【正文】 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。據(jù)世界權(quán)威的現(xiàn)代仿真網(wǎng)站的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，OSG在世界仿真軟件市場的占有率已超過51%，如圖21所示。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。OpenSceneGraph提供了Windows、IRix、Solaris、HPUX、UNIX、Linux、 Macosx、AIX和FreeBSD系統(tǒng)的移植能力，基于OpenSceneGraph開發(fā)的程序只要經(jīng)過一次編寫就可以編譯運(yùn)行在這些平臺上，不需要關(guān)心更多的代碼移植的細(xì)節(jié)?；趫鼍皥D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。OpenSceneGraph經(jīng)歷了很多開發(fā)成員的反復(fù)檢查、檢測和完善，其核心代碼支持多種場景的裁減技術(shù)（Culling）、渲染狀態(tài)排序（State Sort）、細(xì)節(jié)層次節(jié)點(diǎn)（LOD）、顯示列表、頂點(diǎn)數(shù)組、VBO（Vertex Buffer Object）、FBO（Frame Buffer Object）、PBO（Pixel Buffer Object）、OpenGL著色語言等；以及粒子系統(tǒng)，文字顯示，陰影系統(tǒng)，雨、火焰、煙霧、雪等特效模擬，多線程渲染、場景的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)等各種機(jī)制。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場景圖形內(nèi)核中幾乎封裝了OpenGL全部的底層接口。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）。目前已經(jīng)有很多基于OpenSceneGraph的應(yīng)用去的了成功，如3DVRI、Delta3D、osgPlanet、Remo3D、交通工具仿真系統(tǒng)、虛擬地形系統(tǒng)等等，效果不遜于商業(yè)視景渲染軟件。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。另外OpenSceneGraph還提供了很過有用的工具包以便于更加效率的程序開發(fā)。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。此外，OpenSceneGraph是一個(gè)開源的并且高性能的三維圖形渲染引擎，基于修改過的LGPL協(xié)議（OSGPL）免費(fèi)發(fā)布，廣泛用于游戲、視覺的仿真、虛擬現(xiàn)實(shí)、科學(xué)可視化和建模等領(lǐng)域的應(yīng)用。 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。studio， IPS編程技術(shù)等。（4）Agilent VEE：它是一種用于儀表優(yōu)化控制的圖形語言。（3）Visual C++和Visual Basic：Visual C++是一種比較復(fù)雜，非專業(yè)人員不易掌握的語言，所以在虛擬儀表設(shè)計(jì)中使用甚少。 （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。美國是儀器的誕生地，也是全球最大的虛擬儀器制造國，并且發(fā)展迅速，這些產(chǎn)品在國際市場上擁有很強(qiáng)的競爭力，占據(jù)了很大一份市場。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3章 基于三維虛擬儀表的需求分析第4章 主要介紹三維虛擬儀表的概要設(shè)計(jì)第5章 主要介紹三維虛擬儀表的詳細(xì)設(shè)計(jì)，其中包括刻度表指針旋轉(zhuǎn)、坐標(biāo)系曲線圖的繪制等具體功能的實(shí)現(xiàn)。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。 而三維虛擬儀表則是通過三維虛擬仿真技術(shù)通過開發(fā)工具開發(fā)出來的一件被廣泛使用的一類產(chǎn)品。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?？陀^而論，目前三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)所取得的成就，絕大部分還僅僅限于擴(kuò)展了計(jì)算機(jī)的接口能力，僅僅是剛剛開始涉及到人的感知系統(tǒng)和肌肉系統(tǒng)與計(jì)算機(jī)結(jié)合作用問題，還根本未涉及“人在實(shí)踐中得到的感覺信息是怎樣在人的大腦中存儲加工處理為人對客觀世界的認(rèn)識”這一重要過程。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。該中心的成立，對發(fā)揮學(xué)校電子信息工程學(xué)院等其他院系和研究所在虛擬現(xiàn)實(shí)、虛擬仿真與虛擬制造等方面的研究優(yōu)勢將具有積極作用。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。根據(jù)我國的國情，制定了開展三維虛擬仿真技術(shù)的研究。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。筑波大學(xué)研究一些力反饋顯示方法，開發(fā)了九自由度的觸覺輸入器，虛擬行走原型系統(tǒng)。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。該系統(tǒng)可以使用戶控制遠(yuǎn)程攝像系統(tǒng)和一個(gè)模擬人手的隨動(dòng)機(jī)械人手臂。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。NEC 公司開發(fā)了一種虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)，它能讓操作者都使用“代用手”去處理三維CAD 中的形體模型，該系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)手套把對模型的處理與操作者手的運(yùn)動(dòng)聯(lián)系起來。另外在虛擬現(xiàn)實(shí)的游戲方面的研究也做了很多工作。四是進(jìn)行指揮員訓(xùn)練。二是進(jìn)行單兵模擬訓(xùn)練。喬治梅森大學(xué)研制出一套在動(dòng)態(tài)虛擬環(huán)境中的流體實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)。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。SRI研究中心建立了“視覺感知計(jì)劃”，研究現(xiàn)有三維虛擬仿真記住的進(jìn)一步發(fā)展。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。北卡羅來納大學(xué)的計(jì)算機(jī)系是進(jìn)行三維虛擬仿真技術(shù)研究最早最著名的大學(xué)?，F(xiàn)在正致力于一個(gè)叫“虛擬行星探索”的試驗(yàn)計(jì)劃。大量運(yùn)用了面向座艙的飛行模擬技術(shù)。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。 美國研究現(xiàn)狀美國是三維虛擬仿真技術(shù)的發(fā)源地，美國的三維虛擬仿真的研究技術(shù)水平基本上就代表了國際三維虛擬仿真發(fā)展的水平。（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。經(jīng)過本公司技術(shù)人員長期的設(shè)計(jì)構(gòu)思，針對樓盤的戶型、不同的裝修風(fēng)格、陽臺景觀、日照等因素制作成多媒體模型控制系統(tǒng)，通過三維虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行交互式的展示，當(dāng)客戶查看某一戶型時(shí),可以提供幾種不同的裝修方案給客戶瀏覽，給顧客一種身臨其境的感覺。房產(chǎn)模型品質(zhì)的高低直接影響潛在客戶的購買欲望。而三維仿真技術(shù)卻能夠支撐這種大數(shù)據(jù)量的三維圖形數(shù)據(jù)庫，管理好相應(yīng)的項(xiàng)目，協(xié)調(diào)圖形數(shù)據(jù)同圖形可視化硬件之間的關(guān)系，使系統(tǒng)能保證在數(shù)據(jù)量不斷擴(kuò)展的情況下不會產(chǎn)生系統(tǒng)性能的下降，滿足我們現(xiàn)時(shí)的各種規(guī)劃要求。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。三維仿真技術(shù)卻可以讓我們能隨意在三維的數(shù)字化城市里沿著街道行走，在觀察兩邊建筑的同時(shí)，隨意停留下來對重點(diǎn)規(guī)劃地段進(jìn)行各種規(guī)劃方案的探討,我們可以實(shí)時(shí)地可交互地從各種視角，從各種高度來觀察這一新古典主義風(fēng)格的建筑，以及他同周邊環(huán)境的關(guān)系。 三維虛擬仿真應(yīng)用行業(yè)三維虛擬仿真技術(shù)主要可應(yīng)用的行業(yè)有：（1） 建筑：城市規(guī)劃、道路橋梁建設(shè)、場館展示等隨著計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)的不斷發(fā)展，人們在不斷地嘗試和找尋各種適合建筑業(yè)的三維圖形技術(shù)，正因?yàn)樗绕矫鎴D更直觀，在很多場合更能說明問題，比如建筑、文化設(shè)施的合理性，以及各種周邊綜合環(huán)境的考慮等方面都比平面數(shù)據(jù)更有說服力。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)。主要優(yōu)勢表現(xiàn)為：不受場地限制；表現(xiàn)效果更為優(yōu)美、逼真，具有很強(qiáng)的交互性，走進(jìn)三維虛擬仿真中的虛擬環(huán)境，恰如身臨其境。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。傳統(tǒng)的三維動(dòng)畫技術(shù)對于實(shí)際的規(guī)劃而言并不是很理想，如規(guī)劃師想換個(gè)視覺角度或者換個(gè)高度來觀察具體的規(guī)劃成果，動(dòng)畫就不能滿足這個(gè)簡單的要求。 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)。傳統(tǒng)的三維動(dòng)畫的制作，也是無法勝任這種大數(shù)據(jù)量的制作任務(wù)的。（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。而傳統(tǒng)的房產(chǎn)模型只能體現(xiàn)位置、綠化、層數(shù)等表面事物，根本回答不了客戶心中的一萬個(gè)問號。可將三維虛擬仿真系統(tǒng)刻成光盤，在大型房產(chǎn)交易會上分發(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。下面主要介紹美國和日本研究現(xiàn)狀。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。在約翰遜空間中心完成空間站操縱的實(shí)時(shí)仿真。對哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的仿真?，F(xiàn)在NASA已經(jīng)建立了航空、衛(wèi)星維護(hù)三維虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)，空間站三維虛擬仿真訓(xùn)練系統(tǒng)，并且已經(jīng)建立了可供全國使用的三維虛擬仿真教育系統(tǒng)。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。麻省理工學(xué)院（MIT）是研究人工智能、機(jī)器人和計(jì)算機(jī)圖形學(xué)及動(dòng)畫的先鋒，這些技術(shù)都是三維虛擬仿真技術(shù)的基礎(chǔ)，1985年MIT成立了媒體實(shí)驗(yàn)室，進(jìn)行虛擬環(huán)境的正規(guī)研究。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。伊利諾斯州立大學(xué)研制出在車輛設(shè)計(jì)中支持遠(yuǎn)程協(xié)作的分布式VR 系統(tǒng)。從