◆張 躍

(渤海船舶職業(yè)學(xué)院 遼寧 125105)

基于Jni技術(shù)局部區(qū)域抽取技術(shù)的研究

◆張 躍

(渤海船舶職業(yè)學(xué)院 遼寧 125105)

在三維圖形中，對區(qū)域進(jìn)行不規(guī)則的劃分，并對劃分后區(qū)域內(nèi)的地形進(jìn)行抽取有著非常重要的應(yīng)用。通常三維圖形其邊界多是不規(guī)則的，因此使用球，正方形等規(guī)則圖形進(jìn)行區(qū)域的選擇存在一定的局限性，并且通過程序來判斷三角形是否在指定的區(qū)域內(nèi)部是繁瑣的。因此本文使用了Windows API函數(shù)，利用Jni接口在Java中調(diào)用API函數(shù)，簡化了區(qū)域的不規(guī)則劃分及區(qū)域內(nèi)部三角形的抽取過程。

Jni技術(shù)；API函數(shù)；局域區(qū)域抽取

0 引言

局域區(qū)域的抽取技術(shù)在三維圖形中，有著非常重要的應(yīng)用。它包括兩個(gè)部分的操作，一是在三角網(wǎng)格模型上交互式指定局域區(qū)域，二是對劃分后的局域區(qū)域進(jìn)行抽取。

一般來說，用戶在網(wǎng)格上選擇幾個(gè)頂點(diǎn)作為控制點(diǎn)，然后用多面體曲面上的線將相鄰的控制點(diǎn)連接起來成為一個(gè)環(huán)，這個(gè)環(huán)圍成的區(qū)域就是用戶選擇的區(qū)域。當(dāng)區(qū)域劃分后，首先必須知道有哪些三角形在區(qū)域的內(nèi)部以及這些三角形的三點(diǎn)坐標(biāo)值，然后把在區(qū)域內(nèi)部的三角形挑選出來。這樣就需要判斷一個(gè)點(diǎn)是否在一個(gè)指定區(qū)域的內(nèi)部。傳統(tǒng)的判斷點(diǎn)在三角形內(nèi)的算法有面積法，向量法等。這些方法都各有其缺點(diǎn)，比如面積法，計(jì)算量比較大，不能跟后續(xù)的處理相配合等弊端。

本文研究的是基于Jni技術(shù)的區(qū)域劃分及區(qū)域內(nèi)三角形的篩選，通過Windows API中的PtInRegion函數(shù)和CreatePolygonRgn函數(shù)來簡化實(shí)現(xiàn)過程。

1 Jni技術(shù)簡介

Java本地接口(Java Native Interface， Jni)屬于JDK的一部分，是Java提供的一個(gè)工具，它使程序員能使用除Java之外其他語言寫的代碼。通過使用Jni編寫程序，可以讓代碼方便地實(shí)現(xiàn)跨平臺特性。Jni在不同平臺上的實(shí)現(xiàn)步驟相同。除了生成動態(tài)鏈接庫的方法不同外，其他實(shí)現(xiàn)方法是相同的。

Jni允許運(yùn)行在Java虛擬機(jī)上的Java代碼操作其他語言(例如C、匯編語言)編寫的應(yīng)用程序和庫。從Java中調(diào)用C/C++的具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

(1)聲明一個(gè)本地方法，它與普通方法相似，只是加上關(guān)鍵字”native”作為前綴，而且沒有方法體。本地方法的實(shí)現(xiàn)放在系統(tǒng)的動態(tài)鏈接庫中，在windows環(huán)境下為dll文件。

(2)在調(diào)用本地方法的Java類中用System.loadLibrary加載存放本地方法的動態(tài)鏈接庫。

(3)編譯該類，并用Javah帶參出－Jni來產(chǎn)生本地方法原型的頭文件。

(4)用C/C++實(shí)現(xiàn)本地方法，并通過編譯、連接生成動態(tài)鏈接庫。

除了互操作方面的作用之外， Jni允許你執(zhí)行進(jìn)一步的任務(wù)，包括: (1)拋出和捕捉來自本地方法的異常，然后讓Java應(yīng)用程序?qū)@些異常進(jìn)行處理;(2)通過Invocation API，你可以將JVM嵌入本地應(yīng)用程序;(3)專門的Jni函數(shù)允許本地方法裝載Java類并獲得類的信息;(4)本地方法可以使用JNI來執(zhí)行運(yùn)行時(shí)的檢查。

2 技術(shù)實(shí)現(xiàn)

首先需要進(jìn)行局部區(qū)域的劃分，由于正方形，矩形，球形等區(qū)域選擇的局限性，因此想利用多邊形區(qū)域進(jìn)行選擇。API函數(shù)中的CreatePolygonRgn函數(shù)的主要用途就是創(chuàng)建一個(gè)由一系列點(diǎn)所圍成的多邊形區(qū)域。通過用戶用鼠標(biāo)在三角網(wǎng)模型中點(diǎn)擊出想要局部貼圖的多邊形區(qū)域。圖1為區(qū)域選擇的效果圖。

圖1 區(qū)域選擇

區(qū)域劃分后，要想把區(qū)域抽取出來，首先必須知道有哪些三角形在區(qū)域的內(nèi)部以及這些三角形的三點(diǎn)坐標(biāo)值，然后才能把區(qū)域內(nèi)部的三角形挑選出來。這樣就需要判斷一個(gè)點(diǎn)是否在一個(gè)指定區(qū)域的內(nèi)部。傳統(tǒng)的判斷點(diǎn)在三角形內(nèi)的算法有面積法，向量法等。這些方法都各有其缺點(diǎn)，比如面積法，計(jì)算量比較大，不能跟后續(xù)的處理（如：消除隱藏面）相配合等弊端。而API函數(shù)PtInRegion的主要作用就是判斷點(diǎn)是否在指定的區(qū)域內(nèi)部，并且有返回值。通過判斷點(diǎn)是否在區(qū)域的內(nèi)部來判斷有哪些三角形在區(qū)域的內(nèi)部，來完成區(qū)域內(nèi)三角形的篩選。

在Java中要直接實(shí)現(xiàn)API函數(shù)有一定的困難，因此本算法中使用了Jni，它允許Java代碼和其他語言寫的代碼進(jìn)行交互，用于為Java提供一個(gè)本地代碼的接口。寫一個(gè)Java類，在這個(gè)類中包含了需要調(diào)用的本地方法的描述。

public native void pJudge(int[] x，int[] y);

static

{ System.loadLibrary("kk"); }

使用VC來編寫本地方法的實(shí)現(xiàn)函數(shù)，最后編譯成.dll文件，其程序片段如下：

#include "jni.h"

#include

#include "Circle.h"

#include

JNIEXPORT void JNICALL Java_Circle_pJudge(JNIEnv *env，jobject， jintArray array， jintArray array1)

{ int len =env->GetArrayLength(array);jint* elems =env-> GetIntArrayElements(array， 0);

jint* judge =env-> GetIntArrayElements(array1， 0);

const POINT co[]={};

HRGN hRgn=CreatePolygonRgn(co，4，ALTERNATE);

int flag=(int)PtInRegion(hRgn，judge[0]，judge[1]);

judge[2]=flag;

env->SetIntArrayRegion(array1，0，3，judge); }

用戶通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊后，將獲得的多邊形區(qū)域的各個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)以及所要判斷的是否在該區(qū)域內(nèi)的點(diǎn)的坐標(biāo)數(shù)據(jù)通過 Jni接口導(dǎo)入VC中，再利用CreatePolygonRgn和PtInRegion函數(shù)計(jì)算，將VC中計(jì)算后得到的結(jié)果再通過JNI接口傳回到Java程序中。這樣完成了區(qū)域的快速劃分及局部區(qū)域的拾取。

在這一過程，把各個(gè)三角形中心坐標(biāo)信息寫入到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，并使用三角形中心坐標(biāo)來代替此三角形進(jìn)行計(jì)算，可以避免三角形共點(diǎn)產(chǎn)生的重復(fù)計(jì)算而引起的耗費(fèi)過多計(jì)算時(shí)間問題。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的具體設(shè)計(jì)為：

點(diǎn)類：

import java.util.*;

class Point{

int pointnumber;

float x，y，z;

String trianglenumber;

Point(int pointnumber，float x，float y，float z，String trianglenumber)

{this.pointnumber=pointnumber;

this.x=x;

this.y=y;

this.z=z;

this.trianglenumber=trianglenumber;}}

三角形類：

import java.util.*;

class Triangle{

int trianglenumber;

String pointnumber;

Point(int trianglenumber，String pointnumber)

{this.trianglenumber=trianglenumber;

this.pointnumber=pointnumber;} }

重心類：

import java.util.*;

class Focus{

int focusnumber;

float x，y，z;

String trianglenumber;

Point(int focusrnumber，float x，float y，float z，String trianglenumber)

{this.focusnumber=focusnumber;

this.x=x;

this.y=y;

this.z=z;

this.trianglenumber=trianglenumber;} }

3 結(jié)論

本算法可以在三維圖形應(yīng)用中，快速實(shí)現(xiàn)區(qū)域劃分及劃分后區(qū)域的篩選工作，但是更多適用于精度要求較低的情況。同時(shí)本文也給出了在Java中調(diào)用Windows API函數(shù)的常用方法。

[1]劉剛，金小剛，馮結(jié)青，彭群生.稠密網(wǎng)格上交互指定局部區(qū)域的新方法.計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用，2003.

[2]沙嘉祥，寧書寧，林捷.利用JNI實(shí)現(xiàn)企業(yè)JAVA程序與傳統(tǒng)應(yīng)用程序的集成.計(jì)算機(jī)現(xiàn)代化，2004.