【正文】 ture1D、Texture2D、Texture2DArray、Texture3D、TextureCubeMap和TextureRectangle分別用于表示一維紋理、二維紋理、二維紋理數(shù)組、三維紋理、立方圖紋理和矩形紋理。網(wǎng)絡(luò)化類（osg：：TessellationHints）直接繼承自osg：：Object基類，繼承關(guān)系如圖53所示osg：：TessellationHints類的主要作用是設(shè)置預(yù)定義幾何體對象的精細(xì)程度，精細(xì)程度越高，表示其細(xì)分越詳細(xì)，但對于不同的預(yù)定義幾何體對象它的作用是不一樣的，例如：Box（四棱柱）：網(wǎng)絡(luò)化類對于四棱柱沒有意義；Capsule（太空艙）：太空艙分3個(gè)部分，上下半球部分和圓柱側(cè)面部分，默認(rèn)圓柱側(cè)面被細(xì)分；Cone（圓錐）：直接細(xì)分；Cylinder（柱體）：直接細(xì)分；Sphere（球）：直接細(xì)分。常用的內(nèi)嵌幾何體包括osg：：Box（正方體）， osg：：Capsule（太空艙），osg：：Cone（椎體），osg：：Cylinder（柱體），osg：：HeightField（高度圖），osg：：InfinitePlane（無限平面），osg：：Sphere（球體），osg：：TriangleMesh（三角片）。PrimitiveSet類按照與OpenGL相似的方式，定義了10種圖元類型，用于構(gòu)成任意復(fù)雜程度的，由點(diǎn)、線以及多邊形面片組成的物體。除此之外，我們還需要考慮頂點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)與其他屬性數(shù)組內(nèi)容不匹配的問題，如何將頂點(diǎn)與屬性相關(guān)聯(lián)，或者說，如何將他們“綁定”在一起，這也是不可忽視的一個(gè)問題，但是Geometry類提供了完整的對于頂點(diǎn)數(shù)組、圖元構(gòu)建和屬性綁定的操作接口。 總結(jié) 根據(jù)上面的方法和順序，我們總結(jié)一下本設(shè)計(jì)進(jìn)行三維虛擬儀表三維模型設(shè)計(jì)的流程圖，如圖42所示。 刻度表 在上一節(jié)中，我們已經(jīng)建立好了一個(gè)扁平的長方體平板三維模型，在此基礎(chǔ)上，我們要建立刻度表的模型，因?yàn)檫@本身就是在三維場景中，所以只需在長方體平板上生成一個(gè)刻度表就行了，就好像一張紙貼在了墻上，墻動(dòng)，紙也會(huì)跟著動(dòng)。圖41 三維虛擬儀表組成圖 背景模板 在建立三維虛擬儀表模型前，要為其建立一個(gè)三維的背景模板模型，就像是現(xiàn)實(shí)生活中儀表的一種載體，如鐘表，它就是將表鑲嵌在一個(gè)長方形或者其它形狀物體的內(nèi)側(cè)，所以要將儀表鑲嵌或者貼在這個(gè)載體上。在開發(fā)工具使用上，要求使用Visual Studio 2008或者QT。圖31 實(shí)際儀表圖 語言和工具要求任務(wù)書要求設(shè)計(jì)利用開源圖形開發(fā)工具OpenSceneGraph的場景管理功能、更新回調(diào)機(jī)制、幀緩存對象技術(shù)，實(shí)現(xiàn)模型加載、儀表圖形繪制。在確定坐標(biāo)系的時(shí)候，我們可以以整個(gè)場景的中心為原點(diǎn)，然后以這個(gè)原點(diǎn)中心繪制三維虛擬儀表的背景模板，這里我們將這個(gè)背景模板設(shè)置為一個(gè)扁平的長方體平板。這類儀表可于速度儀表，即顯示速度，也可以用于高度儀表，即顯示高度等等。 一般儀表的構(gòu)件和功能 現(xiàn)實(shí)生活中，一般儀表的構(gòu)建根據(jù)功能的不同，構(gòu)件也不盡相同，如玻璃溫度計(jì)和時(shí)鐘表。圖210 依賴庫配置示意圖到這里我們的環(huán)境就配置完成了。都配置好之后我們可以進(jìn)入Windows控制臺下輸入osgViewer （代表當(dāng)前的路徑），如果可顯示如圖27所示效果，則說明配置成功了。最后我們要增加環(huán)境變量OSG_NOTIFY_LEVEL，變量值為“WARN”。圖22 OPENSCENEGRAPH_VERSION環(huán)境變量示意圖之后要增加變量OSGDIR，其值是OpenSceneGraph所安裝的目錄，如圖23所示,圖中“D:\Study\OpenSceneGraph”是我所安裝OpenSceneGraph的目錄。 開發(fā)環(huán)境的配置本課題主要使用三維渲染引擎OpenSceneGraph和Microsoft Visual Studio 2008進(jìn)行開發(fā)，所以我們要預(yù)先對環(huán)境進(jìn)行配置。 C++語言簡介C++語言是一種面向?qū)ο蟮某绦蜷_發(fā)語言，它是基于C語言發(fā)展起來的。連接器：連接器和編譯器一起根據(jù)源代碼產(chǎn)生各種模塊，從作為C++組成部分提供的程序庫中添加所需要的代碼模塊，并把各個(gè)模塊整合成一個(gè)可執(zhí)行的整體，還能檢測并報(bào)告程序缺少的組成部分，或引用不存在的庫組件等錯(cuò)誤。編譯器：編譯器的功能是將源代碼轉(zhuǎn)換為目標(biāo)代碼，并且檢測和報(bào)告編譯過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤。Microsoft Visual Studio 2008的系統(tǒng)組件包括：編輯器、編譯器、連接器、庫。使用Visual Studio 2008可以高效的開發(fā)Windows應(yīng)用。 開發(fā)工具VS2008本次課程設(shè)計(jì)采用的是OpenSceneGraph，類似于C++，而Microsoft Visual Studio 2008使用的正是C++語言，所以我們選擇用Microsoft Visual Studio 2008即VS2008作為我們的開發(fā)工具。OpenSceneGraph為開源引擎，發(fā)布和使用基于OpenSceneGraph開發(fā)的軟件是不需要支付許可費(fèi)用的；基于OpenSceneGraph開發(fā)的程序也不需要再次開放自身的源代碼，不存在侵犯軟件專利的可能。基于場景圖形的擴(kuò)展思想，OpenSceneGraph具有強(qiáng)大的可擴(kuò)展能性，包括各種類型的擴(kuò)展節(jié)點(diǎn)（NodeKits，節(jié)點(diǎn)工具箱）、擴(kuò)展回調(diào)、擴(kuò)展渲染屬性、擴(kuò)展交互事件處理器等，為用戶的程序開發(fā)提供了靈活的支持能力。開發(fā)者可以將自己的中心放在與各種場景對象的交互方法上和三維程序開發(fā)的實(shí)質(zhì)性內(nèi)容上，而不必過多的關(guān)注底層的代碼。OpenSceneGraph的源代碼是公開的，它的用戶許可方式為被修改過的GNU寬通用公共許可證（GNU Leaser General Public License, LGPL）。OpenSceneGraph憑借其強(qiáng)大的功能，開發(fā)成果移植性強(qiáng)且具有完善的開發(fā)模式受到了業(yè)界人士的普遍好評。在封裝的基礎(chǔ)上，建立了一個(gè)面向?qū)ο蟮目蚣?，使編程者們可以擺脫底層的繁瑣而又復(fù)雜的建模，更有利于應(yīng)用程序的開發(fā)和管理。 基于OpenSceneGraph程序開發(fā)背景和環(huán)境介紹 基于OpenSceneGraph程序開發(fā)背景由于該課要設(shè)計(jì)是要設(shè)計(jì)三維場景中的三維虛擬儀表，并構(gòu)建儀表的三維模型，根據(jù)儀表驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)在三維場景中的儀表動(dòng)態(tài)展示。（4）Agilent VEE：它是一種用于儀表優(yōu)化控制的圖形語言。 （2）LabWindows/CVI：它的功能大致與LabVIEW接近，都是統(tǒng)一個(gè)公司研制開發(fā)的，不同的地方時(shí)它是以ANSIC為核心，可以用C語言對虛擬儀表進(jìn)行編程。在這種背景之下，20世紀(jì)80年代美國國家儀器公司提出了虛擬儀器的概念。第1章 緒論，主要介紹什么是三維虛擬仿真技術(shù)，它的應(yīng)用行業(yè)，國內(nèi)研究現(xiàn)狀以及它與三維虛擬儀表之間的關(guān)系，還有論文的主要內(nèi)容及章節(jié)安排。我們期待著有朝一日，三維虛擬仿真技術(shù)能對多維信息處理，并成為人進(jìn)行思維和創(chuàng)造的助手和對人們已有的概念進(jìn)行深化和獲取新概念的有力的工具。它的研究內(nèi)容涉及到人工智能、計(jì)算機(jī)科學(xué)、電子學(xué)、傳感器、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、智能控制、心里學(xué)等等。在緊跟國際新技術(shù)的同時(shí)，國內(nèi)一些重點(diǎn)院校，已積極投入到了這一領(lǐng)域的研究工作。他們還在研究虛擬現(xiàn)實(shí)中的手勢識別，已經(jīng)開發(fā)了一套神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)姿勢識別系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以識別姿勢，也可以識別表示詞的信號語言。東京大學(xué)廣瀨研究室重點(diǎn)研究虛擬現(xiàn)實(shí)的可視化問題。日本國際工業(yè)和商業(yè)部產(chǎn)品科學(xué)研究院開發(fā)了一種采用X、Y 記錄器的受力反饋裝置。另外在虛擬現(xiàn)實(shí)的游戲方面的研究也做了很多工作。二是進(jìn)行單兵模擬訓(xùn)練。華盛頓大學(xué)華盛頓技術(shù)中心的人機(jī)界面技術(shù)實(shí)驗(yàn)室（HIT Lab）將三維虛擬仿真技術(shù)研究引入了教育、設(shè)計(jì)、娛樂和制造領(lǐng)域。Loma Linda大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的David Warner博士和他的研究小組成功地將計(jì)算機(jī)圖形及三維虛擬仿真技術(shù)的設(shè)備用于探討與神經(jīng)疾病相關(guān)的問題，首創(chuàng)了三維虛擬仿真技術(shù)兒科治療法?，F(xiàn)在正致力于一個(gè)叫“虛擬行星探索”的試驗(yàn)計(jì)劃。美國宇航局的Ames實(shí)驗(yàn)室：將數(shù)據(jù)手套工程化，使其成為可用性較高的產(chǎn)品。（3） 交通：道路橋梁規(guī)劃設(shè)計(jì)、城市交通仿真、鐵道系統(tǒng)仿真等（4） 消防：消防演練、環(huán)境熟悉、模擬事故等（5） 軍事：數(shù)字沙盤、虛擬戰(zhàn)場等（6） 設(shè)計(jì)：設(shè)計(jì)效果展示等（7） Cg行業(yè)：互動(dòng)廣告、三維產(chǎn)品展示等（8） 工業(yè)：工程仿真、設(shè)備管理、虛擬生產(chǎn)線、高危生產(chǎn)等（9） 文物保護(hù)：古跡復(fù)原、虛擬漫游等（10） 娛樂：三維PC游戲、模擬器游戲等（11） 地理：氣候、植被、水利模擬等（12） 教育：立體幾何教學(xué)、物理化學(xué)課件模擬等 三維虛擬仿真技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀三維虛擬仿真技術(shù)一經(jīng)應(yīng)用，就向人們展示了誘人的前景，因此世界各國特別是發(fā)達(dá)國家進(jìn)行了廣泛的研究，并且取得了矚目的成果。房產(chǎn)模型品質(zhì)的高低直接影響潛在客戶的購買欲望。最后，還有一點(diǎn)也是很重要的，就是三維數(shù)據(jù)庫的概念，傳統(tǒng)的三維效果圖對于一個(gè)城市的整體規(guī)劃來說過于局限，簡單的對于一個(gè)街區(qū)來說，一個(gè)大城市，一條街少則幾公里，大則十幾公里，那么沿街將會(huì)有多少建筑物？成百上千，靠一張張的效果圖顯然是不行的，我們無法把握街區(qū)的總體效果，更談不上管理了。三維虛擬場景中三維虛擬儀表程序設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目 錄摘 要 IVAbstract V第1章 緒論 1 什么是三維虛擬仿真 1 三維虛擬仿真應(yīng)用行業(yè) 1 三維虛擬仿真技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2 美國研究現(xiàn)狀 2 日本的研究狀況 3 我國三維虛擬仿真技術(shù)的研究現(xiàn)狀 4 三維虛擬仿真技術(shù)對儀表的仿真 4 三維虛擬仿真技術(shù)與三維虛擬儀表 5 論文章節(jié)安排 5第2章 三維虛擬儀表的相關(guān)知識 6 三維虛擬儀表的發(fā)展史 6 常見三維虛擬儀表開發(fā)系統(tǒng) 6 本文所采用的語言和工具 6 常用開發(fā)虛擬儀表的語言和工具 6 本文選擇的語言和工具 6 基于OpenSceneGraph程序開發(fā)背景和環(huán)境介紹 7 基于OpenSceneGraph程序開發(fā)背景 7 開發(fā)工具VS2008 9 C++語言簡介 9 開發(fā)環(huán)境的配置 10 本章小結(jié) 13第3章 需求分析 15 三維虛擬儀表分析 15 一般儀表類型 15 一般儀表的構(gòu)件和功能 15 三維虛擬儀表的分析設(shè)計(jì) 15 三維虛擬儀表的三維模型 15 語言和工具要求 16第4章 概要設(shè)計(jì) 17 三維虛擬儀表的組成 17 背景模板 17 刻度表 17 坐標(biāo)系 18 總結(jié) 18第5章 詳細(xì)設(shè)計(jì) 19 osg如何繪制基本幾何圖元 19 構(gòu)建幾何圖元框架和顏色設(shè)置 19 設(shè)置圖元紋理 23 三維虛擬儀表的繪制 27 三維虛擬儀表背景模板的繪制 27 三維虛擬儀表刻度表的繪制 32 坐標(biāo)系的繪制 38 文字和數(shù)字標(biāo)簽的繪制 39 三維虛擬儀表功能實(shí)現(xiàn) 44 刻度表指針轉(zhuǎn)動(dòng)功能實(shí)現(xiàn) 44 坐標(biāo)系曲線圖繪制功能實(shí)現(xiàn) 44 數(shù)據(jù)數(shù)字顯示功能的實(shí)現(xiàn) 45 本章小結(jié) 45結(jié)論 46致 謝 47參考文獻(xiàn) 48第1章 緒論 什么是三維虛擬仿真三維虛擬仿真技術(shù)是一種基于可計(jì)算信息的沉浸式交互環(huán)境，具體地說，就是采用以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的現(xiàn)代高科技手段生成逼真的視、聽一體化的特定范圍的虛擬環(huán)境，用戶借助必要的設(shè)備（鼠標(biāo)、方向盤等外部配件）以自然的方式與虛擬環(huán)境中的對象進(jìn)行交互作用、相互影響，從而產(chǎn)生親臨等同真實(shí)環(huán)境的感受和體驗(yàn)。在目前通用的三維技術(shù)中，三維虛擬仿真無疑又是一個(gè)極具優(yōu)勢的應(yīng)用技術(shù)，在規(guī)劃應(yīng)用中已成為規(guī)劃師的理想選擇。 其次，我們所關(guān)心的問題是，我們對重點(diǎn)建筑的立面改造或一些新建筑的裝修，行道樹種的種植或選擇，街燈的樣式選擇，綠地文化景觀的設(shè)計(jì)和布置等都可以實(shí)時(shí)地交互進(jìn)行，更改和替換的過程與結(jié)果展示時(shí)間是分鐘級的而不是天或幾天的概念，也許這是建筑規(guī)劃師們的夢寐以求的，如右圖就是同一建筑物的兩種方案，我們可以隨意切換，來比較各自的效果，然后選擇最佳的設(shè)計(jì)方案，這也是三維仿真技術(shù)優(yōu)勢的重要體現(xiàn)。（2） 房產(chǎn)：小區(qū)環(huán)境展示、虛擬樣板房、地板\瓷磚\涂料效果虛擬等作為一家專業(yè)的模型設(shè)計(jì)公司，在經(jīng)歷了多年的房產(chǎn)交易會(huì)后感覺到現(xiàn)有的房產(chǎn)模型制作軟硬件檔次不高、缺乏亮點(diǎn)，千篇一律，從模型上根本無法將精品樓盤和變通樓盤很好的區(qū)分開，使客戶在選房看房時(shí)多少有點(diǎn)疑慮?？蓪⑷S虛擬仿真系統(tǒng)刻成光盤，在大型房產(chǎn)交易會(huì)上分發(fā)給有意向的目標(biāo)客戶使客戶能隨時(shí)隨地的全面了解房產(chǎn)信息。目前美國在該領(lǐng)域的基礎(chǔ)研究主要集中在感知、用戶界面、后臺軟件和硬件等方面。對哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的仿真。他們主要研究分子建模、航空駕駛、外殼手術(shù)仿真、建筑仿真等。1991年后，SRI進(jìn)行了利用三維虛擬仿真技術(shù)對軍用飛機(jī)或車輛駕駛的訓(xùn)練研究，試圖通過仿真來減少飛行事故。從90 年代初起，美國率先將虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)用于軍事領(lǐng)域，主要用于以下四個(gè)方面：一是虛擬戰(zhàn)場環(huán)境。 日本的研究狀況 在當(dāng)前實(shí)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的研究與開發(fā)中日本是居于領(lǐng)先地位的國家之一，主要致力于建立大規(guī)模三維虛擬仿真技術(shù)知識庫的研究。京都的先進(jìn)電子通信研究所（ATR）正在開發(fā)一套系統(tǒng)，它能用圖像處理來識別手勢和面部表情，并把它們作為系統(tǒng)輸入。東京大學(xué)原島研究室開展了 3 項(xiàng)研究：人類面都表情特征的提取、三維結(jié)構(gòu)的判定和三維形狀的表示、動(dòng)態(tài)圖像的提取。富士通實(shí)驗(yàn)室有限公司正在研究虛擬生物與三維虛擬仿真環(huán)境的相互作用。九五規(guī)劃、國家自然科學(xué)基金委、國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃等都把三維虛擬仿真技術(shù)列入了研究項(xiàng)目。 三維虛擬仿真技術(shù)對儀表的仿真 三維虛擬仿真技術(shù)室許多相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域交叉、集成的產(chǎn)物。只有當(dāng)真正開始涉及并找到對這些問題的技術(shù)實(shí)現(xiàn)途徑時(shí)，人和信息處理系統(tǒng)間的隔閡才有可能被徹底的克服。 論文章節(jié)安排論文共分 5 章。第2章 三維虛擬儀表的相關(guān)知識 三維虛擬儀表的發(fā)展史現(xiàn)代儀器儀表技術(shù)室計(jì)算機(jī)技術(shù)和多重基礎(chǔ)學(xué)科今夕結(jié)合的產(chǎn)物，伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展