场景交互与场景漫游-交运算与对象选取（8-1）

news2024/9/24 13:26:09

交运算与对象选取

        在面对大规模的场景管理时，场景图形的交运算和图形对象的拾取变成了一项基本工作。OSG作为一个场景管理系统，自然也实现了场景图形的交运算，交运算主要封装在osgUtil 工具中在OSG中，osgUtil是一个非常强有力的工具，集合了场图形处理、几何体修改工具及高层次的遍历几个功能。

交运算

        交运算(Intersection)本身是一个非常复杂的立体几何问题。当在阅读这一部分源代码时，读者会发现如果有非常丰富的立体几何思想见解，将能够很快理解源代码，如果没有的话，即使笔者在这里分析源代码也是没有用的。当然，作为一个应用者没有必要去过多关注底层是如何实现的。

        关于交运算，OSG本身的实现也是比较局限的，但是对于普通应用已经足够了，可以用一个继承关系图表示出来，如图8-21所示。

图8-21 osgUtil::Intersector 的继承关系及派生图

从继承关系图中可以看出，所有的交运算都共用一个父类osgUtil::Intersector类。下面对这个类的作用逐一说明。

  • osgUtil::Intersector:是一个纯虚类它定义了相交测试的接口osgUtil库从osgUtil::Intersection继承了多个类，适用于各种类型的几何体(如线段、多边形等)。执行相交测试时，应用程序将继承自osgUtil::Intersector的某个类实例化，再将其传递给 osgUtil::IntersectionVisitor 的实例，并请求该实例返回数据以获取交运算的结果。
  • osgUtil::LineSegmentIntersector继承自osgUtil::Intersector 类，用于检测指定线段和场景图形之间的相交情况，并向程序提供查询相交测试结果的函数。该类提供了一种定义射线的方法。它包括两个osg::Vec3实例，一个用于定义线段的起点，另一个用于定义终点。当交集测试被触发时，它将检测射线的相交情况并执行相应的操作。这个在示例显示位置及拾取示例中会用到，可以根据鼠标的位置初始化一个osgUtil::LineSegmentIntersector类的对象可以指定一个特定的线段来执行相交检测，在构造函数中即可初始化。
// 创建一个线段交集检测对象
osgUtil::LineSegmentIntersector::Intersections intersections:
viewer->computelntersections(x,y,intersections)

        通过相交运算，更多的是希望得到相交的点，可以通过申请一个迭代器来实现，代码如下:

// 得到相交交集的交点

for(osgUtil::LineSegmentIntersector::Intersections::iterator hitr = intersections.begin();hitr!=intersections.end();++hitr)
{
    // 输入流
    cout<<”Mouse in world X:”<<hitr->getWorldIntersectPoint().x()<<” Y:”<<hitr->getWorldIntersectPoint().y()<<” Z:”<<hitr->getWorldIntersectPoint().z()<<endl;
}
  • osgUtil::PolytopeIntersector与osgUtil::LineSegmentIntersector类似，不过，该类用于检测由一系列平面构成的多面体的相交运算。当鼠标单击场景图形中某一区域，希望拾取到鼠标位置附近的一个封闭多面体区域时，osgUtil::PolytopeIntersector类最实用。
  • osgUtil::PlaneIntersector，与osgUtil::LineSegmentIntersector类似，用于检测出一系列平面构成的平面的相交运算。

        osgUtil::IntersectionVisitor是一个比较特殊的类，它不直接继承自osgUtil::Intersector，继承关系图如图8-22所示。

图8-22 osgUtil::IntersectionVisitor 的继承关系图

        从继承关系图可以看出，它继承自osg::NodeVisitor，创建和触发机制与osg::NodeVisitor 实例大致相似。访问器需要维护一个进行交集测试的线段列表，而对于其中的每一条线段，访问器都会创建一个交点列表(osgUtil::IntersectVisitor::HitList 实例)，它主要用于搜索场景图形中与指定几何体相交的节点。而最后相交测试的工作将在osgUtil::Intersector 的继承类中完成。在前面的自定义漫游操作器中，碰掩检测就是采用该类，最后的检测工作在osgUtil::LineSegmentIntersector 中完成，创建的过程如下:

// 创建一个交集访问器
osgUtil::IntersectVisitor ivXY;
// 根据新的位置得到两条线段检测
osg::ref_ptr<LineSegment> lineXY = new osg::LineSegment(newPos, m_vPosition);
osg::ref_ptr<osg::LineSegment> lineZ = new osg::LineSegment(newPos1 + osg::Vec3(0.0,0.0,10.0), newPos1 - osg::Vec3(0.0,0.0,-10.0));
// 添加两条线段
ivXY.addLineSegment(lineZ.get());
ivXY.addLineSegment(lineXY.get());

// 开启交集检测
m_pHowViewer->getSceneData()->accept(ivXY);

        交点列表(osgUtil::IntersectVisitor:HitList)的作用为:一条单一的线段可能与场景中的多个几何体实例(或者多次与同一个几何体)产生交集。对于每一条参与交集测试的线段，系统均会产生一个列表，这个列表包含了所有交集测试产生的 Hit 实例。如果没有监测到任何交集，该列表保持为空。

显示位置及拾取示例

        显示位置及拾取示例的代码如程序清单 8-10所示

/******************************************* 显示位置及拾取示例 *************************************/
// pick 事件处理器
class CPickHandler:public osgGA::GUIEventHandler
{
public:
	// 构造函数
	CPickHandler(osg::ref_ptr<osgText::Text> updateText) :_updateText(updateText)
	{

	}

	// 析构函数
	~CPickHandler()
	{

	}

	// 事件处理
	bool handle(const osgGA::GUIEventAdapter &ea, osgGA::GUIActionAdapter &aa);

	// pick
	virtual void pick(osg::ref_ptr<osgViewer::Viewer> viewer, const osgGA::GUIEventAdapter &ea);

	// 设置显示内容
	void setLabel(const std::string &name)
	{
		_updateText->setText(name);
	}
protected:
	// 得到当前视图矩阵
	osg::Vec3 position;
	osg::Vec3 center;
	osg::Vec3 up;

	// 传递一个文字对象
	osg::ref_ptr<osgText::Text> _updateText;
};

// HUD
class CreateHUD
{
public:
	CreateHUD()
	{

	}
	~CreateHUD()
	{

	}

	// 创建HUD
	osg::ref_ptr<osg::Node> createHUD(osg::ref_ptr<osgText::Text> updateText)
	{
		// 创建一个相机
		osg::ref_ptr<osg::Camera> hudCamera = new osg::Camera;

		// 设置绝对帧引用
		hudCamera->setReferenceFrame(osg::Transform::ABSOLUTE_RF);

		// 设置正投影矩阵2D
		hudCamera->setProjectionMatrixAsOrtho2D(0, 1280, 0, 1024);

		// 设置视图矩阵
		hudCamera->setViewMatrix(osg::Matrix::identity());

		// 设置渲染顺序为POST
		hudCamera->setRenderOrder(osg::Camera::POST_RENDER);

		// 清除深度缓存
		hudCamera->setClearMask(GL_DEPTH_BUFFER_BIT);

		// 设置字体
		string timesFont = "D:\\WorkAndStudy\\SDK\\VS2013\\OSG\\Data\\font\\cour.ttf";

		// 设置位置
		osg::Vec3 position(700, 900, 0.0);

		osg::ref_ptr<osg::Geode> geode = new osg::Geode();
		osg::ref_ptr<osg::StateSet> stateset = geode->getOrCreateStateSet();

		// 关闭光照
		stateset->setMode(GL_LIGHTING, osg::StateAttribute::OFF);
		
		//关闭深度测试
		stateset->setMode(GL_DEPTH_TEST, osg::StateAttribute::OFF);
		geode->addDrawable(updateText.get());
		hudCamera->addChild(geode.get());

		updateText->setCharacterSize(20.0f);
		updateText->setFont(timesFont);
		updateText->setColor(osg::Vec4(1.0f, 1.0, 1.0, 1.0));
		updateText->setText("");
		updateText->setPosition(position);

		// 设置数据变量为DYNAMIC
		updateText->setDataVariance(osg::Object::DYNAMIC);

		return hudCamera.get();
	}
};

/* 显示位置及拾取示例 */
void pickLineSegment_8_10(const string &strDataFolder);

/******************************************* 显示位置及拾取示例 *************************************/
// 事件处理函数
bool CPickHandler::handle(const osgGA::GUIEventAdapter &ea, osgGA::GUIActionAdapter &aa)
{
	switch (ea.getEventType())
	{
		// 每一帧
		case(osgGA::GUIEventAdapter::FRAME) :
		{
			osg::ref_ptr<osgViewer::Viewer> viewer = dynamic_cast<osgViewer::Viewer*>(&aa);

			// 得到视图矩阵
			viewer->getCamera()->getViewMatrixAsLookAt(position, center, up);
			if (viewer)
			{
				// 执行PICK动作
				pick(viewer.get(), ea);
			}
			return false;
		}
		default:
			return false;
	}
}

// PICK动作
void CPickHandler::pick(osg::ref_ptr<osgViewer::Viewer> viewer, const osgGA::GUIEventAdapter &ea)
{
	// 创建一个线段交集检测对象
	osgUtil::LineSegmentIntersector::Intersections intersections;
	
	std::string gdlist = "";

	// 申请一个流
	std::ostringstream os;

	// 得到鼠标的位置
	float x = ea.getX();
	float y = ea.getY();

	// 如果没有发生交集运算及鼠标没有点中物体
	if (viewer->computeIntersections(x, y, intersections))
	{
		// 得到相交交集的交点
		for (osgUtil::LineSegmentIntersector::Intersections::iterator hitr = intersections.begin(); hitr != intersections.end(); ++hitr)
		{
			// 输入流
			os << "Mouse in World X:" << hitr->getWorldIntersectPoint().x() << "  Y:" << hitr->getWorldIntersectPoint().y() << "  Z:" << hitr->getWorldIntersectPoint().z() << endl;
		}
	}

	// 输入流
	os << "Viewer Position X:" << position[0] << " Y:" << position[1] << " Z:" << position[2] << endl;

	gdlist += os.str();

	// 设置显示内容
	setLabel(gdlist);
}

void pickLineSegment_8_10(const string &strDataFolder)
{
	// 创建Viewer对象，场景浏览器
	osg::ref_ptr<osgViewer::Viewer> viewer = new osgViewer::Viewer();
	osg::ref_ptr<osg::Group> root = new osg::Group();

	// 读取地形模型
	string strDataPath = strDataFolder + "lz.osg";
	osg::ref_ptr<osg::Node> node = osgDB::readNodeFile(strDataPath);
	osg::ref_ptr<osgText::Text> updateText = new osgText::Text();
	CreateHUD *hudText = new CreateHUD();

	// 添加到场景
	root->addChild(node);
	root->addChild(hudText->createHUD(updateText));

	// 添加PICK事件处理器
	viewer->addEventHandler(new CPickHandler(updateText));

	// 优化场景数据
	osgUtil::Optimizer optimizer;
	optimizer.optimize(root);

	viewer->setSceneData(root);

	viewer->realize();
	viewer->run();
}

        运行程序，截图如图 8-23 所示。

图8-23显示位置及拾取示例截图

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