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基于OSG的水利工程三维可视化系统研究与应用

发布时间：2016-10-19 15:19

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基于OSG的水利工程三维可视化系统研究与应用

　136万定生等:基于OSG的水利工程三维可视化系统研究与应用第37

基于OSG的水利工程三维可视化系统研究与应用

卷

2.2版后将其自带的osgDEM地形程序升级成了

一个独立的,但与OSG各版本紧密配合的地形系统VPB,该地形系统的特色在于支持更大的地形数据,可以同时处理与容纳以几个星球的数据量为单位的海量数据,并且能通过OSG的.NET模块实现地形数据在局域网与Internet上的流畅传送,从而实现很多地形处理与研究单位地形数据网络化的功能需求,VPB系统采用了新的换页算法,导致对内存需求与电脑硬件的要求进一步下降,使得一台几年前的办公用电脑都可以浏览与观看海量

图1　系统整体框架

的地形数据。

3.2　场景渲染驱动加速

VPB的建模功能把Grid转化为OSG格式的地形

模型。经过处理的地形模型及纹理等相关信息永久性存储在外存设备。

2)平台驱动层。提供场景渲染及可视化功能。采用面向对象的OSG开源图形库,生成实时场景,务,。

3)用户交互层、三维地形漫游及洪水演进模拟等功能。在实时运行阶段,系统采用多线程机制,其中的主线程负责三维场景的渲染及漫游等功能。子线程为洪水演进模拟线程,采用种子蔓延算法计算出水体淹没区及水体边界范围。

在运行时,各层系统协调工作,前一层为后一层的实现提供服务,构成一个高效、有机的整体。

,有必要对场景,在系统开发过程中。在水利工程三维可视化系统,(如树木、房屋等),如果将每个物体放入内存,将造成系统资源的极大浪费。因此,结合OSG面向对象的特性,采用唯一实例法,同样的物体在内存中只保存唯一的一份实例,其他的物体可通过几何变换后得到,这样就可以大大地节约内存空间,提高实时渲染速度。

2)细节层次LOD技术。在场景中,距离视点

较远的区域分辨率较低,距离视点较近的区域分辨率较高,而且随着视点的改变,场景的变化具有连续性。如果物体按多个细节层次LOD来表示,当物体仅覆盖较小区域时,可以用物体粗略的模型来绘制,既不影响视觉效果,又可提高绘制效率。LOD模型生成方法分成两类:一类是静态方法;另

3　实现的关键技术

3.1　OSG开发包框架和VPB

1)OSG(OpenSceneGraph)开发包框架。包含

了一系列的开源图形库,

基于OSG的水利工程三维可视化系统研究与应用

主要为图形图像应用程序

的开发提供场景管理和图形渲染优化的功能。它使用可移植的ANSIC++以及标

一类是动态方法。在静态分析方法中,多个LOD模型预先生成。在使用VPB建立实体模型时,可以建立多级的LOD模型;在动态分析方法中,实时删除顶点与多变形,动态产生实体简化模型。该系统中,笔者采用静态方法构建LOD模型,根据观察者视点的变化为各物体选择不同的LOD模型,从而提高了渲染速度。

OSG支持LOD技术,其内部采用PagedLOD

准模板库(STL)编写,并使用OpenGL

图2　OSG的体系结构

底层渲染API,因而

具备良好的跨平台特性。OSG运行时文件由一系列动态链接库(或共享对象)和可执行文件组成,这些链接库可分为五大类,共同构成了OSG的运行体系,如图2所示。

2)VPB(VirtualPlanetBuilder)。OSG自从

分页数据库调度策略,不一次性将数据全部调入,而是根据视点需要,实时从外存调入相应的数据,从而实现大范围地形的流畅渲染。

3)可见性剔除。由于系统显示的场景是根据观察者的视野确定的,因此只需绘制落在视景中位于观察体内的那部分图形,对视景中位于观察体之

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