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基于OpenSceneGraph的三维虚拟城市的研究与应用

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基于OpenSceneGraph的三维虚拟城市的研究与应用

作者：刘培军南京邮电大学

学位级别：硕士

近些年,随着我国城市化的迅猛发展,利用计算机技术实现三维城市可视化系统已经成为了城市规划建设的重要手段。通过对城市各方面信息数据如建筑、交通、环境绿化等的采集,然后使用计算机技术构建出逼真的3D模型,可以通过该系统实现对模... 详细信息

近些年,随着我国城市化的迅猛发展,利用计算机技术实现三维城市可视化系统已经成为了城市规划建设的重要手段。通过对城市各方面信息数据如建筑、交通、环境绿化等的采集,然后使用计算机技术构建出逼真的3D模型,可以通过该系统实现对模型的操作、绘制等一系列功能,便于更加直观的了解分析城市现状。本文研究了OpenSceneGraph开源三维渲染引擎中的主要技术原理。该引擎支持跨平台,可以实现图形应用程序的快速开发。并对该渲染引擎进行了源代码的分析,有利于快速设计实现基于OSG的三维虚拟城市系统。本文首先阐述了OSG的发展概况、体系结构以及数据组织所用的场景图技术。其次介绍了OSG开发的一些基础数据结构和机制实现,从而更深层次的理解源代码。然后构建基于OSG的简单系统,对各模块源码进行了研究分析,包括文件读取流程、插件机制、在Win32操作系统下的消息响应过程和其他次要功能,从而为结合MFC框架的系统开发奠定了基础。最后基于本文的理论技术和对源码的分析研究,构建完善了基于OSG的三维虚拟城市系统,实现了场景的模型编辑、多视角观察、自定义漫游器、天空盒和环境模拟等其他功能。

关键词：虚拟城市 OpenSceneGraph 场景图文件读取消息响应

基于OpenSceneGraph的虚拟校园系统的设计与实现

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基于OpenSceneGraph的虚拟校园系统的设计与实现

作者：祝新霞南京邮电大学

学位级别：硕士

伴随科学技术飞速发展,虚拟现实技术(VR)和人工智能(AI)已经成为信息科技领域研究和应用的热门方向。VR技术利用计算机构建出一个与现实环境十分逼真的虚拟环境,给人以感同身受的用户体验。虚拟校园系统是VR技术应用的一个重要方面,对... 详细信息

伴随科学技术飞速发展,虚拟现实技术(VR)和人工智能(AI)已经成为信息科技领域研究和应用的热门方向。VR技术利用计算机构建出一个与现实环境十分逼真的虚拟环境,给人以感同身受的用户体验。虚拟校园系统是VR技术应用的一个重要方面,对虚拟校园系统的研究可以帮助学校向大众更加生动形象地宣传和推广学校的形象。本文研究了基于OpenSceneGraph(以下简称OSG)三维图形引擎设计与实现三维虚拟校园系统。首先研究了课题的背景和国内外现状,通过与其他三维开发引擎的对比,得出采用OSG作为虚拟校园系统开发的优势,确定论文研究的方向。然后对OSG中的数据结构和渲染机制理论以及源码结构进行了分析总结,为结合MFC框架的系统开发奠定了理论基础。紧接着剖析OSG的坐标变换原理,根据原理可在MFC界面下对3D图形坐标进行修改。针对OSG与MFC结合时重复处理消息响应,而造成CPU资源浪费的现象,本系统进行了改进。将消息响应函数直接作用于MFC框架,并且简化系统窗口,提高了代码的可读性,缩短了事件响应的时间。最后利用VS2010开发工具和C++语言,实现了一个基于OSG的虚拟校园系统。本系统界面设计了自定义的菜单栏、工具栏和对话框等操作工具,可以实现场景模型编辑、视图查看和天气系统等功能。另外,还着重实现了借助计算机外部设备进行多种控制方式的漫游,以增强虚拟校园系统漫游的体验。

关键词： OpenSceneGraph 数据结构与渲染机制矩阵变换场景漫游

基于OpenSceneGraph的大场景三维浏览系统设计与实现

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矿山测量 2019年第2期47卷 116-119页

作者：洪洲徐颖张正鹏铁岭市测绘管理办公室辽宁铁岭112000 辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院辽宁阜新123000

文中主要研究了基于OpenSceneGraph的大场景三维模型的建立、三维浏览系统设计与实现。首先在3DMax中建立场景中的独立模型,利用VirtualPlanetBuilder建立场景DEM模型,最后利用Visual Stidio和OpenSceneGraph设计并开发了大场景三维浏... 详细信息

文中主要研究了基于OpenSceneGraph的大场景三维模型的建立、三维浏览系统设计与实现。首先在3DMax中建立场景中的独立模型,利用VirtualPlanetBuilder建立场景DEM模型,最后利用Visual Stidio和OpenSceneGraph设计并开发了大场景三维浏览系统,实现了三维场景模型的加载、浏览和漫游功能。

关键词：三维建模 OpenSceneGraph VirtualPlanetBuilder

基于OpenSceneGraph的上肢康复虚拟环境系统研究与设计

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基于OpenSceneGraph的上肢康复虚拟环境系统研究与设计

作者：扈世伟山东大学

学位级别：硕士

随着中国老龄化进程加快,心脑血管疾病发病率持续增加,偏瘫患者将越来越多。上肢运动的恢复对患者的日常生活能力影响大,同时也是康复治疗中较难解决的问题之一。本文主要研究了上肢运动康复虚拟环境系统的技术要求、主要功能和具体实... 详细信息

随着中国老龄化进程加快,心脑血管疾病发病率持续增加,偏瘫患者将越来越多。上肢运动的恢复对患者的日常生活能力影响大,同时也是康复治疗中较难解决的问题之一。本文主要研究了上肢运动康复虚拟环境系统的技术要求、主要功能和具体实现。由于我国的特殊国情,基于虚拟现实技术的康复系统研究尚处于起步阶段,因此,本课题的研究有重要的应用价值。虚拟现实技术是一种结合了计算机图形学、多媒体技术、人工智能、传感技术、人机接口技术以及计算机仿真技术的新兴技术领域。其正被许多专家学者探索应用于医学领域,而在康复医疗方面,其交互性、沉浸性、构想性的特征使其具有巨大的应用潜力。本文在广泛搜集脑卒中康复虚拟现实资料的基础上,对脑卒中后遗症的康复现状和虚拟现实技术的应用现状进行了深入分析,指出了将虚拟现实技术应用于偏瘫康复的可能性,并结合脑卒中后运动功能障碍的康复理论,提出了将目前的几种康复手段与虚拟现实技术结合起来,并分析了具体的系统方案以及系统技术路线。在对桌面虚拟现实平台进行研究的前提下,本文分别讨论了虚拟场景建模方法和虚拟现实软件开发系统的主要技术,针对该讨论选用了主要技术平台,并对选用的目标平台使用过程中的几个重要技术问题进行了分析,包括基于OSG的视景显示技术应用,用于实现上肢康复的虚拟人的几何建模与运动控制技术。对OSG的场景图技术、OSG的体系结构和OSG程序的运行流程进行了详细分析,对虚拟人的几何建模和运动控制方法进行了介绍,使用Creator建模软件完成了了虚拟人的几何建模,利用D-H方法进行了上肢的运动学分析。再次,本文分析了基于虚拟现实技术的上肢康复系统软件的开发环境,设计了关键模块。对患者信息管理模块的主要功能进行了分析,利用数据库开发技术设计了患者康复治疗与评定数据库,并基于Access数据库对该模块进行了开发,并完成了在微软基础类库（MFC）下进行的OpenSceneGraph应用程序开发。

关键词：上肢康复虚拟现实 OpenSceneGraph

基于OpenSceneGraph的3D打印切片软件的设计

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机械与电子 2019年第12期37卷 3-8页

作者：程雨罗福源刘传义南京航空航天大学机电学院

现有的3D打印的切片软件大多是基于STL文件格式进行设计的,对于其他的三维模型文件的兼容性较差。针对以上现状,设计了基于OpenSceneGraph(OSG)三维渲染引擎的3D打印切片软件。该软件利用OSG实现人机交互界面的设计、三维模型的读入、... 详细信息

现有的3D打印的切片软件大多是基于STL文件格式进行设计的,对于其他的三维模型文件的兼容性较差。针对以上现状,设计了基于OpenSceneGraph(OSG)三维渲染引擎的3D打印切片软件。该软件利用OSG实现人机交互界面的设计、三维模型的读入、分层处理算法研究、等距偏置路径规划算法设计等,能够处理多种三维模型文件并生成打印代码。随后搭建3D打印实验平台并根据该软件生成的G代码进行打印实验,结果表明该软件生成的G代码满足打印要求。

关键词： 3D打印 OpenSceneGraph 切片软件设计算法设计

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基于OSG林地可视化系统设计与实现

系统仿真学报 2008年第S1期20卷 352-354,358页

作者：黄友良淮永建于鹏艾毅北京林业大学信息学院北京100083

森林、树木和花卉等植被实时可视化仿真是复杂虚拟园林环境中的重要组成部分。论文基于OpenSceneGraph(OSG)和实时建模工具MultiGen Creator(Creator)设计并实现了林分场景可视化系统。重点介绍了系统实现的框架和技术流程,并对如何在Cr... 详细信息

森林、树木和花卉等植被实时可视化仿真是复杂虚拟园林环境中的重要组成部分。论文基于OpenSceneGraph(OSG)和实时建模工具MultiGen Creator(Creator)设计并实现了林分场景可视化系统。重点介绍了系统实现的框架和技术流程,并对如何在Creator中建立模型的层次结构关系进行了分析与研究。同时对该系统中使用的关键技术,如粒子系统、漫游设计和碰撞检测等实现方法进行了介绍。最后利用该方法对北京市八达岭地区林分场景进行了可视化模拟,模拟的场景逼真、自然,能满足用户实时交互的需要。

关键词：虚拟环境林区仿真 OpenSceneGraph MultiGen Creator

基于OpenSceneGraph的隧道照明布设仿真器系统实现

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基于OpenSceneGraph的隧道照明布设仿真器系统实现

作者：蔡超长安大学

学位级别：硕士

随着我国公路交通事业的快速发展，高速公路网规划的不断完善，以及高速公路信息化管理的发展趋势，公路设计行业对于传统的设计手段也提出了新的要求。在基于二维平面的线性设计、结构设计、布局设计的基础上，应更加突出公路实体与环... 详细信息

随着我国公路交通事业的快速发展，高速公路网规划的不断完善，以及高速公路信息化管理的发展趋势，公路设计行业对于传统的设计手段也提出了新的要求。在基于二维平面的线性设计、结构设计、布局设计的基础上，应更加突出公路实体与环境的融合，强调公路交通系统对于感官的和谐性。基于此，本文针对隧道机电工程中的照明设计部分，使用虚拟现实技术和计算机三维可视化技术，进行了三维环境下照明设计平台的开发，实现了基于OpenSceneGraph的隧道照明布设仿真器系统。该系统可完成三维环境下对隧道照明工程的设计任务，实现了隧道灯具的实时布设与观察，并根据布设情况进行照明仿真，可模拟灯具布设后的隧道照明环境。本文首先对平台开发涉及的两部分基础理论知识予以介绍，分别为隧道照明理论与OSG相关技术基础。隧道照明理论主要包括驾驶员视觉特点及影响因素，隧道照明区段的划分，灯具特性与布设等，这是本系统具备应用价值的理论依据;其次对平台开发中使用到的OSG及计算机图形学相关内容予以介绍，包括视图、OSG场景组织原理、OpenGL着色语言和计算机光照计算等，这些作为平台开发涉及的技术层面的基础。而后，对系统中隧道内照明效果模拟进行了详细的探讨。针对隧道地面和墙壁照明部分使用着色器技术进行渲染。根据极对称轴照明器特性，采用了圆锥体与隧道模型取交的方法获得照明渲染范围，对相交得出的地面形状进行近似圆形处理，并利用聚光灯衰减原理，使用聚光衰减效果值作为混合因子对该圆面进行插值着色;对交得的墙面部分将平面着色计算扩展到空间球体进行衰减着色，最终形成逼真的明暗过渡照明效果。针对这种着色方法中存在的多灯照明效果边缘相交问题给出控制着色范围的解决方法。最后利用对同类等距灯具分组的方法，实现了隧道全线灯具照明序列的排列。除此之外，系统辅助以OSG内置光源进行光照计算，为隧道模型两端分别添加一个OSG内置位置性光源，为灯具布设的观察提供亮度。OpenSceneGraph内置光源与shader着色器配合使用构成了系统中的隧道整体的照明结构。最后介绍了平台人机交互功能的实现，主要包括基于CEGUI的灯具布设控制，系统操作器的实现与切换。在总结OSG环境下用户交互事件处理机理与步骤的基础上，基于CEGUI分析系统功能并构建菜单界面，通过面板界面输入相关灯具布设参数，实现对隧道灯具的实时布设;针对系统中模拟行车环境与全局观察灯具布设情况的两种要求，实现了一个行车操作器，添加了轨迹球操作器，并完成了CEGUI下双操作器的切换功能。本系统搭建了三维环境下隧道照明工程设计平台，可对实际照明项目进行三维设计与仿真。平台实现了实时交互功能与照明效果仿真，系统运行稳定且效果良好，可作为照明工程三维设计软件与展示平台。

关键词：隧道照明设计照明效果仿真灯具布控虚拟现实 OpenSceneGraph OpenGL Shading Language 人机交互

基于OpenSceneGraph的三维日照阴影分析研究

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中国科技信息 2018年第7期 62-63+13页

作者：义崇政付海龙长江空间信息技术工程有限公司(武汉)

本文针对传统日照分析存在的局限性,提出利用OSG在三维地理框架下进行日照阴影分析的观点。在城市规划行业起到促进性作用。如付诸现实将产生数百万经济效益。

关键词：阴影分析 OpenSceneGraph 三维渲染引擎三维场景 OSG

基于OpenSceneGraph的矿井可视化应急救援系统的关键技术研究

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基于OpenSceneGraph的矿井可视化应急救援系统的关键技术研究

作者：杨晓奇中北大学

学位级别：硕士

从世界能源开发和利用来看,煤炭在所有矿产资源中无论是储量、产量还是消耗量都占有相当重要的地位。我国是全球煤炭生产大国,储量及产量均居世界前列,然而却是世界上煤炭安全生产水平最差的国家之一。近几年由于经济的快速发展,社会对... 详细信息

从世界能源开发和利用来看,煤炭在所有矿产资源中无论是储量、产量还是消耗量都占有相当重要的地位。我国是全球煤炭生产大国,储量及产量均居世界前列,然而却是世界上煤炭安全生产水平最差的国家之一。近几年由于经济的快速发展,社会对能源的需求大幅度增加,所有煤矿企业都扩大生产规模。但是由于生产方式落后,安全措施不得当等因素造成了事故的频发,主要有通风措施不得当造成的瓦斯爆炸等自然事故,以及火灾、瓦斯爆炸、水灾突出等事故发生后应急响应不及时造成的人为事故。本论文是在完成山西某煤矿的＜＜三维可视化应急救援及安全生产评价系统＞＞项目的基础上完成的,本论文研究的内容主要包括: 1矿井巷道的可视化设计模块。系统以VS2005为开发工具,OpenSceneGraph为开发平台,进行了巷道的可视化设计。①可以方便的对巷道进行增加、删除、拖拽等基本的编辑的功能;②系统提供对巷道模型的旋转、平移、缩放等功能;③可以显示实时数据;④系统提供对巷道的一些基本信息的修改,包括风速、风阻、是否含有风机、是否含有固定风量分支等。 2通风网络解算模块。①介绍了矿井通风系统的基本理论,包括风量平衡定律、风压平衡定律以及通风阻力定律;②通过对现有算法的对比学习,改进了定向圈化回路算法;③复杂通风网络解算。 3避灾线路可视化模块。①对求前K条最短无环路径常用的Yen算法进行了改进;②实现了避灾线路的可视化;③利用OSG粒子系统实现了火灾和水灾的场景模拟;④避灾线路的编辑修改。本文受“山西省青年基金（编号:2010021016-3）”和“中北大学校自然基金”资助。

关键词： OpenSceneGraph 可视化通风网络网络解算避灾线路 Yen算法