CN1387661A - 被发送多边形网格数据的细化 - Google Patents

Abstract

一种分布式计算机系统,包括第一台计算机和第二台计算机。该系统被安排为按照在三维空间中定义图像的多个多边形表面小平面的顶点的多个坐标,经通信链路将该数字图像从第一台计算机发送到第二台计算机。安排第二台计算机通过根据所述顶点的坐标修改图像,对图像加以增强。所以,对于后者要显示的分辨率高图像,只须将少量的数据从第一台计算机发送到第二台计算机。

Description

被发送多边形网格数据的细化

本发明涉及用于分布和显示数字图像的方法和装置。

已知按要求需要提供一种分布式计算机网络，其中，数字图像从第一台计算机被发送到第二台计算机。

但是，对于以传统格式被存储的高分辨率图像而言，发送定义该图像的数据所需要的时间往往长得难以接受。当物体的多幅不同的图像必须在网络上被发送时，要提供三维物体的动画显示，从而加剧了这个问题。

我们现在已经设计了一种装置，它克服了在数字图像的发送和显示方面与现存的分布式计算机网络有关的各种缺点。

根据本发明的一个方面，提供了一种分布式计算机系统，该系统包括第一台计算机和第二台计算机，并安排经通信链路将图像从第一台计算机发送到第二台计算机的数字图像，作为在三维空间中定义图像的多个多边形表面小平面的顶点的多个坐标，其中，安排第二台计算机通过根据所述顶点修改图像，以增强图像。

这样，对于后者而言，要提供三维物体的高分辨率显示，需要从第一台计算机被发送到第二台计算机的数据就很少了。

还将认识到，通过将合适的转换运算应用于顶点的坐标，可以容易地操纵被发送的图像，以便从各个不同的方面来显示物体。这样，根据很少数量的被发送数据，就可以由第二台计算机生成物体的动画显示。

通过改变图像的顶点的坐标和通过在现行顶点之间引入新的顶点以便对图像的各个多边形小平面进行再分，迄今为止已经为改进多面数字图像的显示提议了各种方法。

但是，后文将更加详细地描述到，现存的图像改进方法通常将不合乎需要的表面赝象引入被显示的图像。当一个对称的表面被分成多个不是相应对称的三角形面的时候，这种效果尤其明显，而当图像不同的表面区域用不同的颜色来显示的时候，这种效果更加明显。

根据本发明，通过将至少一个变量与每个多边形边缘连接在一起的两个顶点联系起来，并通过根据那些变量的值修改图像，来较佳地克服这个缺点。

较佳的是，通过改变图像现行顶点的坐标，来修改图像。根据变量的值(这些变量与将顶点连接到那些邻近的顶点的每个多边形边缘有关)，每个现行顶点的新坐标可由以下内容来确定：

顶点本身的坐标；以及，

邻近顶点的顶点的坐标。

较佳的是，通过在现行顶点之间引入新的顶点以便对图像的多边形小平面进行再分，来修改图像。根据与将所述现行顶点连接在一起的多边形边缘有关的一个变量的值，并根据与将所述现行顶点连接到其邻近顶点的多边形边缘有关的各个变量的值，每个新顶点的坐标可由以下内容来确定：

现行顶点的坐标；以及，

邻近所述现行顶点的顶点的坐标。

较佳的是，给与所形成的每个新边缘有关的一个变量分配一个相应值，该值由与其附近的现行边缘有关的同一变量的各个值来确定。

较佳的是，到每个顶点的法线是由邻近那个顶点的顶点的坐标和与将顶点连接到那些邻近顶点的多边形边缘有关的变量的值确定的。

第二台计算机可以将初始值分配给与多边形边缘有关的变量，或者，那些值可以从第一台计算机被发送到第二台计算机。

根据本发明的另一个方面，提供了一台计算机，它被安排经通信链路，发送在三维空间中定义图像的多个多边形表面小平面的顶点的多个坐标。

较佳的是，安排计算机确立接收计算机是否被提供有一种计算机程序，如果所述的接收计算机上有这种程序，它适用于修改所述坐标，以便增强所述图像；如果没有这种程序，则将这种程序发送到所述的接收计算机。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于运行计算机的计算机程序，以便经通信链路来发送在三维空间中定义图像的多个多边形表面小平面的顶点的多个坐标。

较佳的是，安排计算机程序运行所述计算机，以便确立接收计算机是否被提供有一种计算机程序，如果所述的接收计算机上有这种程序，它适用于修改所述坐标，以便增强所述图像；如果没有这种程序，则将这种程序发送到所述的接收计算机。

根据本发明的另一个方面，提供了一台计算机，用于安排经通信链路来接收在三维空间中定义图像的多个多边形表面小平面的顶点的多个坐标，并通过根据所述顶点的坐标修改图像来对图像加以增强。

较佳的是，通过改变图像现行顶点的坐标，来修改图像。根据至少一个变量的值(该变量与将顶点连接到那些邻近的顶点的每个多边形边缘有关)，每个现行顶点的新坐标可由以下内容来确定：

顶点本身的坐标；以及，

邻近顶点的顶点的坐标。

较佳的是，通过在现行顶点之间引入新的顶点以便对图像的多边形小平面进行再分，来修改图像。根据与将所述现行顶点连接在一起的多边形边缘有关的一个变量的值，并根据与将所述现行顶点连接到其邻近顶点的多边形边缘有关的各个变量的值，每个新顶点的坐标可由以下内容来确定：

现行顶点的坐标；以及，

邻近所述现行顶点的顶点的坐标。

较佳的是，给与所形成的每个新边缘有关的一个变量分配一个相应值，该值由与其附近的现行边缘有关的同一变量的各个值来确定。

较佳的是，到每个顶点的法线是由邻近顶点的顶点的坐标和与将顶点连接到那些邻近顶点的多边形边缘有关的变量的值确定的。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于运行计算机的计算机程序，以便经通信链路来接收在三维空间中定义图像的多个多边形表面小平面的顶点的多个坐标，并通过根据所述顶点的坐标修改图像来对图像加以增强。

较佳的是，计算机程序被安排成：通过改变图像现行顶点的坐标，来修改图像。根据至少一个变量的值(该变量与将顶点连接到那些邻近的顶点的每个多边形边缘有关)，每个现行顶点的新坐标可由以下内容来确定：

顶点本身的坐标；以及，

邻近顶点的顶点的坐标。

较佳的是，计算机程序被安排成：通过在现行顶点之间引入新的顶点以便对图像的多边形小平面进行再分，来修改图像。根据与将所述现行顶点连接在一起的多边形边缘有关的一个变量的值，并根据与将所述现行顶点连接到其邻近顶点的多边形边缘有关的各个变量的值，每个新顶点的坐标可由以下内容来确定：

现行顶点的坐标；以及，

邻近所述现行顶点的顶点的坐标。

较佳的是，计算机程序被安排成：给与所形成的每个新边缘有关的一个变量分配一个相应值，该值由与其附近的现行边缘有关的同一变量的各个值来确定。

较佳的是，计算机程序被安排成：到每个顶点的法线是由邻近顶点的顶点的坐标和与将顶点连接到那些邻近顶点的多边形边缘有关的变量的值确定的。

根据本发明的另一个方面，提供了一台计算机，用于增强存储在其存储器中的数字图像，作为在三维空间中定义图像的多个多边形表面小平面的顶点的多个坐标，将两个顶点连接在一起的每个多边形边缘具有至少有一个与其有关变量，其中，通过根据所述顶点的坐标和与所述多边形边缘有关的各个变量的值修改图像，来对图像加以增强。

较佳的是，通过改变图像现行顶点的坐标，来修改图像。根据至少一个变量的值(该变量与将顶点连接到那些邻近的顶点的每个多边形边缘有关)，每个现行顶点的新坐标可由以下内容来确定：

顶点本身的坐标；以及，

邻近顶点的顶点的坐标。

较佳的是，通过在现行顶点之间引入新的顶点以便对图像的多边形小平面进行再分，来修改图像。根据与将所述现行顶点连接在一起的多边形边缘有关的一个变量的值，并根据与将所述现行顶点连接到其邻近顶点的多边形边缘有关的各个变量的值，每个新顶点的坐标可由以下内容来确定：

现行顶点的坐标；以及，

邻近所述现行顶点的顶点的坐标。

较佳的是，给与所形成的每个新边缘有关的一个变量分配一个相应值，该值由与其附近的现行边缘有关的同一变量的各个值来确定。

较佳的是，到每个顶点的法线是由邻近那个顶点的顶点的坐标和与将顶点连接到那些邻近顶点的多边形边缘有关的变量的值确定的。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于运行计算机的计算机程序，以便增强存储在其存储器中的数字图像，作为在三维空间中定义图像的多个多边形表面小平面的顶点的多个坐标，将两个顶点连接在一起的每个多边形边缘具有至少有一个与其有关变量，其中，通过根据所述顶点的坐标和与所述多边形边缘有关的各个变量的值修改图像，来对图像加以增强。

较佳的是，计算机程序被安排成：通过改变图像现行顶点的坐标，来修改图像。根据变量的值(这些变量与将顶点连接到那些邻近的顶点的每个多边形边缘有关)，每个现行顶点的新坐标可由以下内容来确定：

顶点本身的坐标；以及，

邻近顶点的顶点的坐标。

较佳的是，计算机程序被安排成：通过在现行顶点之间引入新的顶点以便对图像的多边形小平面进行再分，来修改图像。根据与将所述现行顶点连接在一起的多边形边缘有关的一个变量的值，并根据与将所述现行顶点连接到其邻近顶点的多边形边缘有关的各个变量的值，每个新顶点的坐标可由以下内容来确定：

现行顶点的坐标；以及，

邻近所述现行顶点的顶点的坐标。

较佳的是，计算机程序被安排成：给与所形成的每个新边缘有关的一个变量分配一个相应值，该值由与其附近的现行边缘有关的同一变量的各个值来确定。

较佳的是，计算机程序被安排成：到每个顶点的法线是由邻近那个顶点的顶点的坐标和与将顶点连接到那些邻近顶点的多边形边缘有关的变量的值确定的。

较佳的是，该程序运行计算机，以便从一台远程计算机那里获得图像。

较佳的是，该程序运行计算机，以便提供在三维空间中对图像的实时处理(例如，转换和旋转)。

根据本发明的另一个方面，提供了一种方法，用于改进被存储在计算机存储器中的数字图像，作为在三维空间中定义图像的多个多边形表面小平面的顶点的多个坐标，将两个顶点连接在一起的每个多边形边缘具有至少有一个与其有关变量，其中，通过根据所述顶点的坐标和与所述多边形边缘有关的各个变量的值修改图像，来对图像加以增强。

较佳的是，通过改变图像现行顶点的坐标，来修改图像。根据变量的值(这些变量与将顶点连接到那些邻近的顶点的每个多边形边缘有关)，每个现行顶点的新坐标可由以下内容来确定：

顶点本身的坐标；以及，

邻近顶点的顶点的坐标。

通过在现行顶点之间引入新的顶点以便对图像的多边形小平面进行再分，也可以或用别的方式来修改图像。根据与将所述现行顶点连接在一起的多边形边缘有关的一个变量的值，并根据与将所述现行顶点连接到其邻近顶点的多边形边缘有关的各个变量的值，每个新顶点的坐标可由以下内容来确定：

现行顶点的坐标；以及，

邻近所述现行顶点的顶点的坐标。

较佳的是，给与所形成的每个新边缘有关的一个变量分配一个相应值，该值由与其附近的现行边缘有关的同一变量的各个值来确定。因此，该方法可以被再应用于所修改的图像，以便进一步改进图像。

较佳的是，到每个顶点的法线是由邻近那个顶点的顶点的坐标和与将顶点连接到那些邻近顶点的多边形边缘有关的变量的值确定的。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于运行计算机的计算机程序，以便在每次迭代时通过将一种改进形式的图像与也被存储在计算机的存储器中的目标图像进行比较，来反复修改定义被存储在其存储器中的数字图像的数据，以便减小改进形式图像与目标图像之间的差别，从而获得定义图像(当它被改进时，将近似目标图像)的数据。

根据本发明的另一个方面，提供了一种方法，用于得到定义图像(当它被改进时将近似目标图像)的数据，其中，在每次迭代时通过将被改进形式的图像与目标图像进行比较，来反复修改定义图像的数据，以便减小改进形式图像与目标图像之间的差别。

根据本发明的另一个方面，提供了一台计算机，它被安排允许操作员反复修改存储在其存储器中、从而以被改进形式显示出来的定义数字图像的数据，以便获得定义图像(当它被改进时，将近似目标图像)的数据。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于运行计算机的计算机程序，允许操作员反复修改存储在其存储器中、从而以改进形式显示出来的定义数字图像的数据，以便获得定义图像(当它被改进时，将近似目标图像)的数据。

根据本发明的另一个方面，提供了一种方法，用于得到定义图像(当它被改进时，将近似目标图像)的数据，其中，计算机的操作员反复修改存储在其存储器中的定义数字图像的数据，以便获得近似所述目标图像的所述图像的改进显示。

根据本发明的另一个方面，提供了一台计算机，它被安排将运行所述第二台计算机的计算机程序发送到第二台计算机，以便改进被存储在其存储器中的数字图像，在三维空间中定多个坐标义图像的多个多边形表面小平面的顶点，其中，通过根据所述顶点的坐标修改图像，来对图像加以增强。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于运行计算机的计算机程序，将运行所述第二台计算机的计算机程序发送到第二台计算机，以便改进被存储在其存储器中的数字图像，作为在三维空间中定义图像的多个多边形表面小平面的顶点的多个坐标，其中，通过根据所述顶点的坐标修改图像，来对图像加以增强。

根据本发明的另一个方面，提供了一台计算机，它被安排从第二台计算机中获得运行所述第一台计算机的计算机程序，以便改进被存储在存储器中的数字图像，作为在三维空间中定义图像的多个多边形表面小平面的顶点的多个坐标，其中，通过根据所述顶点的坐标修改图像，来对图像加以增强。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于运行计算机的计算机程序，从第二台计算机中获得运行所述第一台计算机的计算机程序，以便改进被存储在其存储器中的数字图像，作为在三维空间中定义图像的多个多边形表面小平面的顶点的多个坐标，其中，通过根据所述顶点的坐标修改图像，来对图像加以增强。

根据本发明的另一个方面，提供了一种方法，用于发送分布式计算机系统中的图像，包括在第一台计算机中：

从第二台计算机接收关于定义所述图像的数据的请求；

确立所述第二台计算机是否被提供有一种适于增强所述图像的计算机程序；以及，

如果没有提供这种程序，则将这种程序发送给所述第二台计算机。

根据本发明的另一个方面，提供了一台计算机，它被安排通过从第二台计算机接收关于定义图像的数据的要求，来发送图像；确立所述第二台计算机是否被提供有一种适于增强所述图像的计算机程序，如果没有提供这种程序，则将这种程序发送给所述第二台计算机。

根据本发明的另一个方面，提供了运行计算机的一种计算机程序，以便通过从第二台计算机接收关于定义图像的数据的要求来发送图像，建立所述第二台计算机是否被提供有一种适于增强所述图像的计算机程序，如果没有提供这种程序，则将这种程序发送给所述第二台计算机。

根据本发明的另一个方面，提供了一种方法，用于获得分布式计算机系统中的图像，包括在第一台计算机中：

将关于定义所述图像的数据的要求发送给第二台计算机；

响应于所述第二台计算机的询问，来建立所述第一台计算机是否被提供有一种适于增强所述图像的计算机程序；以及，

如果没有提供这种程序，则从所述第二台计算机接收这种程序。

根据本发明的另一个方面，提供了一台计算机，它被安排通过将关于定义所述图像的数据的要求发送给第二台计算机来获得图像，响应于所述第二台计算机的询问，以便建立所述第一台计算机是否被提供有一种适于增强所述图像的计算机程序，如果没有提供这种程序，则从所述第二台计算机接收这种程序。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于运行计算机的计算机程序，以便通过将关于定义所述图像的数据的要求发送给第二台计算机，来获得图像；响应于所述第二台计算机的询问，以便建立所述第一台计算机是否被提供有一种适于增强所述图像的计算机程序；如果没有提供这种程序，则从所述第二台计算机接收这种程序。

现在将只通过举例并参考附图，来描述本发明的实施例。在附图中：

图1是根据本发明的分布式计算机系统的示意图；

图2是由多个表面多边形构成的复杂性减小的图像；

图3是得自图1中的图像的修改图像；

图4是提高表面分辨率的一系列图像；

图5是由多个矩形多边形构成的第二幅复杂性减小的图像；

图6是所示的图5被分成多个三角形表面小平面的图像；

图7是得自根据现有技术方法的图6中的图像的修改图像；

图8是得自根据本发明的图6中的图像的修改图像；

图9是示意图，表现了将一个现行顶点连接到其邻近的顶点的多边形边缘；

图10是第二幅示意图，表现了将一个现行顶点连接到其邻近的顶点的多边形边缘；

图11是第三幅示意图，表现了将两个现行顶点连接在一起并将两个现行顶点中的每个顶点连接到其余邻近的顶点的多边形边缘；

图12是第四幅示意图，表现了新的多边形边缘可以如何根据本发明来形成的第一个例子；

图13是对应的第一张查找表格，用于确定与一个新的多边形边缘有关的至少一个特征；

图14是第五幅示意图，表现了新的多边形边缘可以如何根据本发明来形成的第二个例子；以及，

图15是对应的第二张查找表格，用于确定与一个新的多边形边缘有关的至少一个特征。

参考附图中的图1，示出分布式计算机网络包括两台互连的计算机1和3。根据本发明，第二台计算机3可能将被存储在其存储器中的图像，以及第二台计算机显示屏幕上的被改进形式的图像的三维操纵方面的要求发送给第一台计算机1，在发送所需图像之前或之后，第一台计算机1较佳地将询问第二台计算机3，以便确定后者3是否被提供有适合接收和改进所需图像的软件，如果没有提供这种软件，则将这种软件和所需图像一起发送给第二台计算机。

图2表现了包括多个三角形表面小平面的图像，根据本发明它可能从第一台计算机1被发送给第二台计算机3，多个三维坐标各分别对应于图像的各个顶点。

通过改变现行顶点的坐标，并通过在现行顶点之间引入新的顶点以便如图3所示对表面小平面进行进一步再分，接收计算机3将增强用于显示的图像。关于原来图像中的每个三角形小平面(例如，图2中的小平面2)，四个新的三角形小平面4、6、8和10通过将三个新的顶点12、14和16连接在一起而形成，它们沿原来的小平面的各个边缘被引入。

如图4所示，通过重复地对图像的表面进行再分，图像的表面定义可以被提高到这样一点，其处，图像表面看起来本质上是连续的所谓“极限表面”。

将认识到，通过发送和然后增强复杂性减小的图像的显示，与发送按已知格式被存储的复杂性同等高的图像(例如，位图图像)所需的时间相比，可以节省相当多的时间量。例如，通过图像实时的转换和旋转，一旦它被接收，也可以被容易地加以操纵。

但是，我们发现，只根据顶点坐标来修改图像的增强技术在这个方面受到限制：它们的应用趋向于会在被显示的图像中产生不合乎需要的表面赝象。

例如，图5示出汽车风档玻璃的图像。如图6所示，为了增强该图像，构成该图像表面的四边形都被分成两个三角形小平面。

将会注意到，在分成三角形之后，顶点18只有一个多边形边缘20从其向下扩展出来，而图像对侧上的对应顶点22有两个多边形边缘24、26从其向下延伸。

在只基于顶点坐标的增强算法被应用于被分成三角形图像的情况下，结果是使图像歪斜，如图7所示。另一方面，当被应用于图6中的图像时，以下所描述的较佳运算将产生如图8所示的正确的图像。

根据本发明，较佳地通过将确定其邻近的顶点的坐标将如何被加以修改的一个特征与每个多边形边缘联系起来，来避免图像不合乎需要的扭曲。

通过改变现行顶点的坐标并如以下所示引入新的顶点，较佳方法更详细地改进了图像的显示。

图像中的每个边缘有两个变量与其有关。第一个变量可以根据边缘是尖锐还是光滑，从两个值中取一个值。第二个变量也可以根据边缘是可见还是不可见的(尖锐的边缘也总是可见的)，从两个值中取一个值。

在本例中，图5中所示的多边形边缘将被指定为“可见的”，而图6中被引入的三角测量线将被指定为“不可见的”。

参考图9和10，每个现行顶点的新的坐标由从其突出的多边形边缘的可见性和锐度来加以确定。

根据以下规则，边缘的可见性和锐度会影响顶点本身的坐标v₀和从该顶点扩展出来的可见边缘的相反末端处的顶点的坐标v₁...v_n对顶点的新坐标的影响。

如图9所示，如果点周围的边缘不尖锐，则它是一个光滑的顶点。为了获得顶点的新坐标，邻近的顶点v₁到v_n(顶点通过可见的多边形线与其连接)都用加权1被平均化，顶点本身v₀用加权α(n)被相加，其中，n是可见的邻近值的数目： ${\mathrm{\ν}}_{\mathrm{new}}=\frac{\mathrm{\α}\left(n\right){\mathrm{\ν}}_0{+\mathrm{\ν}}_1+{\mathrm{\ν}}_2+{\mathrm{\ν}}_3+\…+{\mathrm{\ν}}_n}{n+\mathrm{\α}\left(n\right)}$

因数α(n)被定义为： $\mathrm{\α}\left(n\right)=\frac{n(1-\mathrm{\α}\left(n\right))}{\mathrm{\α}\left(n\right)}$

其中，a(n)被定义为： $\mathrm{\α}\left(n\right)=\frac{5}{8}-\frac{{(3+2\cos (2\mathrm{\π}/n))}^2}{64}$

关于具有单个尖锐边缘的顶点，使用相同的加权。

如图10所示，关于在其附近确实具有两个尖锐边缘的顶点，为顶点v₀本身提供加权6，为两个尖锐的邻近点(例如，在图10中，顶点v₁和v₄)提供加权1。附近的其他点没有影响。 ${\mathrm{\ν}}_{\mathrm{new}}=\frac{6{\mathrm{\ν}}_0+{\mathrm{\ν}}_1+{\mathrm{\ν}}_4}{8}$

在其附近具有不只两个尖锐边缘的顶点的坐标没有改变。

                    v_new＝v₀

同样，参考图11，沿一个边缘被引入的一个新顶点的坐标根据该边缘是否尖锐，来由其附近的顶点的坐标确定。

确定新顶点的坐标的是边缘的每个末端(v₀和v₁)处的现行顶点的坐标，以及离每个末端(v₂、v₃、v₄和v₅)处左边和右边最近的可见边缘上的顶点的坐标。在一些情况下，这些边缘将连接到三角形网格中相同的顶点，例如，v₂是v₃，v₄是v₅。在这种情况下，每个被双重连接的顶点被计算两次，为其发挥的每个作用计算一次。

关于可见的光滑边缘，新的顶点的位置是所有顶点的加权平均数，原来的边缘顶点v₀和v₁都用值6来进行加权，其余的顶点都被加权为1。 ${\mathrm{\ν}}_{\mathrm{new}}=\frac{6{\mathrm{\ν}}_0+6{\mathrm{\ν}}_1+{\mathrm{\ν}}_2+{\mathrm{\ν}}_3+{\mathrm{\ν}}_4+{\mathrm{\ν}}_5}{16}$

关于不可见的光滑边缘，这些最近的可见、邻近的顶点用相同的方式被加权，但是，只为每个原来的边缘顶点提供加权2。 ${\mathrm{\ν}}_{\mathrm{new}}=\frac{2{\mathrm{\ν}}_0+{2\mathrm{\ν}}_1+{\mathrm{\ν}}_2+{\mathrm{\ν}}_3+{\mathrm{\ν}}_4+{\mathrm{\ν}}_5}{8}$

关于尖锐的边缘，只考虑边缘顶点，它们的加权由其各自附近的可见边缘n和m的总数来确定。 ${\mathrm{\ν}}_{\mathrm{new}}=\frac{{\mathrm{n\ν}}_0+{\mathrm{m\ν}}_1}{n+m}$

为了执行偶然发现表面等的操作，必须确定到每个顶点处的那个表面的法线。这是与那个点处的限制表面成直角的方向。

为了获得这一点，必须首先获得两个切线矢量——t1和t2，它们是沿表面放置的方向，而不是与它成直角。在这些条件下，矢量向量积将产生所需的法线：

                        n＝t₁×t₂

关于没有尖锐边缘的光滑矢量，或关于具有一个单个的尖锐边缘的光滑矢量，切线是邻近顶点的位置的加权平均数。再次参考图9，为n个邻近的顶点v_i(v₁、v₂...直到v_n)中的每个顶点提供对应的加权c_i(c₁、c₂…直到c_n)。这些加权使用以下公式来被加以计算：

                       c_i＝cos(2πi/n)

于是，两个切线矢量是：

        t₁＝c₁v₁+c₂v₂+c₃v₃+...+c_nv_n

        t₂＝c₂v₁+c₃v₂+c₄v₃+...+c₁v_n

关于具有两个尖锐边缘的顶点，尖锐边缘表示左边的一个区域(具有一根明确的法线)与右边的一个区域(具有一根分开的法线)之间的一根划分线。(关于界限边缘，这些区域中的一个区域完全看不见。)再次参考图10，左边的区域包括顶点v₁、v₂、v₃和v₄。右边的区域包括顶点v₄、v₅、v₆和v₁。

一般而言，在尖锐边缘左边的区域中，有m个非尖锐边缘的顶点，从尖锐折痕的一个末端处的v₁依次通过v₂、v₃等，最后到尖锐折痕的另一个末端处的v_m。

沿尖锐边缘的切线矢量t₁由尖锐边缘的起点与终点之间的差来提供，即：

                      t₁＝v₁-v_m

通过一侧上的尖锐边缘的切线t₂由有关侧边上的顶点的另一个加权平均数来确定。

对于m＝2    t₂＝-2v₀+v₁+v₂

对于m＝3    t₂＝v₂-v₀

对于m＝4    t₂＝-2v₀-v₁+2v₂+2v₃-v₄

如果m大于4，则每个顶点v_i用加权w_i来进行加权，以便尖锐边缘w₁和w_m是：

                       w₁＝w_m＝sinθ

其他的点v₂到v_m-1被加权为

                w₁＝(2cosθ-2)sin((i-1)θ)其中， $\mathrm{\θ}=\frac{\mathrm{\π}}{m-1}$

于是，切线t₂是：

            t₂＝w₁v₁+w₂v₂+w₃v₃+...+w_mv_m

法线再次作为这两个切线的向量积而被获得。

如果将要重新应用改进方法，则新边缘的可见性需要被加以确定。在如图12所示的例子中，新顶点的引入创建了新的边缘。这些边缘中的每个边缘的可见性根据其附近的其他边缘的可见性来被加以确定。

两个边缘将是原来的边缘E的两个一半，这些边缘将保持原来边缘的可见性。

在其余四个新的边缘中，两个边缘将在原来边缘的右侧，另两个边缘在其左侧。这些新的边缘(按顺时针方向被标记为e₁、e₂、e₃和e₄)连接到通过划分被标记为E₁、E₂、E₃和E₄的原来的边缘而被创建的其他新的点。通过使用图13中的查找表格来查找哪些E、E₁、E₂、E₃和E₄的组合是可见的，可以发现每个新的边缘的可见性。

在图14所示的选择性例子中，再次引入一个新的顶点创建了新的边缘，这些边缘中的每个边缘的可见性根据其附近的其他边缘的可见性来再次被加以确定。

在这种情况下，两个边缘将是原来的边缘E的两个一半，它们被标记为e_a和e_b。

和前面一样，在其余的四个新的边缘中，两个边缘将在原来边缘的右侧，其他两个边缘将在其左侧。这些新的边缘(按顺时针方向被标记为e₁、e₂、e₃和e₄)连接到通过划分被标记为E1、E2、E3和E4的原来的边缘而被创建的其他新的点。现在，通过使用图15中的查找表格来查找哪些E、E₁、E₂、E₃和E₄的组合是可见的，可以在这个例子中发现每个新的边缘的可见性。

在每种情况下，为了获得用于发送的合适的数字图像——当根据预定的增强算法(例如，上述的较佳运算)在接收计算机处被改进时，这将产生所需的目标图像，可以在每次迭代时通过将应用运算而产生的被改进图像与具有目标图像的数据进行比较，并通过修改该数据以便减小两幅图像之间的差别，来反复修改定义将被发送的图像的一套数据。

例如，计算机的操作员可以手工修改数据，计算机的操作员将被改进图像的显示与目标图像的显示进行比较，并通过界面设备(例如，鼠标)来调整数据。

或者，可以使用错误求最小值运算(例如，递减错误求最小值运算或创始运算)，来自动修改数据。

虽然参考附图所描述的本发明的实施例包括计算机装置，以及在计算机装置中和由计算机装置执行的程序，但是，本发明也延伸到适于将本发明付诸实践的计算机程序，尤其是载体上或载体中的计算机程序。程序可采取源代码、对象代码、代码中间来源与对象代码的形式(例如，采取部分被汇编的形式)，或采取适合运用于实施根据本发明的程序的任何其他形式。载体可以是能够携带程序的任何实体或设备。

例如，载体可包括一个存储介质(例如，ROM-如CD ROM或半导体ROM)或一个磁性存储介质(如软盘或硬盘)。此外，载体可以是一种可发送载体(例如，电信号或光信号)，可经由电缆或光缆或通过无线电设备或其他方式被发送。

当程序具体表现为可直接通过电缆或其他设备或方式被发送的信号时，载体可以由这种电缆或其他设备或方式来构成。

换句话说，载体可以是其中嵌入程序的综合电路，该综合电路适于执行相关的程序或适于运用在相关程序的执行中。

这样，所述的程序装置和计算机程序提供了用于迅速分布和显示数字图像的有效装置。

Claims (55)

1)一种分布式计算机系统，其特征在于：包括第一台计算机和第二台计算机，并且为按照在三维空间中定义图像的多个多边形表面小平面的顶点的多个坐标经通信链路从第一台计算机发送到第二台计算机的数字图像而安排，其中，安排第二台计算机通过根据所述顶点的坐标修改图像，对图像加以增强。

2)如权利要求1所述的分布式计算机系统，其中，至少一个变量与将两个顶点连接在一起的每个多边形边缘有关，并根据那些变量的值来修改图像。

3)如权利要求2所述的分布式计算机系统，其中，通过改变图像现行顶点的坐标来修改图像；根据与将顶点连接到那些邻近顶点的每个多边形边缘有关的变量的值，每个现行顶点的新坐标可由以下内容来确定：

顶点本身的坐标；以及，

邻近该顶点的顶点的坐标。

4)如权利要求2或3所述的分布式计算机系统，其中，通过在现行顶点之间引入新的顶点以便对图像的多边形小平面进行再分来修改图像；根据与将所述现行顶点连接在一起的多边形边缘有关的一个变量的值，以及根据与将所述现行顶点连接到其邻近顶点的多边形边缘有关的各个变量的值，每个新顶点的坐标可由以下内容来确定：

现行顶点的坐标；以及，

邻近所述现行顶点的顶点的坐标。

5)如权利要求4所述的分布式计算机系统，其中，给与所形成的每个新边缘有关的一个变量分配一个相应的值，该值由与其附近的现行边缘有关的相同变量的值来确定。

6)如权利要求2～5中的任何权利要求所述的分布式计算机系统，其中，到每个顶点的法线是通过邻近那个顶点的顶点的坐标以及与将顶点连接到那些邻近顶点的多边形边缘有关的变量的值确定的。

7)如权利要求2～6中的任何权利要求所述的分布式计算机系统，其中，由第二台计算机给与多边形边缘有关的各个变量分配初始值。

8)如权利要求2～6中的任何权利要求所述的分布式计算机系统，其中，与多边形边缘有关的各个变量的初始值从第一台计算机发送到第二台计算机。

9)一种计算机，其特征在于：被安排成经通信链路来发送在三维空间中定义图像的多个多边形表面小平面的顶点的多个坐标。

10)如权利要求9所述的计算机，其特征在于：被安排成确立接收计算机是否提供有一种适用于修改所述坐标以便增强所述图像的计算机程序；如果没有这种程序，则将这种程序发送到所述接收计算机。

11)一种用于运行计算机的计算机程序，其特征在于：经通信链路发送在三维空间中定义图像的多个多边形表面小平面的顶点的多个坐标。

12)如权利要求11所述的计算机程序，其特征在于：用于运行所述计算机，以便确立接收计算机是否被提供一种计算机程序；如果所述的接收计算机上有这种程序，它适用于修改所述坐标以便增强所述图像；如果没有这种程序，则将这种程序发送到所述的接收计算机。

13)一种计算机，其特征在于：被安排成经通信链路来接收在三维空间中定义图像的多个多边形表面小平面的顶点的多个坐标，并通过根据所述顶点的坐标修改图像，来对图像加以增强。

14)如权利要求13所述的计算机，其中，通过改变图像现行顶点的坐标来修改图像；根据与将顶点连接到那些邻近顶点的每个多边形边缘有关的至少一个相应变量的值，每个现行顶点的新坐标可由以下内容来确定：

顶点本身的坐标；以及，

邻近该顶点的顶点的坐标。

15)如权利要求13或14所述的计算机，其中，通过在现行顶点之间引入新的顶点以便对图像的多边形小平面进行再分来修改图像；根据与将所述现行顶点连接在一起的多边形边缘有关的一个变量的值，以及根据与将所述现行顶点连接到其邻近顶点的多边形边缘有关的各个变量的值，每个新顶点的坐标可由以下内容来确定：

现行顶点的坐标；以及，

邻近所述现行顶点的顶点的坐标。

16)如权利要求15所述的计算机，其中，给与所形成的每个新边缘有关的一个变量分配一个相应值，该值由与其附近的现行边缘有关的同一变量的各个值来确定。

17)如权利要求13～16中的任何权利要求所述的计算机，其中，到每个顶点的法线是通过邻近那个顶点的顶点的坐标和与将该顶点连接到那些邻近顶点的多边形边缘有关的变量的值确定的。

18)一种用于运行计算机的计算机程序，其特征在于：经通信链路来接收在三维空间中定义图像的多个多边形表面小平面的顶点的多个坐标，并通过根据所述顶点的坐标修改图像，来对图像加以增强。

19)如权利要求18所述的计算机程序，其中，通过改变图像现行顶点的坐标来修改图像；根据与将该顶点连接到那些邻近顶点的每个多边形边缘有关的至少一个相应变量的值，每个现行顶点的新坐标可由以下内容来确定：

顶点本身的坐标；以及，

邻近该顶点的顶点的坐标。

20)如权利要求18或19所述的计算机程序，其中，通过在现行顶点之间引入新的顶点以便对图像的多边形小平面进行再分来修改图像；根据与将所述现行顶点连接在一起的多边形边缘有关的一个变量的值，以及根据与将所述现行顶点连接到其邻近顶点的多边形边缘有关的各个变量的值，每个新顶点的坐标可由以下内容来确定：

现行顶点的坐标；以及，

邻近所述现行顶点的顶点的坐标。

21)如权利要求20所述的计算机程序，其中，给与所形成的每个新边缘有关的一个变量分配一个相应值，该值由与其附近的现行边缘有关的同一变量的各个值来确定。

22)如权利要求18～21中的任何权利要求所述的计算机程序，其中，到每个顶点的法线是由邻近那个顶点的顶点的坐标和与将顶点连接到那些邻近顶点的多边形边缘有关的变量的值确定的。

23)一种计算机，其特征在于：被安排成增强作为在三维空间中定义图像的多个多边形表面小平面的顶点的多个坐标，存储在其存储器中的数字图像，将两个顶点连接在一起的每个多边形边缘具有与其有关的至少有一个变量，其中，通过根据所述顶点的坐标和与所述多边形边缘有关的各个变量的值修改图像，对图像加以增强。

24)如权利要求23所述的计算机，其中，通过改变图像现行顶点的坐标来修改图像；根据与将顶点连接到那些邻近顶点的每个多边形边缘有关的变量的值，每个现行顶点的新坐标可由以下内容来确定：

顶点本身的坐标；以及，

邻近顶点的顶点的坐标。

25)如权利要求23或24所述的计算机，其中，通过在现行顶点之间引入新的顶点以便对图像的多边形小平面进行再分来修改图像；根据与将所述现行顶点连接在一起的多边形边缘有关的一个变量的值，以及根据与将所述现行顶点连接到其邻近顶点的多边形边缘有关的各个变量的值，每个新顶点的坐标可由以下内容来确定：

现行顶点的坐标；以及，

邻近所述现行顶点的顶点的坐标。

26)如权利要求25所述的计算机，其中，给与所形成的每个新边缘有关的一个变量分配一个相应值，该值由与其附近的现行边缘有关的同一变量的各个值来确定。

27)如权利要求23～26中的任何权利要求所述的计算机，其中，到每个顶点的法线是由邻近那个顶点的顶点的坐标和与将顶点连接到那些邻近顶点的多边形边缘有关的变量的值确定的。

28)一种用于运行计算机的计算机程序，其特征在于：增强作为在三维空间中定义图像的多个多边形表面小平面的顶点的多个坐标，存储在其存储器中的数字图像，将两个顶点连接在一起的每个多边形边缘具有与其有关的至少有一个变量，其中，通过根据所述顶点的坐标和与所述多边形边缘有关的各个变量的值修改图像，对图像加以增强。

29)如权利要求28所述的计算机程序，其中，通过改变图像现行顶点的坐标来修改图像；根据与将顶点连接到那些邻近的顶点的每个多边形边缘有关的变量的值，每个现行顶点的新坐标可由以下内容来确定：

顶点本身的坐标；以及，

邻近该顶点的顶点的坐标。

30)如权利要求28或29所述的计算机程序，其中，通过在现行顶点之间引入新的顶点以便对图像的多边形小平面进行再分来修改图像；根据与将所述现行顶点连接在一起的多边形边缘有关的一个变量的值，并根据与将所述现行顶点连接到其邻近顶点的多边形边缘有关的各个变量的值，每个新顶点的坐标可由以下内容来确定：

现行顶点的坐标；以及，

邻近所述现行顶点的顶点的坐标。

31)如权利要求30所述的计算机程序，其中，给与所形成的每个新边缘有关的一个变量分配一个相应值，该值由与其附近的现行边缘有关的同一变量的各个值来确定。

32)如权利要求28～31中的任何权利要求所述的计算机程序，其中，到每个顶点的法线是由邻近那个顶点的顶点的坐标和与将顶点连接到那些邻近顶点的多边形边缘有关的变量的值确定的。

33)如权利要求28～32中的任何权利要求所述的计算机程序，其特征在于：被安排成运行计算机以便从远程计算机获得图像。

34)如权利要求28～33中的任何权利要求所述的计算机程序，其特征在于：被安排成运行计算机以便提供在三维空间中对图像的实时处理。

35)一种方法，其特征在于：用于增强按照在三维空间中定义图像的多个多边形表面小平面的顶点的多个坐标，存储在其存储器中的数字图像，将两个顶点连接在一起的每个多边形边缘具有与其有关的至少有一个变量，其中，根据所述顶点的坐标和与所述多边形边缘有关的各个变量的值修改图像。

36)如权利要求35所述的方法，其中，通过改变图像现行顶点的坐标来修改图像；根据与将顶点连接到那些邻近的顶点的每个多边形边缘有关的变量的值，每个现行顶点的新坐标可由以下内容来确定：

顶点本身的坐标；以及，

邻近顶点的顶点的坐标。

37)如权利要求35或36所述的方法，其中，通过在现行顶点之间引入新的顶点以便对图像的多边形小平面进行再分来修改图像；根据与将所述现行顶点连接在一起的多边形边缘有关的一个变量的值，并根据与将所述现行顶点连接到其邻近顶点的多边形边缘有关的各个变量的值，每个新顶点的坐标可由以下内容来确定：

现行顶点的坐标；以及，

邻近所述现行顶点的顶点的坐标。

38)如权利要求37所述的方法，其中，给与所形成的每个新边缘有关的一个变量分配一个相应值，该值由与其附近的现行边缘有关的同一变量的各个值来确定。

39)如权利要求35～38中的任何权利要求所述的方法，其中，到每个顶点的法线是由邻近那个顶点的顶点的坐标和与将顶点连接到那些邻近顶点的多边形边缘有关的变量的值确定的。

40)一种计算机，其特征在于：被安排成在每次迭代时通过将图像的一种增强形式与被存储在计算机的存储器中的目标图像进行比较，反复地修改存储在其存储器中的定义数字图像的数据，以便减小该改进形式图像与目标图像之间的差别，由此获得定义图像的数据，在被增强时，该图像将近似目标图像。

41)一种用于运行计算机的计算机程序，其特征在于：在每次迭代时通过将图像的一种增强形式与被存储在计算机的存储器中的目标图像进行比较，反复地修改存储在其存储器中的定义数字图像的数据，以便减小该改进形式图像与目标图像之间的差别，由此获得定义图像的数据，在被增强时，该图像将近似目标图像。

42)一种用于导出定义图像的数据的方法，当被增强时，该图像将近似目标图像；其特征在于，在每次迭代时通过将一种改进形式的图像与目标图像进行比较，反复地修改定义图像的数据，以便减小该改进形式图像与目标图像之间的差别。

43)一种计算机，被安排成允许操作员反复地修改存储在其存储器中并以增强形式显示的定义数字图像的数据，以便获得定义图像的数据，当被增强时，该图像将近似目标图像。

44)一种用于运行计算机的计算机程序，其特征在于：允许操作员反复地修改存储在其存储器中并以增强形式显示的定义数字图像的数据，以便获得定义图像的数据，当被增强时，该图像将近似目标图像。

45)一种用于导出定义图像的数据的方法，当被增强时，该图像将近似目标图像，其中，计算机的操作员反复地修改存储在其存储器中的定义数字图像的数据，以便获得近似所述目标图像的所述图像的增强显示。

46)一种计算机，被安排成将运行所述第二台计算机的计算机程序发送到第二台计算机，以便增强作为在三维空间中定义图像的多个多边形表面小平面的顶点的多个坐标，存储在其存储器中的数字图像，其中，通过根据所述顶点的坐标修改图像，来对图像加以增强。

47)一种用于运行计算机的计算机程序，将运行所述第二台计算机的计算机程序发送到第二台计算机，以便增强作为在三维空间中定义图像的多个多边形表面小平面的顶点的多个坐标，存储在其存储器中的数字图像，其中，通过根据所述顶点的坐标修改图像，来对图像加以增强。

48)一种计算机，其特征在于：从第二台计算机获得运行所述第一台计算机的计算机程序，以便增强作为在三维空间中定义图像的多个多边形表面小平面的顶点的多个坐标，存储在其存储器中的数字图像，其中，通过根据所述顶点的坐标修改图像，来对图像加以增强。

49)一种用于运行计算机的计算机程序，其特征在于，从第二台计算机中获得运行所述第一台计算机的计算机程序，以便增强作为在三维空间中定义图像的多个多边形表面小平面的顶点的多个坐标，存储在其存储器中的数字图像，其中，通过根据所述顶点的坐标修改图像，来对图像加以增强。

50)一种用于在分布式计算机系统中发送图像的方法，包括在第一台计算机中：

接收来自第二台计算机的关于定义所述图像的数据的请求；

确立所述第二台计算机是否提供有一种适于增强所述图像的计算机程序；以及，

如果没有提供这种程序，则将这种程序发送给所述第二台计算机。

51)一种计算机，被安排成通过接收来自第二台计算机的关于定义图像的数据的请求来发送图像；确立所述第二台计算机是否提供有一种适于增强所述图像的计算机程序；如果没有提供这种程序，则将这种程序发送给所述第二台计算机。

52)一种用于运行计算机的计算机程序，通过接收来自第二台计算机的关于定义图像的数据的请求来发送图像；确立所述第二台计算机是否提供有一种适于增强所述图像的计算机程序；如果没有提供这种程序，则将这种程序发送给所述第二台计算机。

53)一种用于在分布式计算机系统中获得图像方法，包括在第一台计算机中：

向第二台计算机发送关于定义所述图像的数据的请求；

由所述第二台计算机响应于对确立所述第一台计算机是否提供有一种适于增强所述图像的计算机程序的询问；以及

如果没有提供这种程序，则从所述第二台计算机接收这种程序。

54)一种计算机，被安排成通过向第二台计算机发送关于定义所述图像的数据的请求，来获得图像；由所述第二台计算机响应于对确立所述第一台计算机是否提供有一种适于增强所述图像的计算机程序的询问；以及如果没有提供这种程序，则从所述第二台计算机接收这种程序。

55)一种用于运行计算机的计算机程序，通过向第二台计算机发送关于定义所述图像的数据的请求，来获得图像；由所述第二台计算机响应于对确立所述第一台计算机是否提供有一种适于增强所述图像的计算机程序的询问；以及如果没有提供这种程序，则从所述第二台计算机接收这种程序。

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