基于OpenGL的视点跟踪与系统实现-论文.pdf

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1、北京石油化工学院学报第22卷第2期Vo1．22NO．2JournalofBeijingInstituteof2014年6月Jun．2014Petro—chemicalTechnology基于OpenGL的视点跟踪与系统实现王玉，徐华，杨欢(1．北京化工大学信息科学与技术学院，北京100029；2．北京石油化工学院信息工程学院，北京102617)摘要：视点跟踪是实现虚拟漫游的关键技术，OpenGL图形库中的视点变换函数并不能满足精确的视点跟踪要求。基于OpenGL的视点跟踪技术，设计了复杂狭窄空间三维自动漫游系统，通过在跟踪模式下视点的

2、自由变换，解决漫游过程中Y方向上的场景翻转问题。以三维管道为例，应用结果表明，在T形转弯处使用旋转方式，在弧形转弯处使用插值方式，漫游画面连续、真实，沉浸感较好。关键词：虚拟漫游；OpenGL；狭窄空间；视点跟踪；三维管道中图分类号：TP391．9文献标志码：A虚拟现实(VirtualReality)技术是近年来校园、山地等室外开阔地面，在空中或者立体的备受关注的一门综合性信息技术，而虚拟漫游漫游大多是交互式的漫游。在复杂狭窄立体空系统就是虚拟现实技术的一个重要应用，虚拟间中(例如三维管道内部)，给定路径的自动漫漫游系统的实现主要基于

3、视点控制技术口]。虚游研究很少。笔者以现有的图形学算法为基拟三维漫游是虚拟现实技术最重要的研究方向础，基于OpenGL三维图形库，利用3DSMax之一，具有良好的实时性、沉浸感和交互性。目建立模型，在VisualStudio环境下实现复杂狭前，虚拟三维漫游技术以其特有的优势被广泛窄空间漫游可视化的过程，漫游主要采用第一地运用于房地产、军事、医学、游戏、地理信息系人称视角进行视点跟踪，主要解决在垂直方向统等领域。上的视点变换和在漫游过程中遇到的转弯在场景中实现漫游主要通过对视点的控问题。制，现有的视点控制算法主要有视点切换、环绕1系统设

4、计给定点观察、第一人称视角等。视点主要有前进、后退、左移、右移、左转、右转、上升、下降、上基于OpenGL的视点跟踪三维自动漫游仰、下俯共1O个基本运动方式，通过改变视点系统的总体设计简图如图1所示，由三维场景位置、视线方向以及对模型的适当控制，就可以构建和三维场景自动漫游2部分组成。实现视点的上述运动，也就是最基本的视点变=3DSMax建模换。通过基本的视点变换可以实现多种视点变维／／视场／．，、⋯．换模式，主要有跟踪模式、级联模式、模拟模式点景跟构＼以及混合模式等，常用的虚拟场景漫游主要采踪建＼OpenGb~景三_。——用跟踪模式

5、进行视点变换，漫游时模拟一个相维—自读取漫游路径维／动机沿着一定路线运动，漫游视点就设置在相机，漫＼景游镜头上]。系自统动＼＼1大部分虚拟漫游的模型都是在房屋内或者漫沿给定路径自动漫游舫收稿13期：2013-10一i0图1系统整体设计简图基金项目：北京市自然科学基金资助项目(4142015)。作者简介：王玉(199O)，女，硕士研究生，研究方向为计系统构建三维场景的过程为：首先采用算机图形学，E—mail：wangyubuct@163．corn。3DSMax建模软件进行建模，模型可以生成多第2期王玉等．基于OpenGL的视点跟踪与系统

6、实现21种文件格式，笔者将模型导出为．3DS文件格×(2一y1)式。将3DS文件内容读人到OpenGL场景中进行重新绘制[5]，为了便于观察，可以利用OpenGL提供的光源为场景添加光照处理，也可以为模型设置材质或者进行纹理映射。兰二兰系统实现自动漫游的过程为：首先将要漫~／(x2一z1)+(2一y1)+(2一z1)游的场景设计好漫游路径，并将路径点的数量、(4)坐标等信息保存到．txt文件中，将漫游路径读同理可求得后面的所有插值点，并将插值取到内存。当给定的路径点数量较少时，为了后的路径坐标保存在pPathIn[]中。保证漫游画面的

7、连续性，对路径点进行插值，在2．3沿给定路径自动漫游直线和弯道部分增加适当的路径点。最后通过获得设计好的漫游路径三维坐标之后，使合理的视点变换，并且视不同情况处理转弯部用键盘响应函数实现“M”键按下时沿着给定路分，最终实现沿给定路径自动漫游。径自动进行漫游。笔者主要研究狭窄空间中沿给定路径自动2．3．1三维视点变换漫游，主要通过视点变换来实现，场景的构建以OpenGL核心库提供了视点变换函数glu—及设置不再赘述，下面主要介绍三维场景自动LookAt，该函数的作用是改变OpenGI中的视z漫游的实现。点参数，通过改变视点的位置、视点的

8、观察方向—等参数，就可以改变视景中的物体相对于观察z2三维场景自动漫游的实现者的位置。保持视线由视点指向观察点，然后2．1读+取漫游路径不断更新视点的位置，就可以实现场景的漫游系统采用自动漫游的方式实现三维场景可效果[。