基于OpenGL的虚拟仓库系统的研究

1、基于OpenGL的虚拟仓库系统的研究 论文关键词:OpenGL 虚拟现实 虚拟仓库 漫游 ADO 论文摘要:简要介绍了虚拟现实技术及其相关技术的内涵，重点讨论了系统的设计思想、体系结构、三维模型的构建、ADO连接以及漫游的实现等。 1 虚拟现实技术及其相关技术简介 随着计算机技术的迅速发展，虚拟现实与人们的日常生活13益密切，已成为当今计算机界广泛关注的一个热点。虚拟现实技术是一项涉及计算机图形学 、人机交互、人工智能等学科的综合技术，它的目的是用计算机来生成一个逼真的三维感觉世界，给观众以如同真实世界的体验。利用这一技术，我们可以足不出户游览风景胜地，可以漫游虚拟博物馆欣赏文物，可以游览虚拟校园欣赏校园景致等。 Delphi是全新的可视化编程环境，采用了弹性可重复利用的完整的面向对象程序语言(ObjectOriented Language)，是当今世界上最快的编辑器和最为领先的数据库技术。Delphi不但为OpenGL渲染函数的调用提供了一个高性能的继承化开发环境IDE(Integrated Development Environment)而且通过 ADO方式连接 SQL Serve

2、r 2000数据库作为后台数据库进行数据调用。 Microsoft SQL Server是一个关系数据库管理系统(RDBMS)，可应用于各种专业组织及专业数据库和政府用开发环境巾。SQL Server 2000在本软件中是作为后台数据库存放货物仓库的各种规格参数 以备调用 ，Delphi是 通过 ADO (ActiveX DataObjects)方式与数据库进行连接的，这种连接方式易于使用、高速度、低内存支出和占用磁盘空间较少。 OpenGL是 Open Graphics Library的缩写，它是 SG1公司开发的一套高性能的图形处理系统，是图形硬件的软件接口，意为开放的图形库。OpenGL不是编程语言，它是在 Delphi平台上的一组绘图命令的 AP1集合。基于 OpenGL的三维可视化具有建模方便、实时的三维可视化和高度真实感显示的优越性。 2 程序的实现 21 设计思想 虚拟仓库系统以 Delphi 70为程序设计平台，以 OpenGL函数库为工具进行图像渲染，通过 ADO方式连接 SQL Server 2000数据库作为后台数据库进行仓库规格参数的动态调用，在一个三维可视化的

3、空问中进行货物仓库的立体模拟，用户可以通过操作键盘和鼠标以第一视角在这个场景中漫游，还可以查看每垛货物箱的各种规格参数。 22 体系结构 本系统在结构上可分为 3个模块 ：Delphi平台模块、数据库调用模块、OpenGL实现模块。其中OpenGL实现模块又可分为5个子模块：货物仓库库体渲染子模块，货物箱的渲染与纹理贴图子模块 ，灯管的渲染与光照、材质的处理子模块，货物箱规格参数的中文输出子模块，鼠标和键盘响应(漫游实现)子模块。虚拟仓库系统的工作流程见图 1。 23 ADO连接 系统是通过 ADO(ActiveX Data Objects)方式与 SQL Server2000数据库进行连接的，主要用到 Delphi的 ADO组件页的ADOConnection 组件和 ADOQuery 组件。 我们通过ADOConnection组件连接数据库，通过 ADOQuery组件进行 SQL编程来调用数据库巾的关于货物仓库的各种参数。 我们用下面的语句调用货物仓库的参数存放到变量 a中，其中a是用 HuowuStorage定义的记录类型。 ainame：=DataModule1ADOQuery1

4、fieldByName(货物 名称 )asString； aiboxuint：=DataModule1ADOQuery1fieldByName(单 箱发数)aslnteger； I d I_boxwidth：=DataModule1ADOQuery1fieldByName(包装箱 宽 )aslnteger；a jboxheight：=DataModule1ADOQuery1fieldByName(包 装箱高 )aslnteger； ajboxleng【b：=DataModule1ADOQueryIfieldByName(包装箱长)aslnteger。 24 三维模型的构建 仓库库体是由若干个四边形组成的，包括墙壁、顶部、地板和若干标准线。仓库的顶部切面是折线梯形，是由一个个四边形叠上去的。以下是绘制库体顶部最上端部分的程序段。 glBegin(GL_QUADS)： glNormal3f(O0，一10，0O)； ，般 置法线方向glTexCoord2f(0，O)； ，纹理坐标左下 glVertex3f(一sw8，sh+sh，一(i-1)*sYscale)； ，左前glTexCoord2f

5、(1，0)： ，纹理坐标右下 glVertex3f(一sw8，sh+sh，一i*sYseale)： 右前 glTexCoord2f(1，1)： 纹理坐标右上 glVertex3f(sw8，sh+sh，一i*slscale)； 右后 glTexCoord2f(0，1)； ，纹理坐标左上 glVertex3f(sw8，sh+sh，-(i-1) slscale)； 左后 glEnd()； 再进行透视投影：gluPerspective(450，WidthHeight，1，10 0000)接着我们进行货物箱的设置，每个货物箱是由6个四边形组成的，要对每个四边形进行纹理贴图。当然在渲染每一垛货物箱时，隐藏在里面的那些表面就不用渲染了，这样可以节省很多时间，提高效率。 由于要实现每垛货物箱的精确数量，所以使用多重 FOR循环来进行渲染。先绘制整层的货物箱，再绘制一次剩余后整行的货物箱，最后再绘制二次剩余的几个货物箱。 为了便于说明问题，我们举个简单的例子 ：若有一垛的箱子数量为 238个，箱子的长宽高分别为 4，8，4(简化后)，根据仓库的参数设置可以推算出这一垛每列箱子数为 9个，共有整层 6层

6、余下 22个在第 7层，在该层上又有整 2行 ，一次剩余标志为l，最后还剩 4个货物箱在第 7层的第 3行，二次剩余标志为 l。 25 漫游的实现 仓库漫游的实现是通过鼠标和键盘的响应来改变相应的参数，进行视图模型矩阵转换，通过坐标系的变换来调整观察点的位置或是所渲染模型的位置。可利用下面的函数来实现。 glRotate(lilt，1，0，0)； 围绕 轴顺时针旋转 Tilt度 glRotate(Heading，0，1，0)； 围绕 y轴顺时针旋转 Heading度 glTranslatef( ，一05+HeadMovement，Z)；船 轴正方向 前进(X)单位长度，沿 y轴正方向前进(05+HeadMovement)单位长度，沿 z轴正方向前进(z)单位长度。漫游实现的基本原理见图 2。 3 结语 本文利用 OpenGL强大的图形功能在货物仓库模拟方面进行了有益尝试 ，在实践中取得了很好的效果，通过鼠标键盘进行人机交互 ，最终实现了货物仓库的动态可视化。虚拟现实技术的研究和应用具有极其广阔的前景，在某种意义上说它将改变人们的思维和生活方式，给人类世界带来难以想象的变化。 参考文献 1 Grigore C Burdea，Philippe Coiffet虚拟现实技术M版北京：电子工业出版社 ，2005 2 和平鸽工作室OpenGL高级编程与可视化系统开发M北京：中国水利水电出版社，2002 3 尚游 ，陈岩涛OpenGL图形程序设计指南M北京：巾国水利水电出版社 ，2001 4 谢志鹏，陈锻生用 OpenGL开发三维交互式虚拟场景J计算机应用，2000，20(8)：38-40 8

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