CN1658567A - 基于互联网的协作绘图方法 - Google Patents
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Abstract
一种涉及计算机支持的协同工作(CSCW)的技术领域，尤指一种用于协同地理信息系统、交通、建筑和协同医学等新的协同应用环境。本发明的装置由绘图输入、绘图输出、处理器、协作服务器及互联网等硬件环境组成，本方法解决了互联网环境下多用户的协作绘图问题，其通过绘制和编辑两部分完成；通过客户端与服务器端的数据通信，采取了压缩并加密的方式，并在绘图结束前将已绘部分形成一个图形对象分片发送出去，实现系统的响应速度和数据的安全性。本发明的优点：本发明通过冲突检测和操作转换保持了各客户端视图的一致性，保证了系统的响应速度和数据的安全性；并具有有关高响应、数据传输效率高、协作性好、安全性好等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种计算机支持的协同工作(CSCW)的技术领域，尤指一种用于协同地理信息系统、协同交通、协同建筑和协同医学等新的协同应用环境，用于在互联网Internet环境下多用户的协作绘制图形的基于互联网的协作绘图装置及协作绘图方法。
背景技术
计算机支持的协同工作CSCW(Computer Supported CooperativeWork)在会议系统、地理信息系统、交通、建筑和医学的广泛应用，产生了远程电子会议系统、协同地理信息系统、协同交通、协同建筑和协同医学等新的协同应用环境。这些应用环境都需要在互联网Internet环境上进行协同绘制图形，每个终端绘制图形要在其他终端及时反映，并且允许多人同时绘制多个图形和多人同时修改同一图形。要在其他终端及时反映本地绘制情况，可以通过传递鼠标键盘消息到远地终端模拟出来，但是这种方法会造成数据传输量大，有效数据传输效率低下，如果采取传输图形对象，对于大图形对象又会造成远端响应速度慢；此外，在协作环境下，在并发控制方面，采用传统的加锁控制策略不能达到很好的协作效果，因为对于同一加锁区域或对象同时只允许一个用户操作。那么如何提高有效数据传输率和减少图形绘制在远端的响应时间，并且实现比较好的协同绘制图形成了一个迫在眉睫的问题。
发明内容
为了克服上述不足之处，本发明的主要目的旨在提供一种绘图结果可在本地显示，封装成数据包发送到服务器实现同步整合，服务器端对收到的操作数据包进行操作冲突检测和操作转换，并保证系统的响应速度和数据的安全性的基于互联网的协作绘图方法。
本发明要解决的技术问题是：要解决互联网Internet环境下多用户的协作绘图问题；要解决如何通过冲突检测和操作转换保持各客户端视图的一致性问题；要解决如何保证系统的响应速度和数据的安全性问题；要解决客户端与服务器端的数据通信中有关压缩并加密问题；要解决有关高响应、数据传输效率高、协作性好、安全性好等技术问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明的装置由绘图输入、绘图输出、处理器、协作服务器及互联网等硬件环境组成，其协作绘图的客户端A包括：绘图输入、绘图输出、处理器及网络接入设备模块等组件构成；
协作绘图的客户端B包括：绘图输入、绘图输出、处理器及网络接入设备模块等组件构成；
互联网包括：协作服务器及网络接入设备模块等组件构成；
协作绘图的客户端A与客户端B之间有互联网进行通讯联系。
所述的基于互联网的协作绘图装置的客户端A和客户端B的绘图输入的输出端分别与绘图输出和处理器的输入端相连接，处理器与网络接入设备之间有双向输入、输出线相连接，网络接入设备与互联网之间有双向输入、输出线相连接，处理器的输出端与绘图输出的输入端相连接；
所述的互联网与网络接入设备之间有双向输入、输出线相连接，网络接入设备与协作服务器之间有双向输入、输出线相连接。
所述的基于互联网的协作绘图装置的绘图输入或为手写绘图
板或为绘图仪或为触摸屏等；
所述的绘图输出或为显示器或为投影仪等；
所述的处理器或为PC机或为掌上电脑PDA等；
所述的协作服务器或为专门服务器或为PC机等；
所述的网络接入设备或为网卡或为调制解调器等。
一种基于互联网的协作绘图方法，该方法是互联网环境下多用户的协作绘图，其通过绘制和编辑两部分完成；通过冲突检测和操作转换，完成封装的数据包发送到服务器，实现同步整合；通过客户端与服务器端的数据通信，采取了压缩并加密的方式，并在绘图结束前将已绘部分形成一个图形对象分片发送出去，实现系统的响应速度和数据的安全性；其具体工作步骤是：
a)、绘制图形、发送和图形构建
客户端A在绘图输入设备上绘制图形，在本地绘图输出设备上显示绘制临时效果，然后把绘制图形发送到处理器，进行操作消息打包、图形对象构建、图形分片、图形压缩和加密，然后再通过网络接入设备把处理后的数据发送到互联网；
b)、解包、解密、解压和再发送
协作服务器通过网络接入设备获得客户端的数据，进行解包、解密和解压，获得此客户的操作类型和参数，与来自其它客户端操作，进行操作冲突检测和处理，处理后再打包、压缩和加密，再发送到互联网；
c)、客户端B的解包、解压和解密
客户端B的处理器通过网络接入设备收到协作服务器发来数据，进行解包、解压和解密，获得客户端A的绘图操作类型和参数，在自己的绘图输出设备上绘制出来；
d)、客户端A的解包、解压和解密
客户端A的处理器通过网络接入设备收到协作服务器发来数据，进行解包、解压和解密，发现是自己产生的绘图操作，清除在绘图输出设备上的临时绘制效果，根据同步处理后的绘图操作和参数，在绘图输出设备上重新绘制图形；
所述的基于互联网的协作绘图方法的绘制和编辑方法的具体工作步骤是：
步骤1.捕捉鼠标消息
步骤2.本地跟踪鼠标位置立即绘图
若捕获的是绘图消息，本地跟踪鼠标位置立即绘图，在一图形绘制完成前实现动态拖曳绘图，其为一个临时的视图；
步骤3.构建图形对象或图形对象分片
当收到绘图结束消息时，根据保存的鼠标位置信息，以及当前所选画笔、画刷信息构造图形对象，并把当前用户ID作为属性填入对象中，以区分不同用户创建的图形；
当绘制的图形数据量达到一定大小但是没有结束绘图，则形成一个图形对象分片；
步骤4.图形对象压缩加密
对发送的数据进行压缩，同时对数据进行加密；
步骤5.选择图形对象
根据保存的鼠标位置信息形成一个选择范围，把在范围内的对象选择出来；
步骤6.选择编辑操作
选择移动、复制、粘贴、删除类型的编辑操作，操作的结果立即在本地终端上显示出来，并经过服务器同步整合后为最终结果；
步骤7.封装成操作信息数据包，发送到服务器
把本地产生的操作封装为操作数据包；
步骤8.服务器接收各客户端的数据包，同步处理后转发到所
有客户端
服务器对收到的操作数据包进行解包，并进行操作冲突检测，有冲突，进行操作转换，形成新的操作，并对操作排序，形成新的操作数据包，再发给所有客户端；
步骤9.客户端接受服务器转发的操作数据包，按序触发相应的操作
客户端对接收到的操作数据包进行解包，检查包头的序号字段；如果小于该序号的所有操作已在本地执行过，那么根据操作数据包头信息触发相应操作；反之，把此操作放入操作缓冲中，等待序号在此操作之前的所有操作到达并执行后才执行；
若是编辑操作转构建图形对象或图形对象分片；
步骤10.对图形数据解密解压缩，重构图形对象或图形对象分片
此步骤从操作数据包获取图形数据块，进行解密解压缩，重新构建图形对象或图形对象分片；
步骤11.图形绘制
在客户端绘制图形对象或图形分片；
步骤12.合成图形对象分片，保存完整图形对象
如果添加的是图形对象最后一个分片，那么把图形对象所有分片组合为一个完整的图形对象，并且保存到图形集合中去；
步骤13.根据操作类型，对指定的图形对象执行编辑操作
从操作数据包头获得操作类型，启动相应操作，并从数据包中获得编辑内容作为参数传递相应操作。
本方法用于解决Internet环境下多用户的协作绘图。为了达到这个目的，绘图结果在本地显示的同时，还封装成数据包发送到服务器实现同步整合：服务器端对收到的操作数据包进行操作冲突检测，如有冲突，进行操作转换，形成新的操作，并对操作排序，形成新的操作数据包，再发给所有客户端。通过冲突检测和操作转换保持了各客户端视图的一致性。
同时考虑到网络环境，作为一种实时的应用必须保证系统的响应速度和数据的安全性，基于这两点，首先，客户端与服务器端的数据通信采取了压缩并加密的方式。其次，某些图形的绘制过程可能需要较长时间且数据量大，为了使其它用户可以实时地看到绘制过程，在绘图结束前就将已绘部分形成一个图形对象分片发送出去，而不是等到绘制完成，保证了系统的响应速度。
本发明的有益效果是：本发明的可以在互联网Internet环境下多用户的协作绘图，通过冲突检测和操作转换保持了各客户端视图的一致性，保证了系统的响应速度和数据的安全性，解决了客户端与服务器端的数据通信中有关压缩并加密等问题；并具有有关高响应、数据传输效率高、协作性好、安全性好等特点；具体为：
(1)高响应
本地操作先在本地立即执行后再发送，保证了本地操作的高响应；同时操作没有结束，当操作数据积累到一定阀值时候，也把操作和操作数据发送出去，保证远端的高响应。
(2)数据传输效率高
协作过程中，并非传递鼠标键盘消息，而是传递由鼠标键盘构成的操作消息，操作消息包含操作类型和操作数据。同时对操作数据进行压缩，这样单位数据包的有效传输数据比例大大提高，从而提高了数据在网上的传输效率。
(3)协作性好
由于并发算法不是基于封锁机制，而采用是冲突检测处理机制，基于这样的并发控制既可以实现多人同时绘制多个图形，也可以实现多人同时修改一个图形。
(4)安全性好
对传输的数据进行了加密，保证数据在传输过程安全性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
附图1是本发明总体结构的硬件环境方框图；
附图2是本发明协作绘图方法的流程图；
附图中标号说明：
1—客户端A；
2—客户端B；
3—绘图输入；
4—绘图输出；
5—处理器；
6—网络接入设备；
7—互联网；
8—协作服务器；
9—绘制；
10—编辑；
11—捕捉鼠标消息；
12—本地跟踪鼠标位置立即绘图；
13—构造图形对象或图形对象分片；
14—图形对象压缩加密；
15—选择图形对象；
16—选择编辑操作；
17—封装成操作信息数据包，发送到服务器；
18—服务器接收各客户端的数据包，同步处理后转发到所有客户端；
19—客户端接受服务器转发的操作数据包，按序触发相应的操作；
20—对图形数据解密解压缩，重构图形对象或图形对象分片；
21—图形绘制；
22—合成图形对象分片，保存完整图形对象；
23—根据操作类型，对指定的图形对象执行编辑操作；
具体实施方式
请参阅附图1所示，本发明的装置由绘图输入、绘图输出、处理器、协作服务器及互联网等硬件环境组成，其协作绘图的客户端A(1)包括：绘图输入(3)、绘图输出(4)、处理器(5)及网络接入设备(6)模块等组件构成；
其协作绘图的客户端B(2)包括：绘图输入(3)、绘图输出(4)、处理器(5)及网络接入设备(6)模块等组件构成；
互联网(7)包括：协作服务器(8)及网络接入设备(6)模块等组件构成；
协作绘图的客户端A(1)与客户端B(2)之间有互联网(7)进行通讯联系。
所述的基于互联网的协作绘图装置的客户端A(1)和客户端B(2)的绘图输入(3)的输出端分别与绘图输出(4)和处理器(5)的输入端相连接，处理器(5)与网络接入设备(6)之间有双向输入、输出线相连接，网络接入设备(6)与互联网(7)之间有双向输入、输出线相连接，处理器(5)的输出端与绘图输出(4)的输入端相连接；
所述的互联网(7)与网络接入设备(6)之间有双向输入、输出线相连接，网络接入设备(6)与协作服务器(8)之间有双向输入、输出线相连接。
所述的基于互联网的协作绘图装置的绘图输入(3)：指图形输入设备，如手写绘图板或为绘图仪或为触摸屏等；
所述的绘图输出(4)：指本地或远端绘制图形的显示设备，如显示器或为投影仪等；
所述的处理器(5)：指具有运算能力的终端设备，如PC机或为掌上电脑PDA等；
所述的协作服务器(8)：指用来协作同步各个客户端绘图操作的服务器，可以有专门服务器担当，也可以有处理能力较强的PC机等担任；
所述的网络接入设备(6)：指帮助处理器和协作服务器接入互联网的设备，如网卡或为调制解调器(Modem)等。
一种基于互联网的协作绘图方法，该方法是互联网环境下多用户的协作绘图，其特征在于：该方法通过绘制(9)和编辑(10)两部分完成；通过冲突检测和操作转换，完成封装的数据包发送到服务器，实现同步整合；通过客户端与服务器端的数据通信，采取了压缩并加密的方式，并在绘图结束前将已绘部分形成一个图形对象分片发送出去，实现系统的响应速度和数据的安全性；其具体工作步骤是：
a)、绘制图形、发送和图形构建
客户端A(1)在绘图输入(3)设备上绘制图形，在本地绘图输出(4)设备上显示绘制临时效果，然后把绘制图形发送到处理器(5)，进行操作消息打包、图形对象构建、图形分片、图形压缩和加密，然后再通过网络接入设备(6)把处理后的数据发送到互联网(7)；
b)、解包、解密、解压和再发送
协作服务器(8)通过网络接入设备(6)获得客户端的数据，进行解包、解密和解压，获得此客户的操作类型和参数，与来自其它客户端操作，进行操作冲突检测和处理，处理后再打包、压缩和加密，再发送到互联网(7)；
c)、客户端B(2)的解包、解压和解密
客户端B(2)的处理器(5)通过网络接入设备(6)收到协作服务器(8)发来数据，进行解包、解压和解密，获得客户端A(1)的绘图操作类型和参数，在自己的绘图输出(4)设备上绘制出来；
d)、客户端A(1)的解包、解压和解密
客户端A(1)的处理器(5)通过网络接入设备(6)收到协作服务器(8)发来数据，进行解包、解压和解密，发现是自己产生的绘图操作，清除在绘图输出(4)设备上的临时绘制效果，根据同步处理后的绘图操作和参数，在绘图输出(4)设备上重新绘制图形；
所述的基于互联网的协作绘图方法的绘制(9)和编辑(10)方法的具体工作步骤是：
步骤1.捕捉鼠标消息(11)
步骤2.本地跟踪鼠标位置立即绘图(12)
若捕获的是绘图消息，本地跟踪鼠标位置立即绘图，即在某一图形绘制完成前实现动态拖曳绘图，目的是使用户立即可看到当前的绘制效果，但这只是一个临时的视图。最终形成的图形对象是由服务器同步整合之后得到的；
步骤3.构造图形对象或图形对象分片(13)
当收到绘图结束消息时，根据保存的鼠标位置信息，以及当前所选画笔、画刷信息构造图形对象，并把当前用户ID作为属性填入对象中，以区分不同用户创建的图形；
当绘制的图形数据量达到一定大小但是没有结束绘图，则形成一个图形对象分片，这样目的在于其他客户端可以实时获得绘制过程，而不是在图形绘制完毕才获得绘图效果；
步骤4.图形对象压缩加密(14)
对发送的数据进行压缩，减少网络传输量；同时对数据进行加密，保证数据的安全性；
步骤5.选择图形对象(15)
根据保存的鼠标位置信息形成一个选择范围，把在范围内的对象选择出来；
步骤6.选择编辑操作(16)
选择你要进行的编辑操作类型，如移动、复制、粘贴、删除等；与绘图类似，操作的结果立即在本地终端上显示出来，但是经过服务器同步整合之后才是最终的结果；
步骤7.封装成操作信息数据包，发送到服务器(17)
把本地产生的操作封装为操作数据包，操作数据包头描述了操作类型，操作产生者等操作概要信息；
步骤8.服务器接收各客户端的数据包，同步处理后转发到所有客户端(18)
服务器对收到的操作数据包进行解包，并进行操作冲突检测，如有冲突，进行操作转换，形成新的操作，并对操作排序，形成新的操作数据包，再发给所有客户端。通过冲突检测和操作转换保持了各客户端视图的一致性。比如，同时有多人绘制、进行编辑操作，如果不加以同步处理就会出现操作冲突，以及不一致现象、与意愿相违背；
步骤9.客户端接受服务器转发的操作数据包，按序触发相应的操作(19)
客户端对接收到的操作数据包进行解包，检查包头的序号字段；如果小于该序号的所有操作已在本地执行过，那么根据操作数据包头信息触发相应操作；反之，把此操作放入操作缓冲中，等待序号在此操作之前的所有操作到达并执行后才执行；
若是编辑操作转构建图形对象或图形对象分片(13)；
步骤10.对图形数据解密解压缩，重构图形对象或图形对象分片(20)
此步骤从操作数据包获取图形数据块，进行解密解压缩，重新构建图形对象或图形对象分片；
步骤11.图形绘制(21)
在客户端绘制图形对象或图形分片；
步骤12.合成图形对象分片，保存完整图形对象(22)
如果添加的是图形对象最后一个分片，那么把图形对象所有分片组合为一个完整的图形对象，并且保存到图形集合中去；
步骤13.根据操作类型，对指定的图形对象执行编辑操作(23)
从操作数据包头获得操作类型，启动相应操作，并从数据包中获得编辑内容作为参数传递相应操作。
Claims (5)
1、一种基于互联网的协作绘图装置，该装置有绘图输入、绘图输出、处理器、协作服务器及互联网硬件环境，其特征在于：协作绘图的客户端A(1)包括：绘图输入(3)、绘图输出(4)、处理器(5)及网络接入设备(6)模块组件构成；
协作绘图的客户端B(2)包括：绘图输入(3)、绘图输出(4)、处理器(5)及网络接入设备(6)模块组件构成；
互联网(7)包括：协作服务器(8)及网络接入设备(6)模块组件构成；
协作绘图的客户端A(1)与客户端B(2)之间有互联网(7)通讯联系。
2、根据权利要求1所述的基于互联网的协作绘图装置，其特征在于：所述的客户端A(1)和客户端B(2)的绘图输入(3)的输出端分别与绘图输出(4)和处理器(5)的输入端相连接，处理器(5)与网络接入设备(6)之间有双向输入、输出线相连接，网络接入设备(6)与互联网(7)之间有双向输入、输出线相连接，处理器(5)的输出端与绘图输出(4)的输入端相连接；
所述的互联网(7)与网络接入设备(6)之间有双向输入、输出线相连接，网络接入设备(6)与协作服务器(8)之间有双向输入、输出线相连接。
3、根据权利要求1所述的基于互联网的协作绘图装置，其特征在于：
所述的绘图输入(3)或为手写绘图板或为绘图仪或为触摸屏；
所述的绘图输出(4)或为显示器或为投影仪；
所述的处理器(5)或为PC机或为掌上电脑PDA；
所述的协作服务器(8)或为专门服务器或为PC机；
所述的网络接入设备(6)或为网卡或为调制解调器。
4、一种基于互联网的协作绘图方法，该方法是互联网环境下多用户的协作绘图，其特征在于：该方法通过绘制(9)和编辑(10)两部分完成；通过冲突检测和操作转换，完成封装的数据包发送到服务器，实现同步整合；通过客户端与服务器端的数据通信，采取了压缩并加密的方式，并在绘图结束前将已绘部分形成一个图形对象分片发送出去，实现系统的响应速度和数据的安全性；其具体工作步骤是：
a)、绘制图形、发送和图形构建
客户端A(1)在绘图输入(3)设备上绘制图形，在本地绘图输出(4)设备上显示绘制临时效果，然后把绘制图形发送到处理器(5)，进行操作消息打包、图形对象构建、图形分片、图形压缩和加密，然后再通过网络接入设备(6)把处理后的数据发送到互联网(7)；
b)、解包、解密、解压和再发送
协作服务器(8)通过网络接入设备(6)获得客户端的数据，进行解包、解密和解压，获得此客户的操作类型和参数，与来自其它客户端操作，进行操作冲突检测和处理，处理后再打包、压缩和加密，再发送到互联网(7)；
c)、客户端B(2)的解包、解压和解密
客户端B(2)的处理器(5)通过网络接入设备(6)收到协作服务器(8)发来数据，进行解包、解压和解密，获得客户端A(1)的绘图操作类型和参数，在自己的绘图输出(4)设备上绘制出来；
d)、客户端A(1)的解包、解压和解密
客户端A(1)的处理器(5)通过网络接入设备(6)收到协作服务器(8)发来数据，进行解包、解压和解密，发现是自己产生的绘图操作，清除在绘图输出(4)设备上的临时绘制效果，根据同步处理后的绘图操作和参数，在绘图输出(4)设备上重新绘制图形；
5、根据权利要求4所述的基于互联网的协作绘图方法，其特征在于：所述绘制(9)和编辑(10)方法的具体工作步骤是：
步骤1.捕捉鼠标消息(11)
步骤2.本地跟踪鼠标位置立即绘图(12)
若捕获的是绘图消息，本地跟踪鼠标位置立即绘图，在一图形绘制完成前实现动态拖曳绘图，其为一个临时的视图；
步骤3.构造图形对象或图形对象分片(13)
当收到绘图结束消息时，根据保存的鼠标位置信息，以及当前所选画笔、画刷信息构造图形对象，并把当前用户ID作为属性填入对象中，以区分不同用户创建的图形；
当绘制的图形数据量达到一定大小但是没有结束绘图，则形成一个图形对象分片；
步骤4.图形对象压缩加密(14)
对发送的数据进行压缩，同时对数据进行加密；
步骤5.选择图形对象(15)
根据保存的鼠标位置信息形成一个选择范围，把在范围内的对象选择出来；
步骤6.选择编辑操作(16)
选择移动、复制、粘贴、删除类型的编辑操作，操作的结果立即在本地终端上显示出来，并经过服务器同步整合后为最终结果；
步骤7.封装成操作信息数据包，发送到服务器(17)
把本地产生的操作封装为操作数据包；
步骤8.服务器接收各客户端的数据包，同步处理后转发到所
有客户端(18)
服务器对收到的操作数据包进行解包，并进行操作冲突检测，有冲突，进行操作转换，形成新的操作，并对操作排序，形成新的操作数据包，再发给所有客户端；
步骤9.客户端接受服务器转发的操作数据包，按序触发相应
的操作(19)
客户端对接收到的操作数据包进行解包，检查包头的序号字段；如果小于该序号的所有操作已在本地执行过，那么根据操作数据包头信息触发相应操作；反之，把此操作放入操作缓冲中，等待序号在此操作之前的所有操作到达并执行后才执行；
若是编辑操作转构建图形对象或图形对象分片(13)；
步骤10.对图形数据解密解压缩，重构图形对象或图形对象分片(20)
此步骤从操作数据包获取图形数据块，进行解密解压缩，重新构建图形对象或图形对象分片；
步骤11.图形绘制(21)
在客户端绘制图形对象或图形分片；
步骤12.合成图形对象分片，保存完整图形对象(22)
如果添加的是图形对象最后一个分片，那么把图形对象所有分片组合为一个完整的图形对象，并且保存到图形集合中去；
步骤13.根据操作类型，对指定的图形对象执行编辑操作(23)从操作数据包头获得操作类型，启动相应操作，并从数据包中获得编辑内容作为参数传递相应操作。
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| CN 200510023971 CN1658567A (zh) | 2005-02-21 | 2005-02-21 | 基于互联网的协作绘图方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| CN1658567A true CN1658567A (zh) | 2005-08-24 |
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Family Applications (1)
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| CN 200510023971 Pending CN1658567A (zh) | 2005-02-21 | 2005-02-21 | 基于互联网的协作绘图方法 |
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