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OpenGL的一种三维拾取方法

摘 要:本文介绍了一种基于 OpenGL 的三维拾取方法 ,该方法可对三维地形图上的任意点进行拾取 ,并反馈拾取点 的三维信息。在正交投影模型中 ,将整个图形划分成若干块均匀区域 ,先判断二维输入点落在哪块区域;然后再对选中的 区域细化 ,判断输入点所选中的图元 ,并根据该图元的顶点信息求出二维输入设备所对应的第三维的值;最终返回该拾取 点在物体坐标系下的真实三维坐标 ,从而实现图形交互功能。

 CN4321258/TP ISSN10072130X

    计算机工程与科学

COMPUTERENGINEERING&SCIENCE

2006年第28卷第1期 

 Vol128,No11,2006 

文章编号:10072130X(2006)0120045202

基于OpenGL的一种三维拾取方法

A32DPickingMethodon,2,Q2(武汉430079)

Campus,WuhanUniversity,Wuhan430079,China)

摘 要:OpenGL的三维拾取方法,该方法可对三维地形图上的任意点进行拾取,并反馈拾取点的三维信息。在正交投影模型中,将整个图形划分成若干块均匀区域,先判断二维输入点落在哪块区域;然后再对选中的区域细化,判断输入点所选中的图元,并根据该图元的顶点信息求出二维输入设备所对应的第三维的值;最终返回该拾取点在物体坐标系下的真实三维坐标,从而实现图形交互功能。

Abstract:Apickingmethodtoanypointina32DreliefmapbasedonOpenGLispresentedinthispaper.Intheortho2projectionmodel,thetotalreliefmapisdividedintomanyuniformfields.First,itisjudgedthatthepointmadebya22Din2putdeviceisincludedbywhichfieldinthe32Dreliefmap.Second,itfiltersrigorouslyeachgraphicsunitintheselectedfield,inordertojudgewhichgraphicsunitisexactlyselectedbytheinputpoint.Third,accordingtothevertexvalueoftheselectedgraphicsunit,thethirddimensionalvalue,whichiscorrespondingtothe22Dinputdevice,isgainedprecisely.Fi2nally,thetrue32Dcoordinateofanyselectedpointisfedbacksoastorealizethefunctionofgraphicalternation.

关键词:OpenGL;三维拾取;三维地形;二维输入设备;三维坐标;图形交互

Keywords:OpenGL;32Dpicking;32Dreliefmap;22Dinputdevice;32Dcoordinate;graphicsalternation中图分类号:TP391.9文献标识码:A

地形图上实现快速拾取的原理和方法。

3

1 引言

在利用计算机模拟再现我们所生活的三维世界时,根据测量得到的数据生成三维图形。模拟真实地形环境,并在此基础上进行三维空间分析,已成为地理信息系统的一个重要研究内容,而拾取则是地理信息系统和计算机图形处理系统中一个非常重要的功能。

在许多情况下,不仅要绘制图形,而且要允许操作者能够通过输入设备如鼠标来操纵屏幕上的物体,有时还需要获取物体的空间坐标或图形数值,这些都需要以拾取作为实现的基础。OpenGL为了解决拾取问题,提供了一种基于名字堆栈和命中记录的选择机制[1]。这种机制使用限制较多,其拾取最小单位是图元而不是空间点,且对于数据量较大的物体会因为名字堆栈的溢出而无法成功实现。本文针对OpenGL的缺陷,探讨在二维计算机屏幕显示的三维

3

2 问题的提出和解决办法的探讨

在三维环境中,多了第三维的信息也就是深度信息,反映到坐标系上就是多了Z方向的坐标值,从而使得一些在二维空间交互下的简单问题到三维就变得非常复杂。二维点输入设备(通常是鼠标点,以下就用鼠标点来指代二维输入设备输入点)中得到的信息只具有X和Y方向的二维信息,要实现在三维环境下的拾取,就要得到鼠标输入点在Z方向的坐标值。但是,直接得到二维鼠标输入点的第三维信息是十分困难的。

本文介绍的拾取方法是将整个三维地形划分为若干块均匀的空间四边形区域,每块区域中包含若干个三角形图元。先做一个初步的筛选,判断出鼠标点落入了哪一块区域;然后在初步筛选后的区域里逐步细化,对该区域中的图

收稿日期:2004206217;修订日期:2004212222

作者简介:何健鹰(1959),男,河北秦皇岛人,教授,研究方向为电子测量与控制技术;徐强华,硕士生,研究方向为虚拟现实技术在科学计算可视化中的应用;游佳,硕士生,研究方向为数字控制与测试技术。

通讯地址:430079湖北省武汉市洪山区珞喻路129号武汉大学测绘校区GPS中心;Tel:(027)87851374;E2mail:xu_orient@yeah.

net

Address:GPSCenter,SurveyingandMappingCampus,WuhanUniversity,129LuoyuRd,HongshanDistrict,Wuhan,Hubei430079,P1R1China

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