传输的节点的选择。

图5是用于生成树结构的描述文件的方法的方框图，包含六个连续的步骤，被分成两个主要阶段。在存储一个对象的可视化数据时，或者在由希望访问该对象的用户接收第一个请求时，这一生成过程由服务器执行。

第一阶段50包括计算与每个节点相关联的选择区域。它以加载52代表对象(在城镇的情况下，为场景或图像)的整个树开始，用户终端希望对该对象进行可视化。在迭代循环中，服务器然后以任意的扫描顺序遍历53所加载的树的每个节点。对于每个被扫描的节点，服务器确定54节点选择区域，即用户必须被定位在其中从而需要加载节点内容的地理区域。在本发明的一个实施例的特定例子中，为了定义选择区域，建议使用根据原始模型计算的几何误差。更特别地，选择区域是一个球面，其半径根据与原始模型相关的几何误差来选择，其中使用了具有多个参数的总成本函数。

服务器保存55刚刚计算出的每个选择区域的中心，然后检验56树的所有节点是否都已经被真正处理过。如果不是的话，循环回到用于扫描树的标识为53的步骤；如果是的话，则进入到该方法的第二阶段。

第二阶段51用于生成分层树的简化表示，其包括检验子节点区域包含在父节点区域中的属性。实际上，在这个实施例的特定例子中，这种包含限制应当对所有树节点进行检验。这个第二阶段51是可选的。

服务器再次扫描58树的每个节点，但该扫描顺序如下：首先扫描树底部的节点，即叶子节点，直至根部该操作结束。对被扫描的每个节点进行检查，看该节点是否有一个或多个子节点。如果没有，该操作返回到用于扫描树节点的前一个步骤57。如果回应是肯定的，操作进入到用于检验子节点集的选择区域是否包含在父节点选择区域内的下一个步骤59。祖先节点测试58表明没有对与树的叶子节点相关联的选择区域进行修改。

检验子节点与父节点的选择区域之间的包含属性的步骤59采用了以下计算：设Op为父节点p的选择区域的中心，On为子节点n选择区域的中心。设Rp为父节点p的选择区域的的半径，Rn为子节点n的选择区域的的半径。Op与On之间的距离为dn。对下述关系进行检验：

n，dn+Rn＜Rp

如果对于至少一个子节点该不等式不成立，则扩大父节点的选择区域，使得符合包含属性。

然后，执行测试56以检查是否树的所有节点都已被适当地处理了。如果结果是否定的，服务器循环回到扫描树的步骤57；如果结果是肯定的，则生成分层树的简化表示的过程结束60。

图6阐述了根据图5的图示生成的树结构的描述文件的几何表示。与每个节点相关联的可视单元在城镇的描述空间中拥有一个位置。图6的左边示出了使所考虑的城镇可以被描述的树结构的不同节点611至741，以及与这个树结构的根节点611相关联的选择区域612。图6的右边示出了节点611至741的选择区域的包含属性。需要指出的是，一个节点及其相关选择区域使用相同的附图标记来表示(不包括下标)，与该节点相关联的下标为1，与选择区域相关联的下标为2。

如图6中所示，与叶子节点721，731，741相关联的选择区域722，732，742被包含在与标为671的节点相关联的选择区域672中。类似地，与子节点651，661，671相关联的选择区域652，662，672被包含在与标为621的节点相关联的选择区域622中。最后，与节点621，631，641相关联的选择区域622，632，642被包含在与标为611的根节点相关联的选择区域612中。

在本发明实施例的这个例子中，在2D表示的情况下，选择区域是圆圈。在3D模型的情况下，选择区域是球面。很重要的是，应当注意，这些球面的中心不必位于同一平面内(除非城镇中没有地貌特性)。因此，在被视为城镇表示的情况下，图6必须被视为顶视图。

如果树结构包含了不同的可视化数据，当然也可以设想使用选择区域的其它表示(正方形，多边形等)。

在图5所示处理过程结束时，得到一个包含分层树的每个节点的下述部分的文件：

-树中节点的索引；

-节点重心位置(与城镇的表示相关联的参考系中以笛卡儿坐标(x，y，z)的形式)；

-该节点的选择区域(以半径r的形式来表示，选择区域是以节点重心为球心的球面)；

-父节点的索引。

在一个变体中，除了指示父节点的索引之外，也可以对于每个节点指示它所拥有的子节点的数目。

当服务器接收到初始化请求时(图3中标为301)，正是这个文件被传输给客户终端。为了由客户终端优化加载时间，可以选择该文件的不同节点的特殊组织方式。

图7阐述了感兴趣的节点的选择机制，当接收到该文件后由客户终端来执行，从而对城镇进行可视化。

在本发明实施例的这个例子中，是由客户选择要可视化的节点。是客户把该请求传输给服务器，请求服务器为他发送他用来对树结构进行可视化所需的数据。实际上，简化的树表示(或树结构的描述文件)不包含可以对城镇进行重建的几何信息，因此一旦选择了一个节点，客户必须向服务器请求该信息。

在一个替代实施例中，可以设想这样一种情况，其中节点的选择和请求的发送被移交给一个网络中间设备，它例如具有比客户终端更大的处理能力。

由客户终端(或由网络中间设备)选择感兴趣的节点包括两个主要阶段，即从要测试的节点列表(LNT)生成潜在的感兴趣的节点列表(LNP)的阶段76，和细化LNP列表以选择要加载或传输的节点的第二阶段77。

首先客户终端加载70树的简化表示，然后进行测试75，看看自从最近一次选择感兴趣的节点之后用户在该场景中的位置是否已经改变。如果是第一次选择感兴趣的节点，则对该问题的回应是肯定的，使得客户终端能够进入第一处理阶段76。用树的根节点来初始化761要测试的节点列表LNT。然后进行测试762，看看LNT列表是否不空。如果回答是否定的，操作进行到第二处理阶段77。如果回答是肯定，LNT的第一个节点被去除763，并作为当前节点。

标为764的步骤包括检验用户的当前位置是否被包含在当前节点的选择区域中。设O为观察者位置，On为当前节点的选择区域的中心，Rn为该区域的半径。如果|On-O|＜Rn，则有包含关系。

然后操作步骤进行到下一个步骤765，在该步骤中当前节点被加到潜在节点列表LNP中，即潜在的感兴趣的节点。然后进行测试766，以判断该节点是否为叶子节点。如果回答是否定的，该节点的子节点被加到LNT列表的末尾。

如果用户位置不在当前节点的选择区域内(标为764的步骤的结果)，或者如果当前节点是叶子节点(标为766的测试的结果)，操作循环回到步骤762，在该步骤中进行测试，看看LNT列表是否不空。

第二处理阶段77可以被看作为了防止在服务器和客户之间的冗余传输而校正LNP列表的阶段。LNP列表中的每个节点被扫描771，并且对于每个节点进行检验772，以判断该节点是否存在于客户的高速缓存中(使用高速缓存是为了防止多次传输同一信息)。如果节点已经在高速缓存中，则从LNP中取出773该节点，然后，如果对于测试772的回应是否定的，执行步骤774，以确定在LNP中是否存在要检验的剩余节点。如果存在，操作循环回到第二阶段77的第一个步骤771。

如果没有，通过校正后的LNP列表，所有感兴趣的节点对于客户终端来说都是可用的，其内容对于可视化该城镇来说是必需的。然后它可以向服务器发送获得与这些节点中的每个节点相关联的几何数据的请求。

标为78的步骤是必要时传输节点的几何数据的步骤(如果该数据不在高速缓存中)。然后，操作返回到步骤75，测试新的位置，直至感兴趣的节点的所有几何数据都已被加载。

为了优化图7的处理，如果父节点没有被选为感兴趣的节点，则可以避免测试子节点。通过这种优化，不必扫描整个树以确定其内容对于用户可见的节点(已经知道，子节点的选择区域被包含在它们的父节点的选择区域中)。

图9和图10示出了根据本发明的服务器和客户终端的两个方框图。因此，服务器具有存储器M91和装有处理器P的处理单元90，所述处理器P由计算机程序Pg92驱动。处理单元90接收用于对3D图像或场景进行可视化的可视化数据93，其以分层树的形式组织，处理器P按照程序Pg92的指令从中生成不包含节点几何信息的树的简化表示95。处理单元90还具有一个输入端，被设计为用于接收客户终端的请求94，处理器P由此激活简化表示95或者使终端能够根据其视点重建要可视化的内容的几何数据96的传输。

客户终端包括存储器M101和装有处理器P的处理单元100作为其组成部件，所述处理器P由计算机程序Pg102驱动。处理单元100在输入端处接收由服务器生成的分层树的简化表示95，处理器P按照程序Pg102的指令根据用户的视点从中选择一个或多个感兴趣的节点，并将相应的请求103发送到服务器。处理单元100也具有一个输入端，它被设计为用于接收服务器所给出的几何数据96，处理器P根据其视点从中重建所要观看的内容104。

简而言之，本发明的技术能够更快地加载树结构化数据。不必扫描所有可视节点以确定是否需要对其进一步拓展或合并。也不必递归地传递节点。

此外，在用户在要可视化的场景中非常快速地移动的情况下，如果给定了新的位置，则可以取消已过期的节点的传输。

在要由客户终端所观看的内容是2D图像的特别情况下，如果与该图像相关联的选择区域是规则的，则可以生成包含多种类型的压缩格式的图像的树结构描述文件。

相反，如果只使用一种压缩格式，可以根据图像内容来调整选择区域。

图8示出了这种应用的例子：已知图像的映射，用户可以根据他相对于图像的位置请求他所需要的信息。图8中的不同区域81，82，83对应于不同压缩格式(JPEG，JPEG2000...)。由于这些格式中的每种格式都具有不同的属性，实际上可以根据在所考虑的区域内的图像内容有利地利用它们的特殊的属性。也可以设想利用该映射来创建一种压缩格式，该压缩格式考虑到了它所压缩的图像的内容。例如，对于JPEG2000，根据区域不可能有不同大小的平铺。

Claims (11)

1.在一个服务器(10)和至少一个客户终端(11)之间传输内容可视化数据的方法，

所述数据被设置在分层树的节点(351-357；401-404；611-741)中，所述分层树包含至少一个父节点和至少一个子节点，一个可视单元与每个所述的节点相关联，

其特征在于，所述方法包括以下步骤：

-由所述服务器将所述树的简化表示传输(302)至所述客户，对于所述节点中的至少某些特定节点，所述树的简化表示仅包含一个在所述要可视化的内容中用于定位所述可视单元的信息片断；

-根据所述客户至与感兴趣的节点相关联的所述可视单元的距离的标准，由所述客户终端从所述简化表示中选择所述要可视化的内容中的至少一个感兴趣的节点；

-传输能够对所述所选的感兴趣的一个或多个节点的所述可视单元进行重建的几何数据。

2.根据权利要求1所述的传输方法，其特征在于，所述简化表示包含树的每个所述节点的下述部分：

-所述节点的标识符；

-能够使所述节点连接到所述节点的所述父节点和/或所述节点的所述子节点的信息片断；

-在所述要可视化的内容中与所述节点相关联的所述可视单元的中心的位置；

-与所述节点相关联的所述可视单元的选择区域(612-742)。

3.根据权利要求2所述的传输方法，其特征在于，如果所述客户当前位置被包含在所述选择区域中，则所述树的一个节点被选为感兴趣的节点。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的传输方法，其特征在于，所述客户终端向所述服务器发送获得所述感兴趣的节点的所述可视化数据的请求(311，321)。

5.根据权利要求4所述的传输方法，其特征在于，作为所述发送操作的初步措施，所述客户终端检验(772)所述感兴趣的节点的所述数据是否存在于所述终端的高速缓存中，如果所述数据已经存在于所述高速缓存中，则不把所述请求发送到所述服务器。

6.根据权利要求4和5中任一项所述的传输方法，其特征在于，在所述客户的所述当前位置发生改变(151，151)的情况下，如果所述数据的片断还没有被所述服务器传输，所述客户终端向服务器请求取消从至少一个不再是感兴趣的节点的节点获得所述数据的请求。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的传输方法，其特征在于，在所述选择步骤期间，所述客户终端扫描所述简化表示的节点，只有当所述被扫描节点的所述父节点是感兴趣的节点时，确定是否对于所述被扫描的节点检验所述距离的标准。

8.一种计算机程序产品，其包括当由处理器执行程序时，用于执行根据权利要求1至7中任一项所述的一个在服务器和至少一个客户终端之间传输内容可视化数据的步骤的程序代码指令。

9.一种对内容进行可视化的数据服务器，所述内容是为至少一个客户终端所设计的，

所述数据被设置在分层树的节点中，所述分层树包含至少一个父节点和至少一个子节点，一个可视单元与每个所述的节点相关联，其特征在于，所述服务器包括：

-用于生成所述树的简化表示并将其传输到所述客户的装置，对于所述节点中的至少某些特定节点，所述树的简化表示仅包含一个在所述要可视化的内容中用于定位所述可视单元的信息片断，使得所述客户根据所述客户至与感兴趣的节点相关联的所述可视单元的距离的标准，从所述简化表示中选择所述要可视化的内容中的至少一个感兴趣的节点；以及

-用于传输能够对所述所选的感兴趣的一个或多个节点的所述可视单元进行重建的几何数据的传输装置。

10.一种计算机程序产品，其包括记录在能够在计算机中使用或者由计算机使用的载体上的程序代码指令，所述程序能够在一个服务器和至少一个客户终端之间进行内容可视化数据传输，

所述数据被设置分层树的节点中，所述分层树包含至少一个父节点和至少一个子节点，一个可视单元与每个所述的节点相关联，其特征在于，所述计算机程序产品包括：

-用于执行由所述服务器向所述客户传输所述树的简化表示的步骤的计算机可读编程装置，对于所述节点中的至少某些特定节点，所述树的简化表示仅包含一个在所述要可视化的内容中用于定位所述可视单元的信息片断；

-用于执行由所述客户终端根据所述客户至与感兴趣的节点相关联的所述可视单元的距离的标准，从所述简化表示中选择所述要可视化的内容中的至少一个感兴趣的节点的计算机可读可编程装置；以及

-用于执行将能够对所述所选的感兴趣的一个或多个节点的所述可视单元进行重建的几何数据传输给所述客户的计算机可读编程装置。

11.一种用于由设置在分层树的节点中的可视化数据对内容数据进行可视化的客户终端，所述分层树包含至少一个父节点和至少一个子节点，一个可视单元与每个所述的节点相关联，其特征在于，所述客户终端包括：

-用于接收所述树的简化表示的装置，所述树的简化表示由服务器所传输，并且对于所述节点中的至少某些特定节点，仅包含一个在所述要可视化的内容中用于定位所述可视单元的信息片断；

-根据所述客户至与感兴趣的节点相关联的所述可视单元的距离的标准，从所述简化表示中选择所述要可视化的内容中的至少一个感兴趣的节点的装置；以及

-接收能够对所述所选的感兴趣的一个或多个节点的所述可视单元进行重建的几何数据的装置。

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