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三维显示系统开发研讨论文

时间：2022-05-21 03:34:00

三维显示系统开发研讨论文

编者按：本文主要从引言；系统设计；技术要点；实例操作；结束语进行论述。其中，主要包括：实现宏观统筹、规划、研究以及为工程项目提供更好的决策支持、OpenGL是个功能强大的底层3D图形库、具有易于使用、速度快、内存支出少、兼容性广泛和具有事务处理功能等优点、数据库连接设计、设计“数据链接属性”对话框，然后测试连接、OpenGL开发环境设置、新建一个单文档工程文件，并在项目文件中添加opengl32.lib、glu32.lib和glaux.lib三个静态库文件、连续地绘制三维曲面并显示场景，用不同的点位数据刷新屏幕视窗、三维曲面动态显示原理、设置OpenGL窗口显示属性为双缓存机制、其他技术细节、显示列表技术解决了大数据量双缓存动态切换的速度问题等。具体请详见。

论文摘要：本文详述了一个GIS三维显示系统的开发过程及步骤，在visualc++平台下运用opengl缓存切换技术实现三维坐标下图形的动态显示，提高了数据处理和刷新速度，其数据通过ADO数据库编程连接SQLServer2000软件提供。

论文关键词：OPENGLGIS三维动态显示ADO

1、引言

随着计算机技术及图形学技术的发展，我们可以在计算机中精确的模拟现实世界的任何三维物体，并且实现宏观统筹、规划、研究以及为工程项目提供更好的决策支持。本文实现了采矿区地面沉降的三维模拟，为矿区安全提供决策依据。

OpenGL是个功能强大的底层3D图形库。英文全称是“OpenGraphicsLibrary”，顾名思义，OpenGL便是“开放的图形程序接口”。OpenGL可以与VisualC++紧密接口，便于实现机械手的有关计算和图形算法，可保证算法的正确性和可靠性；OpenGL使用简便，效率高。作为一个工业标准的计算机三维图形软件开发接口，它已广泛应用于游戏开发、建筑、医学、地球科学等领域。

本文的数据提供用的是ADO的数据访问技术，它主要具有易于使用、速度快、内存支出少、兼容性广泛和具有事务处理功能等优点。

2、系统设计

这部分包括数据库连接，和基于OpenGL开发环境的初期设置，详述了一个基于视图/文档结构的应用程序框架设计。

2.1数据库连接设计

引入ADO动态链接库。在使用VisualC++的MFC编程时，MFC并没有提供对ADO的封装类，能够支持ADO编程的是ADO的COM动态链接库msado*.dll。一般在系统盘的\ProgramFiles\CommonFiles\System\ado目录下，该文件是msado15.dll。

引入该文件的方法是在stdafx.h头文件中，添加如下代码：

#import”c:\programfiles\commonfiles\system\ado\msado15.dll”\no_namespacerename(“EOF”,”adoEOF”)

在本程序中的类C***APP的InitInstance()成员函数里添加代码::CoInitialize(NULL)；

使用UDL文件连接数据库。设计“数据链接属性”对话框，然后测试连接；

添加一个连接对象智能指针，利用Open函数初始化数据库连接；

添加一个记录集指针，利用此指针将SQLServer2000数据库里表的记录意义读到CArray对象中。

为链接数据库，新建一类CLoadData（），用来建立链接，并且将数据读入CArray对象。本程序所用数据为煤矿开采沉陷区四期地表水准和RTK测量综合数据，并经过预计模型计算后得到格网数据。

2.2OpenGL开发环境设置

新建一个单文档工程文件，并在项目文件中添加opengl32.lib、glu32.lib和glaux.lib三个静态库文件。

在C***View类头文件中添加代码#include”gl\gl.h”、#include”gl\glu.h”、#include”gl\glaux.h”；修改C***View类中的PreCreateWindows()函数，如添加下句

cs.style|=WS_CLIPCHILDREN|WS_CLIPSIBLINGS;来设置窗口风格；修改该类OnCreate()函数中添加如下语句，

PIXELFORMATDESCRIPTORpfd={

sizeof(PIXELFORMATDESCRIPTOR),

PFD_DRAW_TO_WINDOW|

PFD_SUPPORT_OPENGL|

PFD_DOUBLEBUFFER,

PFD_TYPE_RGBA,

24,

0,0,0,0,0,0,

0,0,0,0,0,0,0,

16,

0,0,

PFD_MAIN_PLANE,

0,0,0};

CClientDCclientDC(this);

intpixelFormat=ChoosePixelFormat(clientDC.m_hDC,&pfd);//得到相应的像素格式

BOOLsuccess=SetPixelFormat(clientDC.m_hDC,pixelFormat,&pfd);//指定相应dc的像素格式

m_hRC=wglCreateContext(clientDC.m_hDC);

return0;

一般采用如上设置，也可根据您的需要修改该窗口的像素格式；修改C***View类中的OnDestroy()函数，使得窗口关闭前执行扫尾工作，如添加语句wglDeleteContext(m_hRC);删除一个图形操作描述表；另外，程序的核心部分便是修改该类的OnPaint()函数，调用自定义函数DrawWithOpengl()，完成OpenGL的绘制工作；修改C***View类的OnSize()函数，使其窗口大小发生变化时相应的改变视口大小和投影变换方式，将场景中的物体正确地显示在窗口中；设计DrawWithOpengl()函数，完成绘图主体工作；设计自定义DrawCoor()函数，用以坐标系的建立。

3、技术要点

3.1三维曲面动态显示原理

三维动态显示需要连续地绘制三维曲面并显示场景，用不同的点位数据刷新屏幕视窗。在OpenGL中利用双缓存技术，分配两个帧缓存区，在连续显示三维图像时，一个帧缓冲区中的数据执行绘制图像命令的同时，另一个帧缓存区中的数据进行图像显示。当前可见视频缓存称为前台视频缓存，不可见的正在绘图的视频缓存称为后台视频缓存。当后台视频缓存中的数据要求显示时，OpenGL就将它拷贝至前台视频缓存，显示硬件不断地读可见视频缓存中的内容，并把结果显示在屏幕上。

使用双缓存实现三维曲面动态显示的步骤如下：

(1)设置OpenGL窗口显示属性为双缓存机制：auxInitDisplayMode(AUX_DOUBLE|AUX_RGBA);

(2)利用OpenGL基本绘图命令绘制三维图像，我们将用显示列表提高程序的运行效率。

OpenGL显示列表（DisplayList）是由一组预先存储起来的留待以后调用的OpenGL函数语句组成的，当调用这张显示列表时就依次执行表中所列出的函数语句。它被设计成命令高速缓存，而不是动态数据库缓存。一般来说，显示列表能将许多相邻的矩阵变换结合成单个的矩阵乘法，从而加快速度。

创建列表：

voidglNewList(Gluintlist,Glenmmode);

voidglEndList();

调用列表：

voidglCallList(Gluintlist);

本程序建立了四个显示列表，分别用来显示同一采矿区的四期数据。

(3)初始化动态显示帧数，一帧绘图结束实现缓存拷贝和切换缓存：

auxSwapBuffers();