CN101937456A - 一种在机顶盒实现3d漫游的服务方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种在机顶盒实现3D漫游的服务方法及系统。该方法包括：根据构造模型特点进行建模，并进行存储；将建立的模型实现在网页上；整理该模型对应的数据信息，在网页中展示；获取用户在前台页面相应的3D服务界面点击的链接操作后，连接到后台程序和数据库，从数据库中调用相应的服务并经过程序处理，生成3D图并传到机顶盒中；将生成的3D图进行图像光栅化，显示在电视机屏幕上。本发明技术方案能够让机顶盒用户在家中对房地产、旅游景点等事物进行近距离考察，提高了机顶盒用户的视觉体验和方便用户掌握信息。

Description

一种在机顶盒实现3D漫游的服务方法及系统

技术领域

本发明涉及数字家庭技术领域，具体涉及一种在机顶盒实现3D漫游的服务方法及系统。

背景技术

机顶盒(STB，Set Top Box)，是指利用网络(电视网络或信息网络)作为传输平台，以电视机作为用户终端，用来增强或扩展电视机功能的一种信息设备。数字电视机顶盒是一种将数字电视信号转换成模拟信号的变换设备，它对经过数字化压缩的图像和声音信号进行解码还原，产生模拟视频和声音信号，通过电视显示器和音响设备给观众提供高质量的电视节目。

由于数字电视机顶盒的系统资源有限，并且对实时性要求比较高，因此在软件系统的整体设计方面有一定的难度，同时软件设计也是研发机顶盒工作的关键部分。

另外，随着虚拟现实(Virtual Reality，VR)技术研究的深入，人们越来越清晰的认识到，虚拟现实系统应该是以和谐的人机交互环境和系统的适人化为追求目标的多维信息系统。在国外，该领域的基础研究主要集中在感知、用户界面、后台软件和硬件四个方面。该技术根据构造模型特点进行建模，并采用适用的方法进行存储，然后建立房屋数据库，将建立的数据库通过数据源进行配置后，使用开放数据库互连(Open Database Connectivity，ODBC))的方法进行数据库的连接。

在研究和实践过程中，本发明的发明人发现：

机顶盒3D的技术的时代即将来临，但是仍然很少3D方面的应用服务推出，而小型的3D漫游技术实现起来相对比其他虚拟现实技术要简单，适合放在机顶盒的后台系统实现，因此如果能够提供在机顶盒实现3D漫游的服务，将为数字电视机顶盒用户提供最新技术的体验，给人们的生活带来便利。

发明内容

本发明提供一种在机顶盒实现3D漫游的服务方法及系统，能够达到机顶盒2D服务达不到的交互效果，为数字电视机顶盒用户提供最新技术的体验，给人们的生活带来便利。

本发明提供一种在机顶盒实现3D漫游的服务方法，包括：

根据构造模型特点进行建模，并进行存储；

将建立的模型实现在网页上；

整理该模型对应的数据信息，在网页中展示；

获取用户在前台页面相应的3D服务界面点击的链接操作后，连接到后台程序和数据库，从数据库中调用相应的服务并经过程序处理，生成3D图并传到机顶盒中；

将生成的3D图进行图像光栅化，显示在电视机屏幕上。

所述从数据库中调用相应的服务并经过程序处理，生成3D图具体为：

运行实现3D漫游的VRML程序，生成虚拟场景产生3D图。

所述根据构造模型特点进行建模具体为：

对于支持ActiveX的浏览器，采用VRML技术还原出现实物体的仿真模型；

对于支持flash的浏览器，采用flash技术还原出现实物体的仿真模型。

所述根据构造模型特点进行建模之前包括：确定机顶盒支持的浏览器类型。

所述数据库采用普通的数据库实现数据库后台系统的搭建，后台系统作为服务器提供数据查询、复杂程序运行及计算功能。

本发明还提供一种在机顶盒实现3D漫游的服务系统，包括：

服务器，用于根据构造模型特点进行建模，并进行存储；将建立的模型实现在网页上；整理该模型对应的数据信息，在网页中展示；获取用户在前台页面相应的3D服务界面点击的链接操作后，连接到后台程序和数据库，从数据库中调用相应的服务并经过程序处理，生成3D图并传输给机顶盒；

机顶盒，用于将生成的3D图进行图像光栅化；

电视机，用于将经过图像光栅化后的图像显示在电视机屏幕上。

所述服务器根据构造模型特点进行建模具体为：

对于支持ActiveX的浏览器，采用VRML技术还原出现实物体的仿真模型；

对于支持flash的浏览器，采用flash技术还原出现实物体的仿真模型。

上述技术方案可以看出，由于本发明实施例采用将VRML程序放在机顶盒的后台系统安装运行，然后进行图像光栅化，因此可以通过后台系统对图像的计算和渲染效果然后传送给屏幕，达到用户可以在3D空间进入虚拟场景漫游想去的地方的效果，从而达到机顶盒2D服务达不到的交互效果，为数字电视机顶盒用户提供最新技术的体验，给人们的生活带来便利。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明方法流程示意图；

图2是本发明机顶盒架构简图；

图3是本发明多媒体机顶盒系统图；

图4是本发明软件任务转换关系示意图；

图5是本发明的数字电视交互应用架构示意图；

图6是本发明的开发和调节设备连接示意图；

图7是本发明开发过程中的开发组件配合示意图；

图8是本发明实现的球状虚拟小区漫游3D应用服务效果示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种在机顶盒实现3D漫游的服务方法及系统，能够达到机顶盒2D服务达不到的交互效果，为数字电视机顶盒用户提供最新技术的体验，给人们的生活带来便利。

本发明具体涉及到机顶盒技术，还涉及到C++及VRML(Virtual Reality Modeling Language，虚拟现实建模语言)实现虚拟现实应用、Javascript脚本语言及CSS(检查层叠样式表)构造前台网页、后台服务器数据库运行系统的搭建以及SQL server数据库编程语言来处理数据库系统的操作。

本发明还涉及到虚拟技术。虚拟现实系统是以和谐的人机交互环境和系统的适人化为追求目标的多维信息系统。在国外，该领域的基础研究主要集中在感知、用户界面、后台软件和硬件四个方面。在我国，虚拟现实技术同样受到越来越大的重视，应用也越来越广泛，如房地产、水利系统、城市规划、矿山开采等领域都有所应用。

本发明实施例方法，结合机顶盒技术和虚拟技术，将实现3D漫游的VRML程序放在机顶盒的后台系统安装运行，然后将图像光栅化，实现虚拟现实网络3D自由漫游技术在机顶盒中的应用服务。具体的，用VRML编程语言生成虚拟场景，在机顶盒的后台系统服务器中产生3D图并传达到机顶盒中，最后把图像光栅化，显示在电视机屏幕上，从而能够让机顶盒用户在家中对房地产、旅游景点等事物进行近距离考察，以确认该地点是否值得一去，为用户节省了参观远地的事物的时间和来回经费，提高了机顶盒用户的视觉体验和方便用户掌握信息。

以下对本发明的方法进行详细说明，总体来说，本发明的具体的方法流程如图1所示：

1)确定机顶盒支持的浏览器类型；

首先，确定机顶盒的浏览器是支持ActiveX还是支持flash，因为此技术依赖于两种技术之一。

2)根据构造模型特点进行建模，并进行存储；

然后，对于支持ActiveX的浏览器，可以用VRML技术建造一个模型，具体的做法是用数字建模的方式以VRML语言为主还原出现实物体的计算机仿真模型；对于支持flash的浏览器，可以用flash技术还原出现实物体的计算机仿真模型；

在实现方面采用OpenGL(Open Graphics Library)或VRML等软件进行模拟，在场景浏览中通过鼠标，键盘等外设实现人机交互操作，并针对实物构造采用新的浏览算法，使得场景计算更为简单。

关于建模：

本发明采用VRML编程语言生成虚拟场景，，用VRML程序实现出来的3D虚拟场景可以为用户提供较好的交互体验效果。一般的场景都可以用VRML和相对应的图片资源文件来实现，再精致一点的场景，需要复杂的模型则用OpenGL，效果要更好则用DirectX，Q3D等建模软件实现。

3)将做好的计算机仿真模型实现在网页上；

将做好的计算机仿真模型实现在网页上，可以供用户点击查看；

4)融合数字信息，在原有的模型嵌入网页的基础上，整理该模型对应的数据信息，在网页中以适当的形式展示给用户，如房地产的价格，某楼盘的描述，位置，环境等信息，也即建立房屋数据库，将建立的数据库通过数据源进行配置后，使用ODBC的方法进行数据库的连接。

关于数据库：

本发明可以采用普通的数据库如MySQL等实现数据库后台系统的搭建，后台系统作为服务器提供数据查询、复杂程序运行及计算等功能。

5)用户点击链接到前台页面的相应的3D服务界面；

6)获取根据用户的点击，系统连接到后台的程序和数据库，从数据库中调用相应的服务并经过程序处理，然后把结果显示到电视机屏幕中。

其中，包括运行实现3D漫游的VRML程序，生成虚拟场景，在机顶盒的后台系统服务器中产生3D图并传达到机顶盒中，再把图像光栅化，显示在电视机屏幕上，从而能够让机顶盒用户在家中对房地产、旅游景点等事物进行近距离考察。

在解决后台系统中运行VRML和OpenGL等软件的时候，需要安装相应的软件到服务器中，然后将写好的程序在服务器中运行，然后把运行的结果发送到机顶盒系统，已经有多种硬件设备可以通过API连接到机顶盒系统，计算机是其中一种，可以将计算机作为后台系统的支持硬件设备。

以下进一步对本发明涉及的机顶盒及系统之间的设备交互及软件设计进行介绍。

图2是本发明机顶盒架构简图。

如图2所示，包括机顶盒、电视机、交换机和Web服务器。数字电视机顶盒的基本功能是可接收数字电视信号和处理MPEG-2标准的数字视/音频信号，并将其转换成为模拟电视信号。

机顶盒的工作过程为：

首先，调谐模块通过天线接收到射频信号并下行变频为中频信号，通过A/D转换为数字信号后送入QAM(Quadrature Amplitude Modulation，正交振幅调制)解调模块进行QAM解调，并输出MPEG传输流的串行和并行数据。解复用模块接收MPEG传输流，并从中抽出一个节目PES(Packetised Elementary Streams，码流)数据，包括视频PES、音频PES、数据PES。解复用模块中包括一个解扰引擎，可对加扰的数据进行解扰，其输出是已解扰PES。

接着，视频PES送入视频解码模块，取出MPEG视频数据，并对MPEG视频数据进行解码，再输出到PAL(Phase Alternating Line，逐行倒相)/NTSC(National Television Standards Committee，(美国)国家电视标准委员会)编码器编码成模拟电视信号，最后经过视频输出电路输出。音频PES送入音频解码模块，取出MPEG音频数据，并对MPEG音频数据进行解码，再输出到PCM(Pulse Code Modulation，脉码调制)解码器解码成立体声模拟音频信号，最后经过音频输出电路输出。

图3是一个多媒体机顶盒系统示意图。如图3所示，机顶盒系统分别与各种多媒体设备连接，例如包括照相机、PDA设备、台式计算机、笔记本电脑、手机等。

进一步的，本发明对数字电视机顶盒的功能需求进行分析，将系统软件进行模块化，将任务分为：主任务、用户接口任务、红外接收和前面板任务、数据库任务、节目搜索任务、频道搜索任务、解复用任务、表过滤任务、音视频解码任务、用户界面任务、其他任务等。

其中，主要任务负责系统初始化和派生各个子任务。主任务在执行时，首先进行内存初始化，接着初始化操作系统，之后对各硬件设备的驱动程序初始化，此时各硬件设备已经可以工作。接着对节目参数初始化，此时机顶盒进入正常工作状态，在前面各个模块初始化时会启动相应的任务，这些任务启动后在操作系统的控制下实现任务间的同步和通信，完成调谐器调谐控制、四相相移键控QPSK解调控制、TS流解复用、音视频解码、OS用户界面等一系列功能。

另外，在用户接口任务模块设计的主任务中创建一个消息队列、红外遥控前面板，将用户按下的键值发送到此消息队列中，用户接口任务模块负责接收和判断消息队列中的键值，执行相应的操作。机顶盒一旦上电并执行完主任务后，便等待用户按键。当用户按下POWER键，机顶盒开机之后，按其他的键才会起作用，否则机器始终处于等待状态。当机顶盒开机之后，用户可以按照自己的需要操作，例如，按MENU键在屏幕上出现菜单，按UP/DOWN可以切换频道。各菜单独立一个按键处理机制。

图4是本发明软件任务转换关系示意图。

对于软件任务模块的实现，在各个任务模块之间是采用消息队列进行通信，任务间的转换如附图4所示，具体过程包括：

用户接口模块收到用户输入新的频道信息后，首先向数据库控制模块发送一个消息，通知数据库控制模块启动分析码流、提取节目信息、构建频道节目库的工作；

接着，用户接口模块控制前端调谐模块，使前端调谐模块调谐到相应的频道上，然后对信号进行解调解码，输出TS流。

数据库控制模块收到用户接口模块发来的启动消息后，首先向解复用模块申请PAT信息，解复用模块响应数据库控制模块的请求，从TS流中提取PAT表信息送给数据库控制模块。PAT表给出码流中所有节目PMT的PID值，数据库控制模块将PAT中给出的每个节目添加到数据库中；

接着，数据库控制模块依次向解复用模块申请PMT表，并根据解复用模块送来的PMT表数据，在数据库中添加各节目的音频、视频和PCR的PID。当所有的PMT都分析完后，数据库控制模块向解复用模块申请NIT表、SDT表，并从中提取有关网络和节目提供商的信息；

最后，数据库控制模块向用户接口模块发送消息，通知它开始解码工作。用户接口模块收到数据库控制模块发来的消息后，从频道节目库中提取节目的相关信息，用这些信息控制音视频解码模块完成解码工作，并经过音、视频编码后，输出模拟音视频数据，便实现在电视上播放。

至于在数字电视交互应用的设计的问题上，本发明考虑到以下各方面因素。

(1)由于机顶盒的资源有限，交互应用的设计应尽可能的降低复杂度，层次结构简洁；

(2)数字电视交互应用面向广大的用户，而且随着技术及客户的需求的变化，交互应用也要迅速适应变化，这要求应用的设计要具有较高的灵活性、扩展性，便用维护；

(3)在功能方面，数字电视交互应用与WEB交互应用有所不同，要考虑对用户的授权等进行验证需求，而这由iPanel浏览器提供的内置函数来完成；

图5是本发明的数字电视交互应用架构示意图。

如图5所示，数字电视交互应用分成四个模块：表示模块、业务处理模块、数据访问模块、用户验证模块。其中，表示模块又包括显示子模块和输入子模块。

上述结构的划分是为了实现程序的“高内聚、低耦合”，采用“分而治之”的思想，把问题划分开来各个解决，易于控制和分配资源，增加了系统的可维护性(可修改性、可扩充性)，使得程序的某个模块的微小变化不会导致整个程序的修改。

其中，用户主要与表示模块产生联系，交互内容提供商主要与用户验证模块产生联系，交互应用服务商主要与业务处理模块产生联系。而数据访问模块与业务处理模块连接，业务处理模块与表示模块连接，表示模块则分别与用户验证模块和业务处理模块连接。

本发明进行数字电视交互应用开发所要用的资源如下：

1)开发机(Windows XP操作系统，一台)；

2)服务器(Windows XP操作系统，一台)；

3)电视机(一台)，考虑到普遍性，这里采用普通的射线管电视机；

4)双向机顶盒(一台)，带遥控器；

5)网线(若干)；

6)其它辅助设备，如串口线等；

各台设备的主要作用是：

开发机：编辑，编译，调试源代码；

服务器：运行目标程序，存储机顶盒的一些资料，如配置文件，资源文件等；

机顶盒：解调、解复用、解码和音/视频编码，将数字信号转换成模拟信号。

开发和调节设备的连接如图6所示，图6是本发明的开发和调节设备连接示意图。通过网络，分别将开发机、服务器和机顶盒连接起来，而机顶盒与电视连接。

对于模块交互，包括联系服务提供商给出服务需求，然后将相应的3D服务链接到前台页面中，在用户点击该服务的时候连接到后台的程序和数据库，然后从数据库中调用相应的服务并经过程序处理，然后把结果显示到电视机屏幕中。

图7是本发明开发过程中的开发组件配合示意图。

本发明在开发过程中使用开发模拟器，开发模拟器是一个专门针对数字电视开发的页面模拟工具，里面集成了iPanel浏览器、使用模拟器，可以在PC上直接查看初始页面效果，从而可以把大部分的调试工作直接在开发机上进行，减少在服务器上传源文件、配置等的频率。本发明的交互应用开发主要是HTML代码的开发，如图7所示，可以使用Dreamweaver作为主要的可视化代码编写平台，采用SQL server之类的数据库作为持久化存储工具。程序开发出来以后，使用IIS和TOMCAT建立服务站点，以供测试使用。通过以上几种软件或服务组件相互配合，完成了交互应用从开发到部署的过程。

图8是本发明实现的球状虚拟小区漫游3D应用服务效果示意图。

如图8所示，通过将实现3D漫游的VRML程序放在机顶盒的后台系统安装运行，然后将图像光栅化，实现虚拟现实网络3D自由漫游技术在机顶盒中的应用服务。用户在家中对房地产、旅游景点等事物进行近距离考察，以确认该地点是否值得一去，为用户节省了参观远地的事物的时间和来回经费，提高了机顶盒用户的视觉体验和方便用户掌握信息。

综上所述，由于本发明实施例采用将VRML程序放在机顶盒的后台系统安装运行，然后进行图像光栅化，因此可以通过后台系统对图像的计算和渲染效果然后传送给屏幕，达到用户可以在3D空间进入虚拟场景漫游想去的地方的效果，从而达到机顶盒2D服务达不到的交互效果，为数字电视机顶盒用户提供最新技术的体验，给人们的生活带来便利。

以上对本发明实施例所提供的一种在机顶盒实现3D漫游的服务方法及系统，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (7)

1.一种在机顶盒实现3D漫游的服务方法，其特征在于，包括：

根据构造模型特点进行建模，并进行存储；

将建立的模型实现在网页上；

整理该模型对应的数据信息，在网页中展示；

获取用户在前台页面相应的3D服务界面点击的链接操作后，连接到后台程序和数据库，从数据库中调用相应的服务并经过程序处理，生成3D图；

将生成的3D图进行图像光栅化，显示在电视机屏幕上。

2.根据权利要求1所述的在机顶盒实现3D漫游的服务方法，其特征在于：

所述从数据库中调用相应的服务并经过程序处理，生成3D图具体为：

运行实现3D漫游的VRML程序，生成虚拟场景产生3D图。

3.根据权利要求1或2所述的在机顶盒实现3D漫游的服务方法，其特征在于：

所述根据构造模型特点进行建模具体为：

对于支持ActiveX的浏览器，采用VRML技术还原出现实物体的仿真模型；

对于支持flash的浏览器，采用flash技术还原出现实物体的仿真模型。

4.根据权利要求3所述的在机顶盒实现3D漫游的服务方法，其特征在于：

所述根据构造模型特点进行建模之前包括：确定机顶盒支持的浏览器类型。

5.根据权利要求3所述的在机顶盒实现3D漫游的服务方法，其特征在于：

所述数据库采用普通的数据库实现数据库后台系统的搭建，后台系统作为服务器提供数据查询、复杂程序运行及计算功能。

6.一种在机顶盒实现3D漫游的服务系统，其特征在于，包括：

服务器，用于根据构造模型特点进行建模，并进行存储；将建立的模型实现在网页上；整理该模型对应的数据信息，在网页中展示；获取用户在前台页面相应的3D服务界面点击的链接操作后，连接到后台程序和数据库，从数据库中调用相应的服务并经过程序处理，生成3D图并传输给机顶盒；

机顶盒，用于将生成的3D图进行图像光栅化；

电视机，用于将经过图像光栅化后的图像显示在电视机屏幕上。

7.根据权利要求6所述的在机顶盒实现3D漫游的服务系统，其特征在于：

所述服务器根据构造模型特点进行建模具体为：

对于支持ActiveX的浏览器，采用VRML技术还原出现实物体的仿真模型；

对于支持flash的浏览器，采用flash技术还原出现实物体的仿真模型。

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