基于OSG虚拟建筑漫游系统设计和实现摘要：为了实现建筑参观的真实感和沉浸感，该文结合虚拟现实技术的综合应用，使用SketchUp建立建筑三维模型和室内景观三维模型，以目前性能较高的开源图形引擎OSG(OpenSceneGraph)作为支撑，在Windows平台下利用Visual-Studio2008设计开发了虚拟建筑场景漫游系统。系统采用高效的算法和优化的渲染技术实现了手动漫游和自动漫游的综合功能，利用多线程技术在多视口中观察图片并配以语音解说，同时增加了导航功能，使参观者在立体环境下体验逼真、直观的建筑漫游感受。虚拟建筑漫游在建筑设计、城乡规划、室内装潢等建筑行业将带来全新的展示和营销方式。关键词：虚拟现实；OSG图形系统；自动漫游；多视口；立体显示中图分类号：TP391.9文献标识码：B文章编号：1009-3044(2013)14-3402-041概述随着虚拟现实技术的迅速发展和各行业的需求，虚拟漫游技术已被广泛应用于游戏娱乐、建筑设计、制造模拟、旅游体验和航空航天等领域。虚拟漫游因其沉浸感、交互性和构想性的特点，在建筑场景的设计和体验中已成为必备的工具与技术［1］。国内一些机构利用先进的建筑建模和显不技术，开发出了基于各类平台的漫游系统，如故宫参观项目、西湖风景游览系统和世博会展馆漫游系统等，逼真性强，用户体验度高。为了实现建筑和展览的虚拟参观，同时增强参观者的真实感和交互性，该文设计了基于OSG的虚拟建筑场景漫游系统，并通过实例介绍系统的设计与开发过程。该文采用SketchUp软件和OSG(OpenSceneGraph)综合建模的方式来建立复杂庞大的建筑场景。在建筑内部还有各类装饰模型，所以根据模型不同的复杂度和作用选择不同的建模方式。对于场景数据的管理和用户交互的设置则充分利用OSG图形引擎提供的接口和本文优化的各类算法，实现高效管理和快速响应。OSG是目前封装较好、性能较高的开源图形开发软件包，它使用可移植的ANSIC++编写，并使用工业标准的OpenGL底层渲染API。以OSG作为漫游引擎可以充分提高系统稳定性和人机交互的实时性。2建筑模型的建立整个系统以建筑场景的建立为基础，所有的漫游和交互操作都在建筑场景中进行。目前，模型的建立主要有三种方式：基于多边形的直接绘制法、场景模型导入法和基于图像的绘制方法［2］。由于本系统需要对建筑内部结构、内部装饰物进行细致的观察和浏览，所以要求模型的精度高，材质丰富。所以，该文采用Google推出的三维建模软件SketchUp进行建筑结构、外饰和内饰的建模。利用标准的建筑图纸，对模型进行精确造型和逼真的贴图渲染。同时，对于场景内的简单图形，该文直接调用OSG接口绘制简单几何体并赋予材质，实现壁画或展板等实体效果。模型导入的方法需要大计算量，而直接绘制法牺牲了图形的真实感。该文将两种方法有机融合，根据不同需求调用不同方法，实现外观与效率的完美结合。3漫游系统的构建本系统共分为三个结构层次，分别为交互层、驱动层和应用层，如图1所示。首先，用户通过鼠标、键盘等产生人机交互，交互事件形成消息被传递至驱动层；驱动层为利用OSG引擎自定义的各类接口。驱动层是整个系统的核心。事件消息被接收后，驱动层进行计算并最终产生消息响应结果，传输至应用层；应用层各模块接收相应的响应结果后，产生更新操作，形成最终的交互结果。应用层包含各个功能模块，主要包括漫游模块、导航模块、语音模块、菜单模块及辅助模块。其中，漫游模块为核心应用，其子模块又包括手动漫游、路径编辑、自动漫游、漫游路径文件保存与链接。导航模块则是对当前漫游者的位置的实时显示。语音模块只有在用户需要对目标物件进行放大观察时才启动，自动播放数据库中的语音信息，该模块采用了多线程技术实现。辅助模块包括照相机功能、立体显示功能等。3.2关键技术设计与优化OSG的渲染包括更新、拣选和绘制三个过程。为了实现复杂建筑场景的精确渲染和及时响应用户交互，采用高效的算法和优化的渲染技术是很有必要的［3］。以下是本文在系统中设计和优化的关键技术。1)“视点步进探测”碰撞检测法所谓碰撞，就是两个不可穿透的物体在空间中产生交集。在虚拟现实的环境中，由于用户的交互控制，两个物体可能产生相...