程乃偉+李想+蔣波沱+董宇佳+黃輝

摘 要：采用基于Vega Prime的三維仿真技術(shù)，結(jié)合MFC在單文檔程序框架下利用定時器的方式，通過實例模擬火災(zāi)現(xiàn)場，實現(xiàn)多視角的相互切換，并可應(yīng)用于進(jìn)一步的仿真模擬中，達(dá)到全方位觀測事故現(xiàn)場的目的。

關(guān)鍵詞：Vega Prime；視角切換；文檔視圖；應(yīng)急救援

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2015.24.026

1 引言

隨著虛擬現(xiàn)實技術(shù)的發(fā)展，視景仿真模擬技術(shù)正與越來越多的技術(shù)領(lǐng)域相結(jié)合?；赩ega Prime的仿真模擬技術(shù)可實現(xiàn)對火災(zāi)現(xiàn)場應(yīng)急救援工作的再現(xiàn)，有助于查明事故發(fā)生原因，找到事故的因果關(guān)系。本文利用Vega Prime仿真模擬技術(shù)在MFC單文檔框架下，實現(xiàn)界面上的多視角仿真的同步切換，再現(xiàn)火災(zāi)事故現(xiàn)場為事故調(diào)查分析提供清晰的畫面感。

2 火災(zāi)應(yīng)急救援場景模擬及視角切換的實現(xiàn)

2.1 MFC客戶區(qū)的視圖分割

用戶界面作為系統(tǒng)與用戶之間直接交互手段，可應(yīng)用MFC實現(xiàn)可視化界面。窗口視圖分割可以使程序的功能分區(qū)更加明確，在MFC中提供了CSplitterWnd類，可以方便地實現(xiàn)窗口分割。其有兩種使用方法，一是調(diào)用Create成員函數(shù)可創(chuàng)建動態(tài)分割窗口，另一種是調(diào)用CreateStatic成員函數(shù)進(jìn)行創(chuàng)建靜態(tài)的分割窗口。

由于本例中只需創(chuàng)建靜態(tài)分割窗口即可，所以需要調(diào)用CreateView類為靜態(tài)分割的窗口創(chuàng)建視圖，并在參數(shù)中指明新視圖的行列序號，類名稱，新視圖的起始大小以及創(chuàng)建視圖的上下文指針。

在分割視圖前需對整個程序界面進(jìn)行初步設(shè)計，分為VP場景顯示區(qū)、信息顯示區(qū)、功能按鍵區(qū)。其具體過程為：（1）在CMainFrame中定義CSplitterWnd對象（2）重載框架類虛函數(shù)OnCreateClient（3）在OnCreateClient中用CSplitterWnd對象調(diào)用CreatStatic將窗口分割為2行1列，再調(diào)用CreatView創(chuàng)建CMyVPView類和CMyEditView類分別用于顯示場景和文字狀態(tài)顯示。（4）創(chuàng)建一個對話框資源，設(shè)置其風(fēng)格為Child，無邊框，為其添加新類，選擇基類為CDialogBar，并在CMainFrame中添加變量，調(diào)用Create函數(shù)，這樣就已將對話框以工具條的形式鑲嵌在框架上。

2.2 視圖窗口中顯示Vega Prime的場景

Vega Prime 應(yīng)用程序的基本運(yùn)行流程是：初始化VP，定義ACF，配置ACF， 運(yùn)行幀循環(huán)以及最后退出幀循環(huán)?；贛FC的Vega Prime程序在對話框和單文檔內(nèi)均可實現(xiàn)，其運(yùn)行方式即可基于線程，也可基于定時器。

本例中采用基于定時器的單文檔程序運(yùn)行Vega Prime。其過程為：（1）在CMyVPView類WM_CREATE消息響應(yīng)函數(shù)中對VP進(jìn)行初始化、設(shè)置ACF文件、加載ACF文件、設(shè)置父窗口、調(diào)用beginFrame/endFrame 打開Vega Prime 窗口、設(shè)置定時器用來更新場景。（2）在WM_TIMER消息響應(yīng)函數(shù)中運(yùn)行幀循環(huán)，按設(shè)置的好的幀數(shù)更新VP場景。（3）在WM_SIZE響應(yīng)函數(shù)設(shè)置窗口大小，可動態(tài)調(diào)整。（4）重載虛函數(shù)OnActivateView設(shè)置VP窗口為輸入焦點(diǎn)（5）最后在CMyVPView類的析構(gòu)函數(shù)中關(guān)閉VP，退出幀循環(huán)。

2.3 場景的視角切換

Vega Prime中各類實例之間有著清晰的層次關(guān)系，根據(jù)實例樹圖可知其順序為：管道vpPipeline→窗口vpWindow→通道vpChannel→觀察者vpObserver→場景vpScene→對象vpObject→轉(zhuǎn)換vpTransform等。

在視角切換的過程中，關(guān)鍵環(huán)節(jié)為觀察者的設(shè)置，由于場景的通道配置與觀察者關(guān)系通常固定不變，對象與轉(zhuǎn)換間的關(guān)系也相對固定，因此，將動態(tài)配置觀察者的觀察目標(biāo)與觀察點(diǎn)成為了問題的關(guān)鍵。作為觀察者vpObserver目標(biāo)的不僅有對象vpObject，也可以是對象的轉(zhuǎn)換vpTransform，這就便于在觀察者以更佳的角度進(jìn)行觀測目標(biāo)，對于個別對象將觀察者觀察點(diǎn)設(shè)置為其轉(zhuǎn)換坐標(biāo)既可以觀察其自身的狀態(tài)、動作，又可以觀察其對場景中其他對象、環(huán)境的影響。

本例設(shè)計一個通道為主觀察通道，三個副觀察通道，可隨時隨意將三個副觀察通道的場景載入到主觀察通道中，所以首先為VP的窗口分配了四個通道，分別為ambulanceChannel（AC）、towerChannel（TC）、firetruckChannel（FC）、mainChannel（MC）。其中AC作為救護(hù)車視角專用通道，TC作為塔高視角專用通道，F(xiàn)C作為消防車視角專用通道，MC作為切換視角的預(yù)留通道，可設(shè)置其默認(rèn)通道為TC。

然后為四個通道分別配置觀察者：ambulanceObserver（AO）、towerObserver（TO）、firetruckObserver（FO）、mainObserver（MO）。為實現(xiàn)通道顯示不同的場景只需對其觀察者進(jìn)行動態(tài)配置，由于AO、TO、FO在程序運(yùn)行中不做變化，所以只對MO進(jìn)行動態(tài)配置即可。在MO配置頁面中，可設(shè)置Look At Target和Look From Target來設(shè)置觀察者的目標(biāo)觀察物和觀察點(diǎn)，同理在MFC程序可通過Button控件的響應(yīng)函數(shù)來動態(tài)設(shè)置MO的目標(biāo)觀察物和觀察點(diǎn)。

其過程如下：（1）對觀察者目標(biāo)指針、相關(guān)觀察物與觀察點(diǎn)進(jìn)行靜態(tài)化改造；（2）在相應(yīng)的控件響應(yīng)函數(shù)中，用觀察者指針調(diào)用setLookAt和setLookFrom并根據(jù)需求設(shè)置參數(shù)；（3）用內(nèi)核實例調(diào)用beginFrame和endFrame對場景進(jìn)行刷新；（4）格式化相應(yīng)文本信息字符串，調(diào)用SetWindowText顯示文本信息。

3 總結(jié)

Vega Prime視角切換方法，可運(yùn)用于火災(zāi)現(xiàn)場應(yīng)急救援的模擬過程及各種視景仿真開發(fā)的基礎(chǔ)功能。基于MFC的Vega Prime程序的操作更加靈活，一定程度上簡化了用戶的操作，本文范例程序具有良好通用性、實用性和可擴(kuò)展性，為后續(xù)開發(fā)提供支持。

作者簡介：程乃偉（1960-），男，遼寧沈陽人，碩士，教授，碩士生導(dǎo)師，研究方向：信息化安全技術(shù)。endprint